無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)的分析與設(shè)計

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)的分析與設(shè)計近年來，隨著社會經(jīng)濟的日益增長，通信技術(shù)特別是移動通信技術(shù)得到了長足的發(fā)展。包括中國在內(nèi)的世界各國，不管是移動用戶數(shù)還是移動業(yè)務(wù)量都已遠遠超過了有線網(wǎng)絡(luò)。隨著移動業(yè)務(wù)的日漸普及、壯大，用戶對移動網(wǎng)絡(luò)的性能要求也越來越高。網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量的好壞成為影響移動運營商收入的重要因素。在移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋基本完成之后，以客戶感知度為導(dǎo)向的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，從而為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)成為運營商的主要工作。

一個地區(qū)級的移動網(wǎng)絡(luò)一般由數(shù)百甚至上千個基站、直放站等網(wǎng)元組成，無線信道的多徑、多普勒頻移、衰落等特征，使得移動通信系統(tǒng)的空中接口成為網(wǎng)絡(luò)中容易出問題的環(huán)節(jié)。包括話音質(zhì)量測試儀（ＭＯＳＴｅｓｔ），路測（ＤＴ：ＤｒｉｖｅｒＴｅｓｔ）和撥打測試（ＣＱＴ：ＣａｌｌＱｕａｌｉｔｙＴｅｓｔ）等傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)測試和優(yōu)化方式需要較復(fù)雜的設(shè)備、大量的人力和車輛，且需要一段時間才能得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。因此，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化數(shù)據(jù)采集會有不同程度的時間延后，難以及時復(fù)現(xiàn)用戶投訴的現(xiàn)象，網(wǎng)絡(luò)隱患得不到及時排除。

目前，隨著通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器開始在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)。由這些微型傳感器構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)引起了人們的極大關(guān)注。這種傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，能夠協(xié)同地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息開展處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要將其傳送到服務(wù)器節(jié)點。無線傳感器的這種特點，符合目前移動通信系統(tǒng)自動監(jiān)測、收集無線信號的要求。可見，可以應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化不能即時采集數(shù)據(jù)的問題。

１.系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計

ＧＳＭ網(wǎng)絡(luò)由移動臺、基站子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)三部分組成，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)劃分為無線側(cè)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與側(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。其中，側(cè)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化主要與網(wǎng)絡(luò)運行參數(shù)的設(shè)置有關(guān)，而本文涉及的則是無線側(cè)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

無線信道是參數(shù)隨時變化的隨參信道，無線信號的運行環(huán)境復(fù)雜多變；因此，移動網(wǎng)絡(luò)無線側(cè)優(yōu)化與無線信號及無線信道的特點有很強的關(guān)聯(lián)。在這種情況下，無線信號在傳播過程中的任何階段都有可能因為不可預(yù)知的原因?qū)е陆邮斩说男盘栕儾?，產(chǎn)生掉話、單通、切換失敗等用戶敏感的故障。當(dāng)產(chǎn)生上述故障時，若無自動檢測故障的方法，就需要專門的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與維護人員開展現(xiàn)場大量的ＤＴ與ＣＱＴ測試，收集到足夠多的無線與呼叫數(shù)據(jù)，才能準(zhǔn)確定位故障。這一過程耗時耗力，結(jié)果還可能不盡如人意。而采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概念的無線監(jiān)測技術(shù)能夠完成簡單的數(shù)據(jù)采集及信息處理功能，而且，現(xiàn)代大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路（ＶＬＳＩ）技術(shù)已發(fā)展成熟，我們能夠花費很少的費用即可實現(xiàn)具有ＧＳＭ／ＧＰＲＳ信號采集與處理的傳感器。

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計由監(jiān)測器、監(jiān)控服務(wù)器、服務(wù)器端監(jiān)控終端、監(jiān)控終端軟件等幾部分構(gòu)成。包括監(jiān)控用戶、短信監(jiān)控用戶和ＶＩＰ用戶共三種角色，其中監(jiān)測器是基于ＧＳＭ／ＧＰＲＳ的通信模塊，它和監(jiān)控用戶手機一樣，完成監(jiān)測點信號強度的測試并將測試結(jié)果匯報給服務(wù)器監(jiān)控終端，由監(jiān)控服務(wù)器分析測試結(jié)果并給出分析建議。系統(tǒng)構(gòu)造如圖１所示。

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)軟件部分主要分為客戶端與服務(wù)器端兩部分，其中客戶端負責(zé)任務(wù)定制以及執(zhí)行結(jié)果的顯示、告警等功能。服務(wù)器端主要負責(zé)任務(wù)調(diào)度、ＭＴＲ（ＭｏｂｉｌｅＴｒａｆｆｉｃＲｅｃｏｒｄｉｎｇ）測試、短信收發(fā)、監(jiān)控終端控制、告警檢測等功能。

考慮到網(wǎng)絡(luò)營運的安全性和封閉性，本監(jiān)測系統(tǒng)的軟件部分采用經(jīng)典的Ｃ／Ｓ架構(gòu)，均使用微軟公司的.ＮＥＴ開發(fā)平臺；同時，數(shù)據(jù)庫采用ＳＱＬＳＥＲＶＥＲ，操作系統(tǒng)采用Ｗｉｎｄｏｗ２００３Ｓｅｒｖｅｒ，保證了系統(tǒng)的兼容性?？蛻舳撕头?wù)器端各司其職，協(xié)同工作。

軟件部分的工作流程大致描述如下（圖２）：

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計

·網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員通過操作客戶端軟件可以定制測試任務(wù)，或者通過短信發(fā)起測試任務(wù)，并將待測試任務(wù)添加到數(shù)據(jù)庫中。

·任務(wù)調(diào)度子系統(tǒng)的任務(wù)是掃描數(shù)據(jù)庫，當(dāng)它發(fā)現(xiàn)有需要執(zhí)行的任務(wù)時，在規(guī)定的時間調(diào)用相應(yīng)的測試模塊執(zhí)行測試任務(wù)。

·根據(jù)任務(wù)類型，調(diào)用終端控制器撥打被測監(jiān)測器，或者通過短信通知測試用戶：“測試任務(wù)已開始，開始測試”，或通過短信通知檢測器對其他檢測器開展撥打測試。

·測試結(jié)束時調(diào)用報警檢測子系統(tǒng)對測試文件開展導(dǎo)入／分析，根據(jù)分析結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的報警信息或正常。

·對于短信監(jiān)控任務(wù)，報警檢測子系統(tǒng)通過短信收發(fā)子系統(tǒng)發(fā)送測試結(jié)果給測試用戶。

·短信子系統(tǒng)收到檢測點檢測器的狀態(tài)短信時，調(diào)用報警檢測子系統(tǒng)更新監(jiān)控器的活動狀態(tài)。

·短信子系統(tǒng)收到短信測試要求時，通過任務(wù)調(diào)度子系統(tǒng)啟動一個即時測試任務(wù)。

２.硬件構(gòu)造設(shè)計

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測器分為兩種：一種是與服務(wù)器連接的服務(wù)器端監(jiān)測器，另一種是安裝于遠端的監(jiān)測器。其中遠端的監(jiān)測器無數(shù)量限制，可以為若干套，分別放置于不同地點。為到達快速更換升級的目的，采用了模塊化設(shè)計的思想。兩者的基本構(gòu)造分別如圖３和圖４所示。

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計

服務(wù)器端監(jiān)測器包括兼容ＧＳＭ／ＧＰＲＳ通信模塊。無線通信模塊采用標(biāo)準(zhǔn)ＲＳ２３２接口與數(shù)據(jù)模塊相連，這樣便于日后升級更換。通信模塊被服務(wù)器端應(yīng)用程序控制向遠端監(jiān)測器發(fā)送命令，并接收來自遠端監(jiān)測器確實認信息和來自遠端監(jiān)測器的數(shù)據(jù)，由服務(wù)器端軟件對數(shù)據(jù)開展分析并自動生成相關(guān)報表或修改數(shù)據(jù)庫資料。

遠端監(jiān)測器包括通信模塊、中央控制模塊。無線通信模塊負責(zé)接收來自服務(wù)器的指令，傳送給中央控制模塊后，由中央控制模塊根據(jù)指令開展相應(yīng)的操作，如撥號、發(fā)送短信、發(fā)送測試數(shù)據(jù)等。遠端監(jiān)測器需要交流供電，可置于任意測試地點獨立工作。既可以放置一處長期測試，也可以根據(jù)測試需要，隨時遷移。

３.小結(jié)

本文設(shè)計的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)主要是針對目前移動通信網(wǎng)絡(luò)中用戶投訴單通、數(shù)據(jù)傳輸速率低、無信號、掉話等故障。統(tǒng)計及經(jīng)驗說明，這些故障大部分與移動網(wǎng)絡(luò)的空中接口故障有關(guān)。因此，將具有通信功能的遠端監(jiān)測器放置到易出故障點，一旦用戶發(fā)現(xiàn)或投訴故障時，網(wǎng)絡(luò)維護人員即可以在控制端發(fā)送指令，立即獲取故障現(xiàn)場的數(shù)據(jù)及分析，