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摘要 在集群移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于基站通常離控制中心較遠(yuǎn)，且無人值守，這樣就產(chǎn)生了集群基站的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)問題。實(shí)質(zhì)是對(duì)集群基站的某些參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸。文章著重介紹了集群基站遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成和功能。
關(guān)鍵詞 移動(dòng)通信系統(tǒng) 基站 數(shù)據(jù)采集 調(diào)制解調(diào)器
當(dāng)前在我國及國際上，專用移動(dòng)通信系統(tǒng)正在向集群化發(fā)展，國內(nèi)對(duì)專用網(wǎng)的需求日益迫切。就集群系統(tǒng)本身而言，又分為模擬信令和數(shù)字信令，其中數(shù)字信令代表了專用移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，較模擬信令有許多優(yōu)點(diǎn)。因此，目前數(shù)字信令專用通信系統(tǒng)發(fā)展更為迅速。集群系統(tǒng)可使許多用戶共享相對(duì)有限的頻率資源，并將系統(tǒng)每個(gè)信道的可用時(shí)間動(dòng)態(tài)的分配給系統(tǒng)中的每個(gè)用戶，從而為每個(gè)系統(tǒng)用戶提供更大限度的可用頻率及可用時(shí)間，并將系統(tǒng)阻塞減至最小。集群式專用移動(dòng)通信系統(tǒng)具有信道共用、共用通信覆蓋區(qū)、提高頻率利用率、綜合進(jìn)行話音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，可以有效地解決專用網(wǎng)發(fā)展過程中存在的各種問題，代表了專用移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的方向。
但目前就集群系統(tǒng)的應(yīng)用情況而言，其基站主要分布在距離中心較遠(yuǎn)的地方，多數(shù)處于無人值守狀態(tài)，無法對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)制。為了增強(qiáng)通信系統(tǒng)的有效性和可靠性，通過對(duì)集群基站的某些參數(shù)進(jìn)行采集并傳輸?shù)娇刂浦行�，就能夠�(qū)夯镜墓ぷ鳡顟B(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)排除。本文是針對(duì)哈爾濱僑航通信設(shè)備有限公司生產(chǎn)的CKT-2000集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的基站，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，在對(duì)集群基站進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)方案。
1 確定基站監(jiān)測(cè)量
CKT-2000群集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的基站，工作頻率范圍350-370MHZ。每個(gè)信道主要由接收機(jī)、激勵(lì)器、功率放大器、開關(guān)電源等四部分組成。通過對(duì)它們的分析，可以確定集群基站遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如表1所列。
表1 集群移動(dòng)通信系統(tǒng)基站參數(shù)
| 接收信號(hào)強(qiáng)度指示 | 模擬量 | 0-5V，0V時(shí)接收信號(hào)最強(qiáng)，5V時(shí)無接收信號(hào) |
| 正向功率測(cè)量 | 模擬量 | 20W時(shí)，功率電壓信號(hào)為0.43V 40W時(shí)，功率電壓信號(hào)為0.47V 60W時(shí)，功率電壓信號(hào)為0.51V |
| 反向功率測(cè)量 | 模擬量 | |
| 電源電壓 | 模擬量 | 典型值+13.8V |
| 載波電平 | 數(shù)字量 | 發(fā)射時(shí)為低電平0.8V 未發(fā)射時(shí)為高電平2.8V |
| 發(fā)射使能 | 數(shù)字量 | 發(fā)射時(shí)為低電平 未發(fā)射時(shí)為高電平 |
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
集群基站遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一套遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集發(fā)送、傳輸、接收、顯示系統(tǒng)。通過對(duì)上面列出的6個(gè)參數(shù)進(jìn)行采集、傳輸與處理，并將其送入到工業(yè)計(jì)算機(jī)，以達(dá)到對(duì)集群基站的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。集群基站遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集發(fā)送單元和數(shù)據(jù)接收顯示單元組成。數(shù)據(jù)采集單元是對(duì)被測(cè)量進(jìn)行采集和處理，并將處理后的數(shù)據(jù)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)制后，通過有線或無線設(shè)備發(fā)送給數(shù)據(jù)接收顯示單元。數(shù)據(jù)接收顯示單元的任務(wù)是將數(shù)據(jù)采集發(fā)送單元送來的調(diào)制信號(hào)解調(diào)后，經(jīng)由串口通信電路（RS-232）傳送給集群移動(dòng)通信系統(tǒng)控制中心的計(jì)算機(jī)。這樣，就能夠?qū)夯镜墓ぷ鳡顟B(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。具體設(shè)計(jì)是以八信道、單基站為設(shè)計(jì)環(huán)境的。也就是數(shù)據(jù)采集發(fā)送單元可采用8個(gè)信道的參數(shù)。
2.1 數(shù)據(jù)采集發(fā)送單元
數(shù)據(jù)采集發(fā)送單元由信號(hào)調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字量通道、調(diào)制解調(diào)電路等部分組成，以單片機(jī)89C51為核心。調(diào)理電路采用運(yùn)算放大器LM3234，A/D轉(zhuǎn)換電路以8通道逐次比較型模數(shù)MC1413反向驅(qū)動(dòng)器和74ls244鎖存器，調(diào)制解調(diào)電路選用了英國CML公司的FX429，各元器件之間的譯碼電路采用了AMD公司的可編程邏輯器件GAL16V8。
2.2 數(shù)據(jù)接收顯示單元
數(shù)據(jù)接收顯示單元是以單片機(jī)89c51為核心，由調(diào)制解調(diào)電路FX429和串口通信電路（RS232）組成。譯碼電路也采用GAL16V8。它把數(shù)據(jù)采集發(fā)送單元送來的信號(hào)解調(diào)后，整理成數(shù)字信號(hào)，再轉(zhuǎn)換成RS232送給工控機(jī)，由工控機(jī)顯示處理。
3 通信協(xié)議
數(shù)據(jù)采集發(fā)送單元和數(shù)據(jù)接收顯示單元之間的通信幀格式如表2所列。
表2 發(fā)送單元和接收單元的通信幀格式
| 幀頭C4D7 | 信道號(hào) | 模擬量1 | 模擬量2 |
| 模擬量3 | 模擬量4 | 數(shù)字量 | 伴隨字 |
其中：信道號(hào)0-7，共8個(gè)信道；模擬量1為電源電壓；模擬量2為正向功率測(cè)量電壓指示；模擬量3為反向功率測(cè)量電壓指示；模擬量4為接收信號(hào)強(qiáng)度指示；數(shù)字量為載波電平出和發(fā)射使能一個(gè)有12個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)的格式是按照FX429單幀傳輸?shù)母袷蕉x的，伴隨字占用2個(gè)字節(jié)，可以糾正一位用突發(fā)錯(cuò)和2為連續(xù)錯(cuò)。它們之間的數(shù)據(jù)是1200Hz和1800Hz的音頻信號(hào)，可以用一路話務(wù)通路來傳送。
數(shù)據(jù)接怍顯示內(nèi)部的通信為標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，采用9600，N，1，1的格式，一幀為8個(gè)字節(jié)如表3所列。
表3 接收單元和工業(yè)計(jì)算機(jī)的通信幀格式
| 幀頭FFH | 信道號(hào) | 模擬量1 | 模擬量2 |
| 模擬量3 | 模擬量4 | 數(shù)字量 | 校驗(yàn)和 |
其中的模擬量和數(shù)字量與前述一致，校驗(yàn)和為信道號(hào)，模擬量和數(shù)字6個(gè)字節(jié)的異或。工業(yè)控制機(jī)在接收時(shí)檢查校驗(yàn)和，發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)丟掉該幀數(shù)據(jù)。
4 工控機(jī)監(jiān)測(cè)流程分析
工控機(jī)的作用是把數(shù)據(jù)接收顯示單元送來的數(shù)據(jù)（格式見表3）進(jìn)行顯示、記錄并可超限報(bào)警，還可以查詢以往記錄，編程語言Delphi4.0。在集群基站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，通信是實(shí)現(xiàn)兩端設(shè)備交換數(shù)據(jù)的主要手段，而Windows以其多任務(wù)、事件驅(qū)動(dòng)和高級(jí)的用戶圖形界面（GUI）等特點(diǎn)受到廣泛的應(yīng)用，所以Windows環(huán)境下數(shù)據(jù)采集通信程序的設(shè)計(jì)成為一個(gè)關(guān)鍵問題。在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)通信的一個(gè)簡(jiǎn)便方法就是利用Windows中以提供驅(qū)動(dòng)程序支持的串行口進(jìn)行通信，即調(diào)用Windows應(yīng)用程序接口（API）函數(shù)便可實(shí)現(xiàn)上述功能，但其使用起來復(fù)雜繁瑣，程序代碼多。實(shí)現(xiàn)串口通信更簡(jiǎn)單的方法是利用Delphi4.0中所提供的通信控件，Delphi4.0是開發(fā)Windows應(yīng)用程序的重要工具，雖然Delphi4.0不能直接對(duì)硬件進(jìn)行控制，但通過Delphi4.0自帶的TComportDriverWST1控件便可以完成串口通信任務(wù)。
摘自《電子技術(shù)》2001.3
