基站动环监控传输方式研究

杨育栋

(浙江邮电职业技术学院，浙江绍兴312000)

近年来移动通信行业迅猛发展，基站网络覆盖规模扩大，数以百万计的移动通信基站分布到了神州大地，且均为无人值守基站。实现基站动力环境集中监控，可以提高基站通信电源、空调及环境的运行可靠性;便于及时维护，节约人力资源和能源消耗;为电源维护管理、提前预警、故障分析、障碍处理、经验交流提供数据，保障通信质量。

完整的动力环境监控系统包括三个部分:现场采集模块(包括视频、门禁、电表、温湿度传感器、水浸烟雾传感器、各类智能设备控制口等)、传输设备和监控平台，其中以监控传输设备的更新换代最快，也最复杂。因此基站监控业务采用何种传输资源以及何种传输网络对于整个监控系统运行的稳定性、实时性、准确性起着极其重要的作用，本文对基站的几种传输方式进行简要的分析介绍。

1 与BTS共用2M网络的传输方式

图1所示为2M抽取时隙组网方式。2M抽取时隙方式是利用BTS(基站收发信台)与BSC(基站控制器)之间Abis接口中现有E1 PCM电路中的空闲时隙，采用数字时隙分插复用技术来完成FSU(现场监控单元)与LSC(区域监控中心)之间的信息传输;在BSC机房，DCM集中机架对基站传回的2M电路进行分离，取出监控信号所在的64 kbit/s时隙送监控前置机，分离后的基站信号送BSC。根据BSC设备是否支持半永久连接，可以分为点对点方式和半永久连接方式;根据FSU接入的位置不同，又可以细分为前插方式和后插方式。

图1 2 M抽取时隙组网方式

(1)前插方式:指将具有时隙分插功能的FSU直接接入到BTS与BSC之间的Abis接口上，或者采用数字时隙分插复用设备接入，占用Abis接口中1个(或多个)空闲的64 kbit/s时隙传送监控数据;在LSC侧，通过时隙抽取设备，将监控数据占用的时隙提取出来传送到LSC主机，同时时隙抽取设备透传BTS和BSC之间主业务占用的时隙。这种方式的优点是对BSC和BTS设备均无特殊要求，只要Abis接口上有空闲时隙就可实现该连接方案，时隙提取的方式也比较灵活。

(2)后插方式:指在抽时隙组网时，将监控采集设备连接到BTS设备机柜上的后插端口，FSU的逻辑位置在BTS之后。

2M抽取时隙方式组网方案的缺点是:基站设备与动力环境监控系统捆绑在一起，互相牵制;BTS和BSC之间的传送通道被多次串接，影响BTS传输质量，不利于故障定位和处理;在BSC机房必须有数量庞大(与基站数量一致)的DCM设备进行时隙分离。

2 2 Mbit/s单独组网方式

监控业务单独组网可以分为2 Mbit/s单向环(链)方式和2 Mbit/s双向环方式。

(1)2 Mbit/s单向环形(链形)组网

2 Mbit/s单向环形(链形)组网方式是在传输系统中开通一条2M电路专用于传输监控动环数据，利用传输节点设备可同时提供上下E1接口的功能，并结合FSU的时隙抽取功能实现在一条E1链路上多个站点数据的传输，每个基站独享1个或者多个时隙，如图2。根据此方案，每个基站接入环只需占用一条至监控中心的E1电路，相应地也大量减少了中心机房的DCM设备数量。如一个基站接入环接入8个基站，则只需要原传输模式下1/8的DCM设备，同时环境监控系统实现独立组网，减少了系统维护量和与基站无线业务的相互干扰。

图2 2 Mbit/s单独环形(链形)组网

该方式的缺点是:当某节点FSU功能失效时，将影响下游节点的监控，在增删基站的时候需要重做传输数据和监控系统的路由信息，无环路保护功能。

(2)2 Mbit/s双向环组网

2 Mbit/s双向环保护组网方式是通过E1传输设备将FSU以及FSU中心接入设备组成一个物理上的环形网结构，利用FSU的E1链路状态侦测及自愈倒换技术实现的一种自愈环组网，也可以利用SDH设备自身的环路倒换自愈保护功能，如图3。在这种组网中，FSU提供2对E1接口，多个异步串口，FSU中心接入设备应提供E1接口实现与LSC的通信。多个FSU与一个FSU中心接入设备，通过传输设备提供的E1链路串联起来，而且首尾相连，为每个被监控设备与LSC之间提供一条双向透明的监控数据通道。当FSU检测到一侧链路故障时，可以自动启动环保护，将业务数据切换到另外一侧备用链路上，保证业务数据的正常传输。这种组网方式在传输调整，如并环、裂环、在一个环上插入基站或去掉基站时，不需要对FSU设备和监控系统进行设置和配置调整，监控数据应能自动恢复正常传输。

图3 2 Mbit/s双向环组网

2 Mbit/s环方式较2M抽时隙方式虽然对传输资源有更多要求，但它可以实现监控传输组网和话务网相分离，不会对基站的通信业务有影响，且利于监控系统的稳定运行，便于维护、可靠性高。

3 无线传输组网方式

很多基站受传输条件所限，动环监控系统没有可以使用的固定链路，无线传输成为必然的选择。同时，无线组网相比2 Mbit/s时隙等有线组网而言，有着灵活、可靠、覆盖率广、占用资源少、不会影响无线传输主业务等优势。无线组网在作为固网组网重要补充的同时，也逐渐成为动环监控系统组网的一个发展方向。短信和GPRS链路是两种最为常见的无线链路，不但易于网络组建，而且稳定可靠，能有效满足动环监控组网需求。

在动环监控无线组网中，需要利用一种无线传输终端DTU(数据传输单元)，专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。DTU可以为中心网管和底端局站提供数据通信，同时，DTU具备数据透明转发功能，可以自动将串口数据转发到无线网络，也可以将无线通信数据转为串口数据，转换过程不需要任何数据协议或命令控制，使用简单方便。

(1)短信方式组网

短信方式组网需要FSU或智能设备通过AT指令来操作DTU完成数据收发。由于智能设备一般不具备操作AT指令的功能，所以中心解析监控方式不能采用短信方式的无线组网方案。短信组网主要用于底端解析监控，由FSU负责使用AT指令，将数据封装在短信消息中，通过无线网络将监控数据发往监控中心前置台。在监控中心端，前置台有两种方案进行数据收发，(1)DTU短信组网;(2)短信网关组网，如图4。

图4 短信方式组网

(2)GPRS方式组网

GPRS组网方式的特点是FSU和智能设备不必操作DTU来完成数据的发送和接收，而且收发也不必做特殊处理，GPRS DTU可对FSU和智能设备的采集数据进行透传。中心网管前置台的接入方式与普通TCP方式相同，只需连接到Internet或GPRS网络，保证底端局站DTU能通过无线GPRS网络访问到前置台即可。如图5在GPRS组网方案中，监控局站和监控中心间的通信完全采用TCP方式，组网十分方便。GPRS组网中，DTU在通信时会主动连接GPRS网络，通过SIM卡获取网络IP地址。DTU既可能直接连接公共接入点，也可能连接专门的APN。同时，依据实际应用情况，GPRS组网中DTU连接GPRS网络的方式和在线时长可能不同。依据DTU是否长期在线，可将GPRS分为长连接和短连接两种。

图5 GPRS组网

(3)短信+GPRS混合组网

短信和GPRS两种无线组网方案互有优劣。实际应用中，可考虑将两种组网方式结合起来，采用以短信为主，GPRS为辅的组网方式。在日常运行维护中，数据以短信方式进行传输，当进行部分需要高带宽、高实时性的操作时，可以通过短信唤醒DTU的GPRS功能，利用高速率的GPRS链路进行通信，完成通信后重新进入短信通信方式。

4 IP组网方式

采用IP方式进行组网是基站监控系统的必然发展方向，如图6。IP组网具有如下优点:①IP传输方式传输速度快，很好地解决了数据传输时延的问题;②传输带宽充裕，以前由于带宽限制而无法开展的业务如视频等，现在可以非常方便地实现;③接口标准化，直接接入，方便新建基站的直接接入;④中心无2M传输收敛设备，大大降低了建设的成本，从而也节省了中心传输机房宝贵的空间，净化了机房的环境;⑤由于没有了中心众多的2M汇接设备，减少了故障点，也大大降低了维护人员日常的维护工作量，提高了系统的稳定性和可靠性，也提高了系统的可用度;⑥独立的承载网络，不受核心网络割接的干扰;⑦星形的网络结构，非常有利于故障的定位分析，提高维护的效率。目前常见的IP组网分为MSTP组网和PTN组网这两种。

图6 IP组网系统图

(1)MSTP组网方案

MSTP是指基于SDH平台，同时实现TDM、ATM、以太网等多种业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。通过单独分配基站监控业务一路E1(2M)的链路，将基站监控RS232串口数据首先通过一个协议转化器，转成IP数据包，然后IP数据包通过协议直接映射到SDH帧结构上，这种传输方式可以充分利用现有SDH设备和技术的各种优点，如自动保护切换APS，同时也实现了业务的IP化。

(2)PTN组网方式

图7 MSTP组网方案

当前以SDH/MSTP技术为基础的组网方式较好地满足了监控组网的需求，但基于TDM的内核使其在承载IP分组业务时效率较低、配置复杂，并且灵活性和扩展性也较差。分组传送网PTN技术是IP/MPLS、以太网和传送网三种技术相结合的产物，它是针对分组业务流量的突发性和带宽统计复用的需求而设计，在IP业务和底层光传输媒质之间架构了一个平台，具有完善的电信级OAM和保护机制、精确的故障定位以及严格的业务隔离功能，能够很好地解决现网存在问题。

PTN监控设备一方面将开关电源、基站环境监控设备、基站门禁系统、基站电表、基站空调等基站动环监控采集量转换为动环IP数据包，另一方面为视频监控设备等其他业务设备提供PTN传输通道，实现视频IP数据包等其他业务IP数据包的透传，如图7。

顺应网络IP化的发展趋势，基站监控数据的IP组网方式通过使用简单的硬件和软件，实现移动基站的远程图像监控，不仅对移动通信基站的维护和管理提供了便捷，同时也对移动通信服务的质量有很大的促进作用。

［1］赵黎明，贾红群.3G基站动力环境监控系统标准化探讨［J］.电信工程技术与标准化，2007，(11):41-46.

［2］李加扬，李华军，杨 楚.动环监控系统无线传输组网方案［J］.电信工程技术与标准化，2010，(10):63-66.