專利名稱：基于短信與gprs/cdma的基站動力與環境監控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基站動力與環境監控裝置，尤其涉及通訊領域中基于短信與 GPRS/CDMA雙路由組網進行數據通訊的基站動力與環境監控裝置。
背景技術：
移動運營商的基站動力與環境監控一般采用有線方式(如2M、 IP、串口等)傳輸 監控數據，當部分基站由于有線傳輸資源緊張或者因租用他人傳輸資源而無法提供有線傳 輸路由時就只有采用無線路由來傳輸監控數據。目前已采用的無線傳輸路由一般只單純采 用某一種方式如有用GPRS或CDMA方式的，像專利申請200420094647. 7就屬于此類，采用 這種方式當監控要求運營商提供足夠的帶寬，而運營商的主要業務集中于終端客戶，通常 這很難滿足這種無線傳送的帶寬要求；而且該方式會占用運營商提供給客戶的語音通道， 因而對其日常話音主業務會有影響，故并不能得以應用； 因此，有些技術則采用基于短信的傳輸方式，像專利申請03140012. 4屬于此類， 由于短信的局限性，采用這種方式僅僅能提供一個基本的情況，即一次只能傳送少量的數 據，無法快速及時傳輸大量數據，當監控站點比較龐大且每個站點數據量較大時將無法勝 任。
實用新型內容因此，本實用新型的目的是提出一種基站無線監控解決裝置，該裝置能夠克服單 純采用短信或GPRS/CDMA進行數據傳輸時的缺點，解決現有技術中監控中心采用無線模塊 無法傳輸大數據量的問題。 本實用新型的另一個目的在于提供一種基于短信與GPRS/CDMA的基站動力與環 境監控裝置，該裝置利用短信或GPRS/CDMA等無線方式迅速完成基站環境監控的大數據量 的傳輸，同時并不提高基站環境數據監控的成本。 基于此，本實用新型是這樣實現的 —種基于短信與GPRS/CDMA的基站動力與環境監控裝置，其主要是由無線模塊、 數據采集器及其相關環境傳感器組成；其中無線模塊功能類似于帶有GPRS/CDMA與短信功 能的手機，它通過串口與數據采集器相連，接受數據采集器的命令并做出響應；其特征在于 數據采集器為一帶有單片機的嵌入式終端作為核心，可以接入各種環境傳感器，如溫濕度、 電壓電流互感器、水浸、煙感等；數據采集器采集的監控數據通過無線模塊以短信或GPRS、 CDMA方式傳送到無線網絡，再由監控中心設備接收。 所述的數據采集器，可以通過串口接入基站內的動力設備，如開關電源，以采集其 運行數據。 采用GRPS方式時，嵌入式終端便于快速處理各種采集到的環境檢測數據，在監控 中心端通過移動的短信網關接收短信數據，通過GGSN網關接收GPRS數據，兩者共同接入路 由器，在監控中心則采用一臺高性能PC機作為無線接入服務器通過TCP/IP協議與路由器及監控網絡通信，其作用是建立起基站的數據采集器與監控網絡之間的連接，負責轉發來 自基站與監控網絡之間的的監控數據。因監控中心都是采用TCP/IP協議的有線局域網，所 以監控網絡可以輕松處理來自基站的大量監控數據。同樣，采用CDMA方式時，也可以用類
似的方式進行處理。 所述的基于短信與GPRS的基站動力與環境監控裝置，其無線模塊包括能發送 GPRS數據的GPRS模塊、能發送CDMA數據的CDMA模塊二者中的任意一種和短信模塊，其中 GPRS模塊、CDMA模塊二者中的任意一種和短信模塊并聯于嵌入式終端上，或者GPRS模塊、 CDMA模塊之一和短信模塊的功能集成于一個模塊上。 在無線通信時GPRS/CDMA的開通與關斷是由位于基站端的數據采集器通過發送 命令控制無線模塊開通/關斷GPRS/CDMA網絡來實現的，而短信的收發在基站端與監控中 心端都可以自由進行。因采用GPRS/CDMA方式通信會占用運營商語音通道，故監控系統總 體工作原則是不能長期占用GPRS/CDMA網絡，但又必須盡量保證重要數據及時上報，一般 數據適時上報。運營商對于基站監控最關心的是告警數據，其次是日常采樣數據，為達到 既能夠快速及時取得重要的告警數據又能獲取到大量日常監控數據的目的，采用了短信與 GPRS/CDMA適時切換的方法 正常情況下的基站環境檢測，數據量不大，則數據采集器控制無線模塊工作在短 信方式，當數據采集器監測到有告警發生時就通過短信馬上上報給監控中心；無線接入服 務器接收到告警短信后轉發給監控網絡；監控網絡收到后發出確認信息給無線接入服務 器，由后者以短信形式下發給數據采集器。 監控網絡每隔設定時間(缺省為半小時)通過無線接入服務器給基站無線模塊下 發一條請求開通GPRS/CDMA的短信。數據采集器定期通過無線模塊查詢是否有新短信到 達，當收到上述要求開通GPRS/CDMA的短信后就控制無線模塊開通GPRS/CDMA。由于受無線 網絡信號強度、繁忙程度等影響，一次開通GPRS/CDMA可能不會成功，這就需要反復多次嘗 試開通申請；當重復多次后仍然未開通則復位無線模塊。 無線接入服務器檢測到GPRS/CDMA已通后通知監控網絡，然后監控網絡便通過無 線接入服務器與基站端的無線模塊建立起GPRS/CDMA通訊聯系，數據采集器采集的大量監 控數據就可以經由GPRS/CDMA快速上報給監控網絡。在GPRS/CDMA鏈路暢通期間如果數據 采集器有告警就直接由GPRS/CDMA通道上報給監控網絡。當監控網絡采集數據完畢會由 GPRS/CDMA通道發送請求關斷GPRS/CDMA的命令，數據采集器收到后就控制無線模塊關斷 GPRS/CDMA網絡，重新返回日常短信方式。 當監控網絡需要向數據采集器發送控制或手工查詢命令時，與上述定時獲取數據 類似要先向數據采集器申請開通GPRS/CDMA，開通后再通過無線接入服務器由GPRS/CDMA 通道下發相關命令，最后再申請關斷GPRS/CDMA。控制命令通過GPRS/CDMA通道進行主要是 為確保實時性與可靠性，因為如用短信方式的話其到達目的地的時間是無法保證的，這樣 就可能造成很大的控制延時。 采用本發明所述方法和裝置，與現有技術相比大大降低了對運營商日常話音業務 通道的占用，節省了用戶帶寬，在確保用戶所需主要數據上報及時性的同時還兼顧了日常 大量數據的及時獲取。
圖1是本實用新型與監控中心連接的系統結構圖， 圖2是本實用新型數據采集器硬件系統結構圖， 圖3是本實用新型數據采集器軟件控制流程圖， 圖4是本實用新型數據采集器處理監控網絡下行命令(包括日常掃描、控制與手 工查詢)流程圖， 圖5是本實用新型數據采集器主動上報告警流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。 在附圖所列舉的實施方式中，以GPRS作為數據傳輸的方式。 如圖1所示為基于短信與GPRS進行數據傳輸的基站動力環境監控系統結構圖，在 基站端主要由基站數據采集器及其外接數據傳輸用無線模塊、采集用傳感器及被監控動力 設備組成。在監控中心端由與運營商短信網關、GGSN網關同處于一個局域網內的無線接入 服務器及監控網絡組成。無線接入服務器負責底端所有基站數據采集器與監控網絡之間的 數據傳輸，其與運營商的無線網絡設備(短信網關、GGSN網關)通過路由器以TCP/IP協議 連通。其中無線接入服務器與短信網關之間通信需要運營商開放其與服務提供商(SP)之 間相關協議，如對于中國移動需開放SMPP或CMPP協議。監控網絡負責所有基站監控數據 的采集處理，被監控設備的控制與手工查詢。 如圖2所示為基站數據采集器硬件系統結構圖。基站數據采集器硬件功能分成供 電電源部分、CPU系統及周邊邏輯、數據采集控制部分(包括模擬采集處理、數字采樣處理、 數字輸出控制)、通信接口部分。EPROM可用于存放下載管理程序，FLASH MEM可用于存放主 體運行程序以及配置信息(掉電保存)，SRAM作為緩存數據用。邏輯電路為EPROM、 FLASH MEM、 SRAM以及外部接口電路提供片選信號和邏輯控制。其中CPU系統、邏輯電路、EPR0M、 FLASH MEM、 SRAM和通信接口構成一個嵌入式終
端，由供電電源提供動力。 基站數據采集器外接設備包括兩類 —是用于無線傳輸數據的無線模塊，該模塊內插標準SIM卡，如果應用于運營商 劃定的專用APN網絡必須經過授權。無線模塊必需支持短信和GPRS兩種方式，且上電時需 處于短信工作方式，并能夠接受命令切換到GPRS方式及由GPRS方式再返回短信方式。無 線模塊與基站數據采集器通過RS232串口連接通信，接受基站數據采集器的各種控制命令 并做出響應，當以GPRS方式通信后將透明轉發監控網絡與基站數據采集器之間的數據。 二是基站數據采集器要采集的基站動力設備與環境數據，其中動力設備有串口與 基站數據采集器通信以傳送相關數據；環境數據是通過各種傳感器(如數字輸入傳感器測 量門磁、煙感、水浸狀態，模擬輸入傳感器測量溫濕度、電流、電壓等)接入基站數據采集器 來獲取的。 如圖3所示為基站數據采集器軟件系統流程圖。 系統上電后首先需要對無線模塊進行必要的初始化設置，主要包括進行GPRS通 信時需要連接的APN賬號，無線接入服務器的IP地址和端口號。為不過多占用用戶無線網絡資源設定GPRS半個小時通一次，因此為及時獲知是否有告警，在基站數據采集器上電后 將主動連通GPRS —次以便監控網絡及時獲取到監控數據；在GPRS開通期間如果基站數據 采集器采集到基站告警將通過GPRS上報。監控網絡將基站所有要采集的數據都輪詢完后 會下發關斷GPRS命令，基站數據采集器收到后執行關斷GPRS指令從而切換回短信工作方 式。在短信工作方式期間如果有告警將會以短信方式上報告警，具體步驟下面根據圖5敘 述。在短信方式期間會定期查詢是否有新短信，如果收到開通GPRS的短信則會重新連接 GPRS，實現由短信方式到GPRS方式的切換，具體步驟下面根據圖4敘述。 如圖4所示為基站數據采集器處理監控網絡下行命令(定時日常掃描、控制或手 工查詢)進行短信與GPRS切換工作的流程圖。監控網絡定期(一般為半小時)通過無線 接入服務器向基站數據采集器發送短信請求建立GPRS鏈路。基站數據采集器在短信工作 方式下會定時( 一般為2秒)查詢是否有新短信，當收到要求建立GPRS連接的短信命令后 即嘗試建立GPRS通道，連接GPRS成功后基站數據采集器與監控網絡借無線模塊、無線接入 服務器作橋梁形成透明數據傳輸通道，兩者之間的命令與響應數據可相互透明傳送。監控 網絡查詢基站數據采集器所有監控數據結束后即向基站數據采集器發送關斷GPRS命令， 由基站數據采集器負責拆除GPRS鏈路，然后系統返回短信通信方式。基站數據采集器在上 述短信定時查詢操作時當接收到新短信并處理完畢后必須及時刪除短信以免接收到的短 信超出無線模塊可存儲容量，從而無法再接收新短信。 在由短信方式向GPRS方式切換時由于無線通信受無線網絡信號質量、繁忙程度 等多種因素影響可能存在連接不上GPRS的情況，這時就需要進行必要的嘗試重連。對于基 站數據采集器在連接GPRS失敗后可以在隔一定時間( 一般為1分鐘)后進行重連，重復嘗 試設定次數(如3次)都失敗后可以復位重啟無線模塊；對于監控網絡在通過無線接入服 務器發送一條請求連接GPRS的短信后經過設定時間(比如5分鐘)如果還沒探測到GPRS 連通就需要再次發送請求連接的短信，連續重復設定時間(比如1小時)后如果GPRS還沒 有通則可判斷相關基站通信已中斷。 如圖5所示為基站數據采集器通過短信或GPRS鏈路主動上報重要告警數據的流 程圖。主動上報由基站數據采集器分析采集數據是否為告警，如果為告警則根據當時使用 的通信方式(短信或GPRS)及時上報，由此來確保運營商最關心信息傳送的及時性。當基 站數據采集器檢測到有告警后先檢查通信鏈路，如GPRS在線則由GPRS發送告警數據，否則 即通過短信發送告警。因無線通信相對于有線通信可靠性較弱，因此對于上報數據必須有 跟蹤處理上位機確認功能。主動上報的告警如果沒有接收到監控網絡的確認信息將進行重 發，重發超過設定次數(一般為3次)還未接收到確認，則將本條告警以歷史告警形式保存 到FLASH中以供日后查詢，同時標記其為因通信故障導致未上送，不再對其主動上送。 基站數據采集器進行短信收發采用標準AT命令，短信組包基于標準PDU模式，相 關資料可參考標準文檔，這里就不再贅述。 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內。
權利要求一種基于短信與GPRS/CDMA的基站動力與環境監控裝置，其主要是由無線模塊、數據采集器及其相關環境傳感器組成；其中無線模塊功能類似于帶有GPRS/CDMA或短信功能的手機，它通過串口與數據采集器相連，接受數據采集器的命令并做出響應；其特征在于數據采集器為一帶有單片機的嵌入式終端作為核心，可以接入各種環境傳感器，數據采集器采集的監控數據通過無線模塊以短信或GPRS/CDMA方式傳送到無線網絡，再由監控中心設備接收。
2. 如權利要求1所述的基于短信與GPRS/CDMA的基站動力與環境監控裝置，其特征在 于所述的數據采集器通過串口接入基站內的動力設備。
3. 如權利要求1所述的基于短信與GPRS/CDMA的基站動力與環境監控裝置，其特征在 于無線模塊包括能發送GPRS數據的GPRS模塊、能發送CDMA數據的CDMA模塊二者中的任 意一種和短信模塊，其中GPRS模塊、CDMA模塊二者中的任意一種和短信模塊并聯于嵌入式 終端上。
專利摘要本實用新型是一種基于短信與GPRS/CDMA的基站動力與環境監控裝置，其主要是由無線模塊、數據采集器及其相關環境傳感器組成；其中無線模塊功能類似于帶有GPRS/CDMA與短信功能的手機，它通過串口與數據采集器相連，接受數據采集器的命令并做出響應；數據采集器為一帶有單片機的嵌入式終端作為核心，可以接入各種環境傳感器，數據采集器采集的監控數據通過無線模塊以短信或GPRS、CDMA方式傳送到無線網絡，再由監控中心設備接收，這樣監控網絡可以輕松處理來自基站的大量監控數據。
文檔編號H04W24/00GK201479374SQ200920136129
公開日2010年5月19日 申請日期2009年3月16日 優先權日2009年3月16日
發明者周玉濤, 張雪林, 翟衛東, 馬志鴻 申請人:深圳中興力維技術有限公司