GPRS在CMMB基站远程监控中的运用

王春喜，何 良

（四川广播电视塔广电专业部，四川 成都 610017）

0 引言

基于GSM数字移动通信系统的GPRS技术的成熟，为CMMB基站巡检监控提供了一种全新的通信方式。GPRS远程监控系统由数据监控中心和位于各个基站的数据采集点GPRS DTU组成。GPRS模块将现场采集到的数据，通过CMMB发射机RS-232串口用GPRS透明数据传输协议封装后发送到中国移动的GPRS数据网络，再通过GPRS数据网络将数据传送至CMMB数据监控中心，该中心再对回传的数据进行及时处理、显示、打印及保存，这样就实现了远程数据与数据监控中心的实时在线无缝连接，从而实现全天候远程无人监控。

1 系统结构概述

系统整体结构如图1所示。四川广播电视塔作为西南地区的首个多功能广播电视发射前沿阵地，承担着本地区广播电视传输发射及更大范围内CMMB站点建设和运行管理任务。基站信号好坏及运行状况直接关系到用户终端能否可靠接收到稳定的图像和声音信号。由于CMMB补点基站采用无人职守运行方式，日常维护主要依靠技术人员定期巡检，或者在得到接收故障信息反馈后立即派出人员前往故障基站检修，随着各分站补点数目的增多，出巡人员任务艰巨程度和成本也日益加大，依靠这种被动式的管理已无法适应现阶段CMMB播出的稳定运行要求。

针对CMMB基站数量多、分布广的特点[1]，同时由于GPRS技术的日趋成熟，结合GPRS技术特点，经过反复技术论证，提出一套基于GPRS监控管理系统的设计方案，搭建了由GPRS通信模块的软硬件组成的CMMB监控系统。该系统4个基站经过近5 000 h的不间断运行，证明了整个系统稳定可靠，成本低，确保了安全播出，具有极好的推广价值。

2 系统硬件设计

2.1 终端系统

主要使用GPRS数据终端设备（Data Terminal Unit，DTU）ZSD3110进行无线数据传输。其内置工业级GPRS引擎、TCP/IP协议栈和嵌入式处理器。支持PPP，TCP，UDP，ICMP等众多复杂网络协议和Socket标准，提供全透明数据传输和用户自由控制传输两种模式。同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通信模式。用户不用关心复杂的网络协议，使用RS-232或RS-485端口，就可以进行无线数据的收发。

GPRS DTU监控终端硬件的主要作用有：1）支持900/1 800/1 900 MHz三频的GSM/GPRS。2）集成ZWG-8G协议，全透明传输，并支持对中国移动CMNET和联通CDMA的双接入。3）支持自动心跳，保持永久在线，自动重连。4）完善的自动补测和重发机制，保证数据的可靠性。

2.2 远程CMMB基站数据的采集传输

主要由GPRS DTU监控终端、GPRS通信网络和CMMB监控中心站构成，如图1所示。CMMB数字发射机通过GPRS DTU接收中心发出的使能回传数据指令，并将249 byte数据再通过GPRS DTU上传回监控中心站。这些CMMB发射机的参数包括总功率、反射功率、4路功放模块电压和电流以及温度值等。一旦有参数出现异常，中心站上位机就能得到上报的警示信息。当然，中心站也可发送控制命令到各监控终端，从而控制某些开关量如开关机或空调。不难看出，GPRS网络是监控终端与中心站通信的桥梁，监控终端的数据采集加报警信息上传和中心站控制命令的下达都是通过GPRS网络进行的。也正是因为GPRS网络与Internet网的无缝链接，才使得中心站与监控终端之间的双向通信成为可能，让用户足不出户就可准确及时地了解野外CMMB发射机的运行状况。一旦发生意外故障，中心站能及时知道并通知就近的值班员排除故障，大大缩短了故障排除时间，提高了CMMB基站良性运行的可靠性和安全性。

GPRS DTU模块是基于配电变压器监控系统数据传输的基础，终端稳定的传输对于系统正常的运行有至关重要的作用。

3 数据监控中心站对基站采集数据的处理

使用的LabVIEW是一种图形化的编程语言，为一标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW支持标准的硬件接口，如GPIB，VISA，RS-232，PXI，VXI，RS-232和RS-485，而这些硬件接口又是各个应用领域内的通用接口，因此LabVIEW被广泛应用于包括汽车、半导体、航空航天、交通运输、高校实验室、生物医药与电子等领域[2-3]。

CMMB监控中心的GPRS通信服务器端也和远程无线监测站点一样，是GPRS网络中的一个无线站点（或一组站点，也叫N+1站点群），数据的收发都是通过此服务器端完成的，监控中心软件无须使用AT指令操作GPRS模块（或终端），只需要向往常一样的读写串口就可以了。数据接口为标准三线RS-232口。

在本系统中发射机工作产生的大量串口数据代码都是遵守的RS-232传输协议，故在开始工作之前先要首先安装LabVIEW8.6版本的软件和对COM或USB接口的补丁VISA驱动。接下来的具体流程如下：

1）基站被动接收中心发过来的问询指令，即采用轮询的数据处理机制，因为发射机内部采用了半双工协议的RS-485总线，同时间段内总线上只能有单向的接收或发送数据动作。

2）RS-232传输协议串口数据代码简单剖析，如图2所示。

串口数据严格遵守RS-232协议，有报头和结束码，低字节在前，高字节在后。进制间的转换按图2中的总功率应该是16进制的0361H，转换成10进制则为865 W，其余参数依此类推。

3）通信串口生成（见图3）。

图3中，“军区”代表“CMMB成都军区总医院基站”。后文图中的简称同理：“曼哈顿”代表“CMMB曼哈顿小区基站”；“润邦”代表“CMMB润邦国际酒店基站”；“洲际”代表“CMMB洲际世纪城国际大酒店基站”。

4）配置通信端口及轮询时间等参数（见图4）。

5）设置传输时延（从发送到接收数据之间的时间）。

因为不同的数据包长度和传输时延肯定不同。根据目前移动的网络状况，一般一个包长为100～200 byte的数据包可以在1 s内互传完毕。大于200 byte的数据包平均在1～3 s内可以互传完毕。经过实测，将回传时延定为至少1 s～60 min可调。而为了使每个基站之间的数据处理串扰降到最低（由于数据量为249 byte，很庞大，故各站数据串扰在所难免），增加了基站的总轮询时长选项，以匹配现场的最佳回传及处理效果（参见图4）。

6）软件的内部处理机制（见图5）。

为了使计算机快速地处理接收到的249 byte数据而不致使各基站发生参数串扰，特地在内部也加入了动态事件结构的科学处理机制，即当有数据异常事件时，CPU马上响应报警系统，启动声+光报警（见图6），否则CPU就处理其他的事件，这样就节约了CPU的资源。如果此时其他基站的数据又恰巧回来，也不会因上个异常的数据状态而受影响。

7）声光报警的设计（见图6）。

如果回传的数据异常，则报警模块启动，此时主界面“XX功率不正常”红色和白色交替闪烁，同时辅以警醒的报警声音，达到了警示的双重效果。

8）历史数据的及时保存和查阅（见图7）。

为了做到值班人员值班对应历史数据的有源可查，软件中对值班人员也进行了设置，一般为两个值班人可选，这些不同类的数据几乎是与时间日期和基站每项具体参数一一对应的，且固定保存在存储介质上，方便日后查阅。

9）历史数据的打印。

历史数据的打印支持系统默认的打印机，因此一定要先安装和设置好打印机。

10）使用CMMB监控系统主站软件（见图8）。

图8展示了每间隔时间点的总功率、反射功率及功放电压、电流、温度等几大主要指标的曲线图，图中每个基站的最大值、最小值发生时间及具体数值、正常运行时间等参数状态指示一目了然。

4 小结

利用GPRS通信接入快、价格低廉、稳定可靠和实时性强等优点，本系统不仅在西部广播电视行业开创了先河，同时也走在了全国CMMB发射基站无人值守管理方式的前列。所搭建的CMMB发射基站远程无线监测平台，通过无线数据传输功能的GPRS DTU模块与CMMB无线远程数据监测的有机结合，再配以强大的PC数据分析处理软件LabVIEW，各基站运行情况在主站值班室显示屏一一呈现。完成至今，本系统实际运行良好，工作稳定。更重要的是，在几个月的运行中及时成功地处理了至少4起发射机死机和无故关机的严重播出事件，且从发现到解决整个事件都非常及时、圆满。通过使用Lab-VIEW合理设计软硬件，实现了每个CMMB发射基站一系列工作状态的远程回传，达到了预期的目标，保证了基站安全监控系统的安全性、可靠性、兼容性和经济性，积极地响应了广电总局和CMMB中广传播关于及时无间断、安全准确地传播党和政府声音的号召。这对今后进一步挖掘GPRS与广播电视专业相结合的资源方面无疑更具广泛的意义。

[1]解伟.移动多媒体广播(CMMB)技术与发展[J].电视技术，2008，3（4）：4-7.

[2]雷振山.LabVIEW 7 EXPRESS实用技术教程[M].北京：中国铁道出版社，2005.

[3]TRAVIS J，KRING J.LabVIEW for everyone[M].Prentice Hall，2006.