莊　冀

【摘要】移動通信網(wǎng)絡(luò)基站動力環(huán)境監(jiān)控項目因為傳輸資源的限制而造成項目覆蓋范圍受限。為解決此問題,文章提出采用SM/GPRS方式傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù),闡述了SM/GPRS技術(shù)在定時掃描與控制通信、主動上報告警通信和門禁事件掃描通信三種無線通信類型中的應(yīng)用,給出了無線模塊應(yīng)用的實例。

【關(guān)鍵詞】動力環(huán)境監(jiān)控 SM/GPRS 主動上報 門禁事件 無線通信

1 引言

移動通信網(wǎng)絡(luò)基站動力環(huán)境監(jiān)控項目中,部分局站由于使用租賃傳輸電路,無法提供有線傳輸資源。對于這部分局站,可以采用SM/GPRS方式傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù)。

移動通信網(wǎng)絡(luò)話路資源緊張,GPRS不能保持長連接,部分GPRS甚至可能無法建立連接,導致緊急告警信息不能及時上報到監(jiān)控平臺?；緜?cè)FSU監(jiān)測到DI量告警后,可通過短信方式上報給監(jiān)控平臺。監(jiān)控平臺在需要查詢FSU當前采樣數(shù)據(jù)、歷史存儲數(shù)據(jù)、遙控和遙調(diào)時,也可通過短信方式通知FSU激活GPRS進行通信,通信結(jié)束后通知FSU切換回短信通信方式。

2 SM/GPRS的應(yīng)用

移動通信網(wǎng)絡(luò)基站動力環(huán)境監(jiān)控項目的無線通信包括三種類型:定時掃描與控制通信,主動上報告警通信,門禁事件掃描通信。

2.1 定時掃描與控制通信

上位機需要查詢或控制時的流程為:前置機向數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送短信請求建立GPRS鏈路,數(shù)據(jù)采集模塊收到后嘗試建立鏈路,成功后前置機通過GPRS方式進行掃描。此時數(shù)據(jù)采集模塊工作在串口作主通訊的方式,因GPRS模塊在工作而要求通信內(nèi)容中增加AT命令。當收到前置機的拆除鏈路命令后,數(shù)據(jù)采集模塊負責拆除GPRS鏈路,處理完畢必須刪除短信以免接收短信超出模塊可存儲容量,造成無法接收新短信。數(shù)據(jù)采集模塊對整個通信處理流程如圖1所示。

2.2 主動上報告警通信

(1)主動上報告警處理

模擬量AI數(shù)據(jù)的狀態(tài)分為正常、上限告警、下限告警三種類型。其中上、下限告警提供比例帶的判斷設(shè)置,即圍繞門限值A(chǔ)進一步設(shè)置(A±Δa)的上下限,當采樣值大于(A+Δa)時判定為超限,當采樣值小于(A-Δa)時判定為復限。

DI量的狀態(tài)處理只判斷狀態(tài)的變化,為防止狀態(tài)頻繁變化而進行延時判斷,需對每天告警次數(shù)進行限制。當超限后上報該通道故障,不再上報告警,一直等上位機發(fā)復位命令后再重新開啟該通道DI告警上報功能。

主動上報由數(shù)據(jù)采集模塊分析采集數(shù)據(jù)判斷生成并發(fā)起,對于上報數(shù)據(jù)必須有跟蹤處理上位機確認功能。為確保告警數(shù)據(jù)在上報前不丟失,需要在有告警時先存儲到FLASH中后再上報。

(2)主動上報短信告警通信

當數(shù)據(jù)采集模塊檢測到有AI、DI告警后先將告警存儲在FLASH中,然后檢查通信鏈路,如GPRS在線則由GPRS發(fā)送單條告警數(shù)據(jù),否則即通過短信發(fā)送單條告警數(shù)據(jù)。通過短信發(fā)送數(shù)據(jù)首先需要發(fā)送“準備發(fā)短信”命令(AT+CMGS=PDU數(shù)據(jù)長度),在接收到短信模塊正確回應(yīng)(返回“>”)后才能發(fā)送實際告警數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集模塊對整個通信處理流程如圖5所示:

主動上報的告警如果沒有接收到確認就將進行重發(fā),重發(fā)超過設(shè)定次數(shù)(一般為3次)還未接收到確認,則將本條告警標記為通信故障導致未上送,不再對其主動上送。

為避免數(shù)據(jù)采集模塊新上電時重復上報斷電前已經(jīng)上報過的DI告警,需要保存每次告警時的DI狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集模塊上報告警前需與存儲值作比較,如不同再上報。

數(shù)據(jù)采集模塊在沒有告警上報時也需要定時向前置機發(fā)心跳短信,內(nèi)容為數(shù)據(jù)采集模塊的ID號,意義為讓前置機知道數(shù)據(jù)采集模塊仍然存活。該心跳短信無需前置機確認。

2.3 門禁事件掃描通信

在無線通信方式下數(shù)據(jù)采集模塊無法像有線方式那樣采用前置機軟透明方式掃描門禁,不過可以采用“半透明”方式進行掃描,即平時由數(shù)據(jù)采集模塊定期掃描門禁歷史事件的參數(shù)而不是像前置機那樣讀取門禁歷史事件,一旦讀取到有新事件記錄后即建立GPRS鏈路,上位機(無線服務(wù)器)檢測到與底端無線網(wǎng)絡(luò)連通即可讓前置機來讀取門禁歷史事件,前置機讀取完后發(fā)拆除鏈路命令,由數(shù)據(jù)采集模塊負責拆除鏈路。

為增加通信可靠性,前置機在收到門禁數(shù)據(jù)后需給數(shù)據(jù)采集模塊回應(yīng)確認包。數(shù)據(jù)采集模塊在未收到確認包之前將不轉(zhuǎn)發(fā)前置機掃描命令給門禁,而是直接將上次暫存的門禁事件數(shù)據(jù)返回給前置機。如數(shù)據(jù)采集模塊下掛多個門禁控制器,需要將各控制器分別掛在不同的智能口,否則前置機對同一智能口下掛的門禁事件的確認可能會錯包,引起通信錯誤。

前置機在數(shù)據(jù)采集模塊對門禁的掃描處理采用類似智能設(shè)備程序的作法,單獨以一個文件PCUx.c(x=1～4)的形式實現(xiàn)。為減少開通GPRS的頻率,數(shù)據(jù)采集模塊掃描門禁間隔時間缺省配置為0.5小時,也可根據(jù)用戶需要配置。

上述流程中數(shù)據(jù)采集模塊平時不像前置機那樣掃描門禁歷史事件,因為門禁一旦回復讀取歷史事件命令后將會刪除存儲在本地的歷史事件,而這樣就必須由數(shù)據(jù)采集模塊再來存儲一道相應(yīng)的歷史事件。不采用數(shù)據(jù)采集模塊存儲門禁事件的原因如下:

(1)由于數(shù)據(jù)采集模塊需要存儲一天的AI實時采樣數(shù)據(jù)以及告警數(shù)據(jù),目前已無空間存儲門禁事件;

(2)現(xiàn)場門禁沒有接門磁、紅外傳感器,只記錄開關(guān)門事件,事件記錄少,占用GPRS通信時間短;

(3)歷史事件在門禁中已作了存儲,在數(shù)據(jù)采集模塊中再進行存儲既耗費資源又增加工作量。

整個通信流程如圖6所示:

為驗證此方案的可行性,我們抽取了上海移動1000個基站近一個月來的開關(guān)門記錄統(tǒng)計報表。統(tǒng)計時,如果下一記錄與上一記錄相隔不超過一分鐘即算作一次事件,直到下一記錄時間與上一記錄相隔超過一分鐘。結(jié)果包括兩種情況:

(1)傳感器工作正常。大部分基站一天的開關(guān)門記錄在2～5次,每次占用時間2～3分鐘;個別基站次數(shù)較多,最多有10多次,這樣的基站有10個左右。其中最多的站一天發(fā)生事件記錄的起止時間共兩個小時,這其中有13次事件需要上報,累計需要占用31分鐘。

(2)傳感器異常。這樣的基站有5個左右,表現(xiàn)為每分鐘都有事件上報,直到有人下站修理。

從上述實際情況來看,在傳感器正常的情況下門禁事件采用GPRS鏈路通訊上報不會頻繁持久地占用GPRS鏈路,而又能夠快速上報事件,可以滿足用戶需求。

為避免上述個別基站因傳感器故障不停報開關(guān)門事件而長期占用GPRS鏈路的情況出現(xiàn),數(shù)據(jù)采集模塊可由用戶設(shè)定占用時間限制,當一天內(nèi)因為門禁事件連續(xù)通訊超過設(shè)定時間(比如1～2小時),或者當天占用鏈路累計時間超過設(shè)定值(比如5～6小時),數(shù)據(jù)采集模塊需要關(guān)閉鏈路,不再進行門禁掃描,并等待上位機的復位命令后清除故障。具體關(guān)閉流程為:前置機在掃描命令中增加鏈路探測命令,數(shù)據(jù)采集模塊在回應(yīng)鏈路探測命令時回復關(guān)閉鏈路信息,并附帶關(guān)閉原因(當天門禁事件超限),這也相當于報告了門禁故障事件。前置機可以通過下發(fā)復位命令清除數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)記錄的門禁故障。

2.4 無線模塊應(yīng)用

以倚天ETPro221模塊為例,其應(yīng)用方式包括用于短信和設(shè)置的命令行方式(包括用于短信的AT和用于GPRS的AT+i兩種,需要按不同使用方式進行切換,特別是在AT命令行狀態(tài)下如長時間不發(fā)AT命令模塊會自動轉(zhuǎn)為AT+i狀態(tài));用于GPRS的通信方式,包括以透明方式工作的長連接和短連接方式,以命令方式工作的SOCKET方式。模塊上電缺省為長連接透明模式。我們在使用中要求模塊上電為AT命令行狀態(tài),倚天的初始狀態(tài)與此不同,需要發(fā)命令更改。在透明工作模式下如需回到命令行(AT+i命令行)方式則需要輸入至少連續(xù)三個“+”。為避免在進行GPRS通信過程中數(shù)據(jù)采集模塊向模塊連續(xù)發(fā)送“+”造成意外退出,數(shù)據(jù)采集模塊需要對發(fā)送數(shù)據(jù)中的“+”進行換碼,在AT+i命令行方式下通過AT+iMCM切換到AT命令行。在此方式下可收發(fā)短信,讀取短信由數(shù)據(jù)采集模塊主動發(fā)起進行。

我們的應(yīng)用需要模塊上電后處于短信通訊方式,這時模塊工作于命令行方式,當收到短信命令或掃描到門禁事件后需要切換到GPRS通訊,此時模塊工作于透明數(shù)據(jù)傳送方式。這樣進行GPRS通訊時,數(shù)據(jù)采集模塊與前置機之間的通訊與以串口作主通訊時完全相同。為確保通信可靠,采用長連接方式,模塊會在失去連接后立即重連。在此方式下,正常情況是由前置機發(fā)出拆除鏈路命令,數(shù)據(jù)采集模塊收到后再進行拆除操作,由此回到命令行方式以釋放鏈路,模塊又回到短信通訊方式。由數(shù)據(jù)采集模塊主動拆除鏈路的意外情況有:

(1)為防止GPRS上線后出現(xiàn)長期無通信而白白占用鏈路的情況,設(shè)定一定時間內(nèi)收不到前置機命令則數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)命令主動退出連接;

(2)當天門禁事件超限而導致數(shù)據(jù)采集模塊主動拆除鏈路。

在實際應(yīng)用時給模塊設(shè)定了多種狀態(tài),以明確模塊在不同方式下的使用,包括短信閑置態(tài)(1),讀短信態(tài)(2),發(fā)告警、心跳、響應(yīng)短信命令態(tài)(3、6、9),發(fā)告警、心跳、響應(yīng)短信命令成功態(tài)(4、7、10),發(fā)告警、心跳、響應(yīng)短信數(shù)據(jù)態(tài)(5、8、11),刪除短信態(tài)(17),ATi切換到AT命令行態(tài)(18),轉(zhuǎn)透明模式態(tài)(19),透明登錄GPRS態(tài)(26),GPRS在線態(tài)(27),透明退出態(tài)(28)。上述狀態(tài)除短信閑置態(tài)(1)外均設(shè)定了超時時間,正常情況下在到達超時時間之前模塊會收到數(shù)據(jù),處理程序根據(jù)接收到的正?；蝈e誤數(shù)據(jù)使模塊轉(zhuǎn)到下一狀態(tài)。在異常情況下如通訊故障引起超時,則根據(jù)狀態(tài)的不同實行不同的狀態(tài)轉(zhuǎn)換:若在不同短信工作狀態(tài)下(2～17)則回到短信閑置態(tài)(1),等待下一輪事件觸發(fā);若在透明登錄GPRS態(tài)(26)與GPRS在線態(tài)(27),則需要向模塊發(fā)送退出透明態(tài)指令使其轉(zhuǎn)為命令行態(tài);若在透明退出態(tài)(28)或收到錯誤回應(yīng),則需要重發(fā)退出指令。

參考文獻

[1]YD/T 1363-2005, 通信局（站）電源、空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)[S].

[2]YD/T 1051-2000, 通信局（站）電源系統(tǒng)總技術(shù)要求[S].

[3]中國移動集團公司. 中國移動機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（GF006 1-2001）[S]. 2001.

[4]中國移動集團公司. 中國移動通信有限公司動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S]. 2007.★

【作者簡介】

莊 冀：畢業(yè)于上海工業(yè)大學工業(yè)自動化系，工學學士，現(xiàn)任職于中國移動通信集團上海有限公司工程建設(shè)部建設(shè)管理部，主要關(guān)注于綠色通信生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方面研究，曾代表中國移動通信集團參加了首屆中國通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)能高層論壇并作主題發(fā)言。