莊　冀

【摘要】移動通信網(wǎng)絡(luò)基站動力環(huán)境監(jiān)控項(xiàng)目因?yàn)閭鬏斮Y源的限制而造成項(xiàng)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?cái)?shù)據(jù),闡述了SM/GPRS技術(shù)在定時(shí)掃描與控制通信、主動上報(bào)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(shí)例。

【關(guān)鍵詞】動力環(huán)境監(jiān)控 SM/GPRS 主動上報(bào) 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(xiàng)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?cái)?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(dǎo)致緊急告警信息不能及時(shí)上報(bào)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(bào)給監(jiān)控平臺。監(jiān)控平臺在需要查詢FSU當(dāng)前采樣數(shù)據(jù)、歷史存儲數(shù)據(jù)、遙控和遙調(diào)時(shí),也可通過短信方式通知FSU激活GPRS進(jìn)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(xiàng)目的無線通信包括三種類型:定時(shí)掃描與控制通信,主動上報(bào)告警通信,門禁事件掃描通信。

2.1 定時(shí)掃描與控制通信

上位機(jī)需要查詢或控制時(shí)的流程為:前置機(jī)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(jī)通過GPRS方式進(jìn)行掃描。此時(shí)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(dāng)收到前置機(jī)的拆除鏈路命令后,數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)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(gè)通信處理流程如圖1所示。

2.2 主動上報(bào)告警通信

(1)主動上報(bào)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(jìn)一步設(shè)置(A±Δa)的上下限,當(dāng)采樣值大于(A+Δa)時(shí)判定為超限,當(dāng)采樣值小于(A-Δa)時(shí)判定為復(fù)限。

DI量的狀態(tài)處理只判斷狀態(tài)的變化,為防止?fàn)顟B(tài)頻繁變化而進(jìn)行延時(shí)判斷,需對每天告警次數(shù)進(jìn)行限制。當(dāng)超限后上報(bào)該通道故障,不再上報(bào)告警,一直等上位機(jī)發(fā)復(fù)位命令后再重新開啟該通道DI告警上報(bào)功能。

主動上報(bào)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(bào)數(shù)據(jù)必須有跟蹤處理上位機(jī)確認(rèn)功能。為確保告警數(shù)據(jù)在上報(bào)前不丟失,需要在有告警時(shí)先存儲到FLASH中后再上報(bào)。

(2)主動上報(bào)短信告警通信

當(dāng)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(zhǔn)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(shí)際告警數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集模塊對整個(gè)通信處理流程如圖5所示:

主動上報(bào)的告警如果沒有接收到確認(rèn)就將進(jìn)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(rèn),則將本條告警標(biāo)記為通信故障導(dǎo)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(shí)重復(fù)上報(bào)斷電前已經(jīng)上報(bào)過的DI告警,需要保存每次告警時(shí)的DI狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集模塊上報(bào)告警前需與存儲值作比較,如不同再上報(bào)。

數(shù)據(jù)采集模塊在沒有告警上報(bào)時(shí)也需要定時(shí)向前置機(jī)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(jī)知道數(shù)據(jù)采集模塊仍然存活。該心跳短信無需前置機(jī)確認(rèn)。

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(jī)軟透明方式掃描門禁,不過可以采用“半透明”方式進(jìn)行掃描,即平時(shí)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(jī)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(jī)(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(jī)來讀取門禁歷史事件,前置機(jī)讀取完后發(fā)拆除鏈路命令,由數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)拆除鏈路。

為增加通信可靠性,前置機(jī)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(rèn)包。數(shù)據(jù)采集模塊在未收到確認(rèn)包之前將不轉(zhuǎn)發(fā)前置機(jī)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(jī)。如數(shù)據(jù)采集模塊下掛多個(gè)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(jī)對同一智能口下掛的門禁事件的確認(rèn)可能會錯(cuò)包,引起通信錯(cuò)誤。

前置機(jī)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(dú)以一個(gè)文件PCUx.c(x=1～4)的形式實(shí)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(shí)間缺省配置為0.5小時(shí),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(shí)不像前置機(jī)那樣掃描門禁歷史事件,因?yàn)殚T禁一旦回復(fù)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(shí)時(shí)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(shí)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(jìn)行存儲既耗費(fèi)資源又增加工作量。

整個(gè)通信流程如圖6所示:

為驗(yàn)證此方案的可行性,我們抽取了上海移動1000個(gè)基站近一個(gè)月來的開關(guān)門記錄統(tǒng)計(jì)報(bào)表。統(tǒng)計(jì)時(shí),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(shí)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(shí)間2～3分鐘;個(gè)別基站次數(shù)較多,最多有10多次,這樣的基站有10個(gè)左右。其中最多的站一天發(fā)生事件記錄的起止時(shí)間共兩個(gè)小時(shí),這其中有13次事件需要上報(bào),累計(jì)需要占用31分鐘。

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

從上述實(shí)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(bào)不會頻繁持久地占用GPRS鏈路,而又能夠快速上報(bào)事件,可以滿足用戶需求。

為避免上述個(gè)別基站因傳感器故障不停報(bào)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(shí)間限制,當(dāng)一天內(nèi)因?yàn)殚T禁事件連續(xù)通訊超過設(shè)定時(shí)間(比如1～2小時(shí)),或者當(dāng)天占用鏈路累計(jì)時(shí)間超過設(shè)定值(比如5～6小時(shí)),數(shù)據(jù)采集模塊需要關(guān)閉鏈路,不再進(jìn)行門禁掃描,并等待上位機(jī)的復(fù)位命令后清除故障。具體關(guān)閉流程為:前置機(jī)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(shí)回復(fù)關(guān)閉鏈路信息,并附帶關(guān)閉原因(當(dāng)天門禁事件超限),這也相當(dāng)于報(bào)告了門禁故障事件。前置機(jī)可以通過下發(fā)復(fù)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(jìn)行切換,特別是在AT命令行狀態(tài)下如長時(shí)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(gè)“+”。為避免在進(jìn)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(jìn)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(jìn)行。

我們的應(yīng)用需要模塊上電后處于短信通訊方式,這時(shí)模塊工作于命令行方式,當(dāng)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(shí)模塊工作于透明數(shù)據(jù)傳送方式。這樣進(jìn)行GPRS通訊時(shí),數(shù)據(jù)采集模塊與前置機(jī)之間的通訊與以串口作主通訊時(shí)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(jī)發(fā)出拆除鏈路命令,數(shù)據(jù)采集模塊收到后再進(jìn)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(shí)間內(nèi)收不到前置機(jī)命令則數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)命令主動退出連接;

(2)當(dāng)天門禁事件超限而導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集模塊主動拆除鏈路。

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)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(shí)時(shí)間,正常情況下在到達(dá)超時(shí)時(shí)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(cuò)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(shí),則根據(jù)狀態(tài)的不同實(shí)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(cuò)誤回應(yīng),則需要重發(fā)退出指令。

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【作者簡介】

莊 冀：畢業(yè)于上海工業(yè)大學(xué)工業(yè)自動化系，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)任職于中國移動通信集團(tuán)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(tuán)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。