（通信与信息系统专业论文）直放站操作维护管理系统的研究.pdf

中文摘要 摘要：近年来，中国的移动通信行业高速发展。广覆盖，全面提升移动通信服务 质量成为运营商需要解决的主要问题。直放站以其结构简单、投资少、安装方便 等特点，广泛应用于移动无线网络。但是，直放站设备一旦出现故障，将会导致 服务质量受损。为了增强市场竞争力，移动运营商迫切需要建立一套统一的直放 站监控系统。 本文参阅了中国移动通信公司相关技术文档、规范，并且研究了直放站厂商 操作维护管理系统的设计。根据移动公司实际需求，并且赴贵州省移动公司实地 调研，经过需求分析、系统设计、代码开发，最终完成了直放站操作维护管理系 统解决方案。系统基于w e b 设计，采用了j 2 e e 架构。系统按照功能结构可分为系 统管理、操作配置管理、轮询管理、逻辑业务区管理、安全管理模块。每个模块 分别实现，提高了效率。现阶段，操作维护系统已交付运行。运行过程中，各项 性能参数稳定，达到预期的设计要求和功能。 相对传统的c s 模式下的操作维护管理系统，本文所述系统在b s 模式下对 各厂家直放站设备采取集中管理。管理人员可以通过系统对直放站设备实时监控， 并可以远程修改配置直放站参数。图形化、用户友好性设计、维护费用低的系统， 极大方便移动公司管理人员的使用，提高了直放站设备维护的效率，保证设备稳 定，可靠运行，增强移动公司整体运营水平。 本论文按照o s l 分层的思想，将系统分为通信层、控制层、表示层，并分别 对每层设计与实现。同时本文介绍了直放站设备相关的背景知识，系统功能模块 的结构与流程设计，相关技术在系统中的应用，深入研究了s m p p 协议，直放站 网管通信接口协议，基于角色管理的用户访问控制等关键技术在系统中的应用。 关键词：直放站；操作维护；用户访问控制 分类号：t p 3 1 9 1 1 1 a b s t r a c t a b s t r a c t ：i nr e c e n ty e a r s ，c h i n a sm o b i l ec o m m u n i c a t i o ni n d u s t r yh a sb e e nr a p i d l y d e v e l o p e d s i n c eb r o a d e rc o v e r a g es h o u l dc o m p r e h e n s i v e l ye n h a n c et h eq u a l i t yo f s e r v i c ew h i c hi st h eb i g g e s tc o n c e r nb ym o s tt e l e c o mo p e r a t o r s ，t h er e p e a t e r , w i t l li t s c h a r a c t e r i s t i c ss u c ha ss i m p l i c i t y , l o wc o s t , e a s yt oi n s t a l l ，e t c w a sw i d e l ya d o p t e di n t h ew i r e l e s sn e t w o r k s n e v e r t h e l e s s ，o n c eap r o b l e mo c c u r sa tt h er e p e a t e re q u i p m e n t w i l ll e a dt ot h ed o w n g r a d eo nt h eq u a l i t yo fs e r v i c e t h e r e f o r e ，i no r d e rt oe n h a n c em e i r m a r k e tc o m p a t i b i l i t y , m o b i l et e l e c o mo p e r a t o r sa r ei nah i g hd e m a n dt oe s t a b l i s ha u n i f i e do p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c em a n a g e m e n ts y s t e mf o r t h er e p e a t e r s w i t hr e l a t e dd o c u m e n t a t i o n sa n ds t a n d a r d i z a t i o n sf r o mc h i n am o b i l ec o r p o r a t i o n , t h i st h e s i si n v e s t i g a t e st h ed e s i g no ft h em a i n t e n a n c es y s t e mo ft h eo t h e rr e p e a t e r m a n u f a c t u r e r s a c c o r d i n gt ot h er e a l i s t i cr e q u e s t sp u r p o s e db yc h i n am o b i l e , a l o to f i n v e s t i g a t i o nw a sa l s od o n ea tc h i n am o b i l ei ng u iz h o up r o v i n c e t h r o u g hr e q u e s t s a n a l y s e s ，s y s t e md e s i g n ，c o d ei m p l e m e n t a t i o n ，t h i st h e s i sc o m p l e t e st h es o l u t i o no fa r e p e a t e ro p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c em a n a g e m e n ts y s t e m t h es y s t e md e s i g n a s w e b - b a s e d ，a n du s et h ej 2 e ef r a m e w o r k i na c c o r d a n c ew i t ht h ef u n c t i o n a ls t r u c t u r eo f t h es y s t e m , t h i st h e s i sd i v i d e dt h es y s t e mi n t 0s y s t e mm a n a g e m e n t ，c o n f i g u r a t i o n m a n a g e m e n to p e r a t i o n s ，p o l lm a n a g e m e n t , b u s i n e s sl o g i ca r e am a n a g e m e n t , s e c u r i t y m a n a g e m e n tf i v em o d u l e s e a c hm o d u l er e s p e c t i v e l yi m p l e m e n t e di no r d e rt oi m p r o v e e f f i c i e n c y c u r r e n t l y , t h es y s t e mh a sb e e nd e l i v e r e di n t ou s a g e a l lt h es p e c i f i c a t i o n so f t h es y s t e ma p p e a rs t a b l ew h e nt h es y s t e mi sr u n n i n g , w h i c hm a k e si tm e e tt h ed e s i g n r e q u i r e m e n t sa n de x p e c t e df u n c t i o n a l i t i e s c o m p a r i n gt ot h et r a d i t i o n a lc sm o d es y s t e m ，t h i st h e s i si n t r o d u c e sab sm o d e b a s e ds y s t e mt h a tm a n a g e st h er e p e a t e r sf r o ma l lm a n u f a c t u r e r s t h r o u g ht h es y s t e m ， s t u f f sa r ea b l et os u r v e i l l a n c et h er e p e a t e ri nr e a lt i m e m o r e o v e r , t h e yc a nr e m o t e l ys e t & e d i tt h ec o n f i g u r a t i o np a r a m e t e r so ft h er e p e a t e r v i s u a l i z a t i o n ，u s e r - f r i e n d l yd e s i g n ， a n dl o wm a i n t e n a n c ec o s ts i g n i f i c a n t l yf a c i l i t a t e st h es t u f f si nt h em o b i l et e l e c o m c o m p a n y i ta l s oi m p r o v e st h ee f f i c i e n c y o ft h er e p e a t e re q u i p m e n tm a i n t e n a n c e ， g u a r a n t e e ss t a b l e & r e l i a b l eo p e r a t i o n ，a n df m a l l ye n h a n c e st h em o b i l ec o m p a n y s o v e r a l lo p e r a t i n ga b i l i t y i na c c o r d a n c ew i t ht h ec o n c e p to ft h eo s ih i e r a r c h ym o d e l ，i nt h i sp a p e r , t h e s y s t e mi sd i v i d e da n di m p l e m e n t e db yc o m m u n i c a t i o nl a y e r , c o n t r o ll a y e r , a n du s e r i n t e r f a c el a y e rr e s p e c t i v e l y i nt h em e a nt i m e ，t h i st h e s i si n t r o d u c e sr e p e a t e rr e l a t e d b a c k g r o u n dk n o w l e d g e , s t r u c t u r ea n dp r o c e s s e so ff u n c t i o nm o d u l e s ，a n dr e l a t e d t e c h n o l o g yi nt h es y s t e m , a n dd o e sad e e pr e s e a r c ho nt h es m p pp r o t o c o l ，s o c k e t c o m m u n i c a t i o np r o t o c o l s ，c h a r a c t e rm a n a g e m e n tb a s e du s f f ra c c e s sc o n t r o lr e a l i z a t i o n , a n dm a n yo t h e rk e yt e c h n o l o g i e s k e y w o r d s ：r e p e a t e r ；o p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c e ；r a b c c i a s s n o ：t p 3 19 v 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印i 缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 一躲训移眵聊虢 签字日期：7 撼年易月f 加 签字日期：廿孑年月肛日 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：签字日期：年月日 致谢 本论文的工作是在我的导师刘云教授的悉心指导下完成的，论文从选题、构 思、组织、撰写直至完成都凝聚着刘云老师辛勤的汗水和大量的心血。刘云老师 严谨的治学态度和科学的工作方法，以及渊博的学识给了我极大的帮助和影响。 同时，刘云老师在生活上也同样关心我，无论是在学术上还是做人上都深深影响 着我。在此衷心感谢两年来刘云老师对我的指导，并祝愿刘老师身体健康，事业 顺利。 感谢实验室张振江老师，在两年的研究生生活中，张老师悉心指导我们完成 了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向 张老师表示衷心的谢意。同时，我要感谢孟老师，特别是在刚刚进入实验室的阶 段，孟老师在学习上对我的帮助对我两年学习生活至关重要。在论文完成阶段， 孟老师向我提出了许多宝贵意见，对此我表示诚挚的谢意。 深深感谢我的父母，是他们养育我，教导我，任劳任怨，做好我最坚强的支 柱。有了他们，才有了我今天的进步。同时，感谢同项目组的张增辉、陈本锡、 李秀宾、李赞等同学在我完成论文研究工作中的耐心帮助，在此向他们表示感激。 最后感谢在百忙之中为我评审论文的专家，学者。 n 1 引言 1 1 系统的项目背景 2 0 年前，中国内地第一个大容量蜂窝式公用移动通信系统开通，从此开始了 我国内地移动通信发展的历史。2 0 年来，我国移动通信产业持续高速发展，移动 通信的网络规模、技术层次和服务水平都发生了飞跃，特别是近1 0 年，是移动通 信发展速度最快、改革力度最大、影响最为广泛的重要时期。中国的移动电话用 户已经超过4 8 7 亿户，这对移动通信的通信服务质量提出了很高的要求。在移动 通信过程中，网络的信号强度和信号覆盖范围是判断网络质量最根本的依据。现 实情况中，无论何种无线通信的覆盖区域都将产生弱信号区和盲区。商场、大楼、 电梯、隧道内部以及偏远山区等地方，由于地形遮挡等原因，移动通信信号强度 低，导致手机通话质量差、频繁掉线，甚至根本无法通话 直放站作为一种经济有效的网络覆盖设备，得到了广泛的推广应用i l j 。由于地 区交通、直放站数量庞大、分布广泛、厂家众多等的局限，使得直放站的维护变 得十分困难。直放站经常出现的问题是：交流电源系统；温度的变化对直放站的 影响；电子器件参数变化对放大器放大倍数的影响等。直放站安装到选定定点后， 工程师会现场设置好设备工作参数，调试无误后交付使用。如果需要调整工作参 数，必须由工程师重新回到现场更改设置参数。更为严重的问题是，电信运营商 无法掌握众多直放站的实际工作状态。如果某台直放站由于某种原因出现故障， 无法正常工作，移动并不能及时发现。等到手机用户发现自己的手机无法搜寻到 网络或网络信号过于微弱而无法通信时，用户向电信运营商提出投诉，电信运营 商才会发现相应的直放站未能正常运行。然后电信运营商再向该直放站设备的通 信设备供应商发出故障通知，最后设备供应商派人到现场检查并修复设备，恢复 网络功能。这样的故障发现和处理方式，是以牺牲最终服务质量为代价的，导致 用户对电信运营商的无线通信服务质量不满意，从而降低了电信企业的客户竞争 力。 近年来，电信运营商提出了对整个直放站系统实行远程监控的设想。要求直 放站提供企业对现有的己经在网的第一代无监控直放站进行技术改造，使得可以 对其进行远程监控。电信运营商要求将不同设备供应企业的不同方案的直放站系 统，通过监控协议约定，纳入统一的监控中心管理1 2 j 。因此，为了有效提高运营水 平，增强市场竞争力，移动运营商迫切需要建立一套统一的直放站监控系统。 1 2 直放站概述 1 2 1直放站的定义 直放站( 中继器) 属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号 增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强 器。直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤 波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待 覆盖区域。在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方 式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递【3 l 。 1 2 2直放站的种类和类型 直放站从传输信号分有g s m 直放站和c d m a 直放站；从安装场所来分有室外 型机和室内型机；从传输带宽来分有宽带直放站和选频( 选信道) 直放站；从传输方 式来分有直放式直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站【4 】。 1 2 3 直放站的应用场合 城市密集区，由于用户量大，基站数量较多，一般不存在大范围的信号盲区， 直放站设备只是用于解决小范围区域的补盲以及建筑物内的信号覆盖。在光纤到 楼尚未普及的情况下，需采用无线直放站。随着建筑物的增多，所需的直放站数 量也会随之增加，就会出现一个基站配置多台直放站的情况。城市边缘地区、郊 区，乡村主要是解决覆盖问题。这些地区，由于基站数量较少，设备维护较为困 难，可以采用大功率的无线或光纤直放站。在已铺设光纤的地区最好采用光纤直 放站。对于无光纤资源但又能收到基站信号的地区，可采用无线直放站解决覆盖 问题。特殊情况下，还可采用移频直放站来增加覆盖距离【5 1 。 2 1 3 系统研究现状 目前，中国有几十家从事直放机研制开发和服务的公司，主要有广州京信、 深圳国人、东方信联、武汉虹信、福建先创、福建邮科、福州三元达、北京地杰 等。直放站的种类在上一节中已有介绍。 自从直放站大规模投入使用后，直放站监控软件的地位便越来越重要。但是 由于直放站监控一直没有统一标准，因此不同的厂家都采用各自定义私有监控协 议。运营商为了能管理不同厂家的设备就要运行不同厂家的监控软件，运维极为 不方便。目前多数直放站厂家都能提供管理自己设备的监控软件，但是能够兼容 其它厂家监控协议的却非常少。在1 9 8 9 年、1 9 9 9 年、2 0 0 2 年原邮电部，后为信 息产业部相继出台了各类直放站的技术标准，对直放站设备的技术要求、无线指 标、测量方法上作了相应的规定【6 】。而对于其操作维护功能规定得较少，在后面出 台的规范中才提出查询功能、故障管理功能、远程控制功能和系统安全管理功能 等操作维护的要求，比较初步也没有给出统一的更加具体的要求。 直放站操作维护管理系统的发展经历了四个阶段。第一个阶段操作维护系统 是为满足生产调测、现场开通需要而设计。由于直放站生产过程中对各项指标调 测的工作量较大，生产车间对于自动化需求的迫切使得操作维护管理系统开发成 为必须。这时的操作维护管理系统只能完成本地监控，以电缆直连作为主要通信 方式，完成生产测试环节和工程开通时简单的参数调测。由于越来越多直放站的 工程开通，需要一种有效的管理方式实现远程参数调测与报警接收，第二代的操 作维护管理系统应运而生。此时的操作维护管理系统可以实现基本的远程监控。 这时系统和直放站之间主要以异步电路交换型无线数传业务作为通信方式，通过 自定义协议交换数据，但各厂商只能管理自家的g s m 直放站设备，网管中心一般 只有1 2 个m o d e m 通信单元，同时由于数传业务的限制，能够管理的设备数量 非常有限。在大量使用直放站的同时，由于维护成本的日益增加，对直放站的日 常维护管理也开始引起运营商关注，集中监控也日趋必要。以国人通信为代表的 一些直放站厂家开始关注统一网管系统，其目的是为运营商提供集中式解决方案， 将众多厂家的设备在同一个平台上集中监控，第三代监控中心随之产生，该系统 实现了统一网管1 7 j 。 目前，直放站操作维护管理系统已经进入了第四代综合网管阶段。随着 直放站建设规模的扩大和运营商运营维护模式的发展，单机操作模式的网管中心 已经不能满足实际运行维护的要求，因此在该阶段监控中心的组成结构与功能都 发生了很大变化，由一个单纯的单机版软件演化到由多个相对功能独立部分组成 3 的综合系统，并具备了典型的网络结构。监控中心又由p c 机和短消息网关( i n t e r n e t s h o r tm e s s a g eg a t e w a y ，i s m g ) 组成，运行在p c 机上的应用软件完成对各直放站 站点的数据库管理工作；i s m g 是具有短消息转发功能的短消息网关。该监控中心 将提供通过短信网关( i s m g ) 与短消息业务中心( s h o r tm e s s a g es e r v i c ec e n t e r ， s m s c ) 的连接，短消息网关连接支持标准的s m p p 3 3 协议和s g ip 1 2 协议，与 直放站通过短信进行控制信息的交互【8 】。随着科技的进步，较先进的操作维护管理 系统使用了图形用户接口并结合了地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ， g i s ) ，具有地图功能的直放站集中监控网管系统技术，可以在g i s 地图上自由地 浏览整个网络，实现网元设备的精确定位，并可在电子地图上完成资源信息的管 理。直放站管理g i s 系统，自动从数据库获得数据。对直放站信息，将以网管数 据库中直放站信息为准自动与运营中直放站上报数据比较，直观地在g i s 上更新 属性改变的直放站，添加新增加的基站，保证g i s 上显示的直放站的数据保持最 新1 9 1 。 1 4 系统的应用分析 直放站操作维护管理系统一般由网管中心、通信信道和各种类型的直放站三 部分组成。网管中心用于直放站设备的所有管理和维护，根据各厂家的情况实现 方案和功能有所不同。直放站由各种设备类型和系统组成。如以不同方式接入的 室外整体机、分体机，室内分布系统主机、干放，光纤接入端、覆盖端，移频接 入端、覆盖端等。通信信道包括c d m a 短信、g s m 短信、g s m 数传、p s t n 数 传或通过s m p p 、c m p p 、s g i p 、c n g p 等协议与短信中心连接等方式，用于网管 中心和直放站之间交互数据【l o 】。 由于直放站在一个省的数量多则几千套，少则三四百套，如果在每一个地市 建立一套直放站操作维护管理软硬件投资较大，因此建设一套即可以节省投资又 可以分地市管理的直放站监控成为首选，因此采用集中建设，分布管理这种方式 成为一种趋势。近年来，虽然部分直放站设备厂家能够提供操作维护系统，但这 些系统往往只能管理本厂家的直放站，功能比较单一，不具备电信别的稳定性， 并且难以升级。另外，各厂家的系统在协议接口和管理界面上区别也较大，给运 营商的维护工作造成很大不便。传统的客户端朋艮务器的操作维护管理系统越来越 难以适应要求。 根据集中建设式分布管理这种思路，直放站操作维护平台应采用先进的b s 软件体系结构，基于w e b 的设计方法，具有良好的跨平台性，并且可以充分的利 用i n t e r n e t 的优越性，实现异地远程管理。系统应该采用面向对象的设计方法 4 和编程技术，具有良好的开放性和扩展性，可方便的进行功能模块的扩展，同时 具有开放的外部接口，能对各种厂家的设备实现快速的接入。同时，支持多层架 构以及大型数据库如o r a c l e 、i n f o r m i x ，并应具有多种信息采集和传输方式，如直 放站内置r s 2 3 2 接口，短信方式等。基于以上考虑，直放站操作维护管理系统的 社会效益和经济效益将是显著i l l l 。 1 5 本文的研究内容和论文结构 本课题来源于与贵州省移动通信公司的合作项目，是针对贵州省移动公司的 直放站操作维护管理系统开发而展开研究的，主要实现贵州省境内直放站设备监 控。针对传统的各厂商c s 模式下的操作维护管理系统，本文提出了一种b s 模 式下的操作维护管理系统。 本文的结构如下g 第一章介绍了直放站操作维护系统的项目背景，发展及研究现状，同时介绍 了直放站的基本概念，并对系统的应用前景做出了分析。 第二章介绍系统的总体研究设计原则，系统的架构设计，系统软硬件组成， 并介绍了系统相关规范，主要是直放站网管接口数据规范。 第三章首先介绍系统各个模块的功能要求，然后介绍了相关技术在系统中的 应用，为下面章节研究这些技术与系统的结合做了铺垫。最后，给出了系统的总 体数据流图，便于下面章节介绍具体实现。 第四章按照o s l 分层的思想，将整个系统自下而上分为通信层，控制层，表 示层。结合上面章节中介绍的技术，本章详细说明了每层功能的设计与实现，并 举例说明实现过程。最后，本章介绍了其他关键技术在系统中的应用。 第五章对本文做出总结，并指出今后改进思路。 5 2 系统的总体设计研究 2 1 系统的总体设计原则 直放站操作维护管理系统，一般以省为单位建设，集团公司的统一直放站管 理协议为建设集中式的直放站监控系统提供了规范和建设依据。直放站操作维护 管理系统的设计必须遵循电信管理网( t m 规范和相关技术规范，且要充分考虑到 直放站集中监控管理系统发展的平稳性以及通过短信中心的通信能力，实现各不 同直放站设备厂商的接入和统一管理( 包括现有网络运行和将来新增) ，具备灵活 的网元接入方式和组网方式，随着直放站集中操作维护和管理功能要求的提高， 直放站操作维护管理系统可以随之进行扩充，满足不断增长的网络管理需求【1 2 】。 直放站管理系统应具有开放性和兼容性，并且要求有很强的稳定性和强大的 处理能力，满足无人值守的需要，提供标准的对外接口，以方便与其他系统的集 成和信息共享，提供完善的存贮、管理方式和强大的数据处理、统计分析功能以 及友好、方便的管理、操作维护界面，便于系统维护。系统提供完善的系统框架， 便于系统扩容i l 引。 2 2 系统架构设计 在系统组成结构上，直放站操作维护管理系统由集中监控管理中心、分布在 各直放站的监测器和各采集点到监控管理中心之间的传输系统三部分组成，监测 器安装在各个直放站，主要功能有两个，一是负责采集直放站的运行状态，发送 给监控中心，二是接收指令和数据，并执行。监控管理中心既能查询和设置直放 站的有关参数。直放站与监控管理中心之间的通讯方式有两种，即本地通讯和远 程通讯，分别采用不同的方法，本地通讯直接采用r s 2 3 2 c 串口，远程通讯采用 无线m o d e m 以短消息的方式进行数据传输，直放站与监控中心相连均采用短消息 的方式，其中通信服务器到短信中心字节流以s m p p ( c h i n am o b i l ep e e rt op e e r ) 中 国移动点对点协议封装。操作维护管理系统结构框图如图2 1 所示： 6 图2 1 直放站操作维护管理结构图 f i g u r e2 - 1t h es t r u c t u r eo fr e p e a t e ro p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c em a n a g e m e n ts y s t e m 2 3 系统硬件组成 监控管理中心实现对所辖直放站的监控和管理，其硬件构成主要由服务器、 串口扩展板和无线m o d e m 组成。根据所辖直放站数目的多少，确定无线m o d e m 的个数。系统采用分布式体系结构设计，整个操作维护管理系统分为操作管理系 统客户端、通信服务器及w e b ，数据库服务器，三者可以分别安装在同一局域网内 的不同计算机中，并且能够实现相互连接和通信。采用分布式设计可以使各个模 块相互独立，相比较传统的集中式稳定性，安全性更高。 2 4 系统软件结构及平台 ( 1 ) 软件结构 根据系统的设计需求，操作维护管理系统软件结构采用分布式的三层体系架 构。逻辑上可以将系统划分为以下几个部分：应用通信服务器，监控管理系统w e b 服务器，以及数据库等。各个逻辑分块之间彼此相互独立，通过一定的接口进行 信息的交互。整个系统软件架构如图2 2 所示： 7 l i i l i l i l l 图2 - 3 系统分层示意图 f i g u r e 2 3t h el a y e r so fs y s t e ma r c h i t e c t u r e 8 三层架构从开发角度和应用角度来看，三层结构可以提高软件的可维护性【1 4 1 。 三层结构中应用的各层可以并行开发，各层也可以选择各自最适合的开发语言。 三层结构具有灵活的硬件系统构成，对于各个层可以选择与其处理负荷和处理特 性相适应的硬件。这是一个与系统可缩放性直接相关的问题。清晰、合理地分割 三层结构并使其独立，可以使系统构成的变更非常简单。因此，被分成三层的应 用基本上不需要修正。因为三层结构是按层分割功能，所以各个程序的处理逻辑变 得十分简单，有利于变更和维护应用技术规范。三层架构的最大优点是它的安全 性。在三层结构中，识别用户的机制是按层来构筑的，对应用和数据的存取权限 也可以按层进行设定。用户端只能通过功能层来访问数据层，减少了入口点，将 很多隐藏的危险屏蔽在外。 ( 2 ) 系统平台 系统平台可分为，软件开发平台，w e b 服务器平台，数据库平台。就直放站 操作维护管理系统来说，软件平台为e c l i p s e ，其中使用m y e c l i p s e 插件。w r e b 服务 器平台是t o m c m 。数据库采用i n f o r m i x 数据库，数据库客户端主要使用w i n s q l ， 对数据库图形化操作。具体软件介绍如下： e c l i p s e e c l i p s e 的前身是i b m 的v i s u a la g ef o rj a v a ( 简称v a 4 j ) 。把这个项目免费赠送 给e c l i p s e 社团( w w w e e l i p s e o r g ) 前，i b m 已经投入超过四千万美元进行研发。 e c l i p s e 社团的创始人还包括b o r l a n d 、m e r a n t 、q n xs o f t w a r es y s t e m s 、r a t i o n a l s o f t w a r e 、r e dh a t 、s u s e 、t o g e t h e r s o f t 和w e b g a i n ，后来加入的还有o r a c l e 等公 司，实力相当雄厚。如今，i b m 通过附属的研发机构o b j e c tt e c h n o l o g i e s i n t e r n a t i o n a l ( 简称o t i ) ，继续领导着e c l i p s e 的开发f 1 5 】。 e c l i p s e 是一个开放源代码的、基于j a v a 的可扩展开发平台。就其本身而言， 它只是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。幸运的是，e c l i p s e 附带了一个标准的插件集，包括j a v a 开发工具( j a v ad e v e l o p m e n tt o o l s ，j d t ) 目前，e c l i p s e 已经成为开发者最为喜爱、市场占有量最大的开发工具【1 6 】。 m y e c l i p s e m y e c l i p s e 企业级工作平( m y e c l i p s ee n t e r p d s ew o r k b e n c h ，简称m y e c l i p s e ) 是对e c l i p s ei d e 的扩展，利用它我们可以在数据库和j 2 e e 的开发、发布，以及 应用程序服务器的整合方面极大的提高工作效率。它是功能丰富的j 2 e e 集成开发 环境，包括了完备的编码、调试、测试和发布功能，完整支持h t m l ，s t r u t s ，j s f , c s s ， j a v a s c r i p t ，s q l ，h i b e r n a t e 。简单而言，m y e c l i p s e 是e c l i p s e 的插件，也是一款功能 强大的j 2 e e 集成开发环境，支持代码编写、配置、测试以及除错【1 7 】。 9 t o m c a t t o m c a t 服务器是一个免费的开放源代码的w e b 应用服务器。t o m c a t 是 a p a c h e 软件基金会( a p a c h es o f t w a r ef o u n d a t i o n ) 的j a k a r t a 项目中的一个核心项 目，由a p a c h e 、s u n 和其他一些公司及个人共同开发而成。由于有了s u n 的参与 和支持，最新的s e r v l e t 和j s p 规范总是能在t o m c a t 中得到体现，t o m c a t5 支持 最新的s e r v l e t2 4 和j s p2 0 规范【i 引。因为t o m c a t 技术先进、性能稳定，而且免 费，因而深受j a v a 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较 流行的w e b 应用服务器。它运行时占用的系统资源小，扩展性好，支持负载平衡 与邮件服务等开发应用系统常用的功能；而且它还在不断的改进和完善中，任何 一个感兴趣的程序员都可以更改它或在其中加入新的功能。 i n f o r m i x 数据库 美国i n f o m i x s o f f w a r e 公司研制的关系型数据库管理系统。i r r f o r m i x 可以提供 面向屏幕的数据输入询问及面向设计的询问语言报告生成器。数据定义包括定义 关系、撤销关系、定义索引和重新定义索引等。i n f o r m i x 不仅可以建立数据库，还 可以方便地重构数据库，系统的保护措施十分健全，不仅能使数据得到保护而不 被权限外的用户存取，且能重新建立丢失了的文件及恢复被破坏了的数据。其文 件的大小不受磁盘空间的限制，域的大小和记录的长度均可达2 k 。采用加下标顺 序访问法，i n f o r m i x 与c o b o l 软件兼容，并支持c 语言程序。i n f o r m i x 可移植 性强、兼容性好，在很多微型计算机和小型机上得到应用，尤其适用于中小型企 业的人事、仓储及财务管理【1 9 1 。 w i n s q l w i n s q l 是一个功能强大的数据库客户端，程序可以通过o d b c 连接任何数据 库，它为你提供一个图像化的界面让你可以通过它进行数据库的查询，创建表格，浏 览数据，编辑插入记录等操作，程序采用多文档窗口界面，可以同时进行多种不同的 数据库操作，简单方便【2 0 】。 2 5 系统相关规范研究 直放站操作维护管理本着“集中监控、集中维护、集中管理 的原则，对多 厂商环境下的直放站设备进行集中统一的监控管理与操作维护，对设备性能参数 进行统计和分析，以保证直放站设备的正常运行。 直放站设备网管接口数据规范要求中定义的数据类型只针对监控中心做要 求，设备应在接口协议和功能上支持数据要求，但对设备的具体实现方式无需要 求。在规范中以r 开头的表示网管数据，以i 开头的表示实时采样数据，以f 开 1 0 头的表示告警数据。其中网管数据和实时采样数据是既能读取又能设置，但是告 警数据不能读取，只能设置【2 。因此对直放站参数设置时只能修改网管数据和实 时采样数据。 ( 1 ) 网管数据规范 设备厂商代码r 0 0 1 ：通过设备厂商代码，区分不同的设备厂家。 设备类别r 0 0 2 ：标明设备的类别。 设备型号1 1 0 0 3 ：各厂家设备本身的型号。 监控版本信息r 0 0 4 ：设备中监控软件的版本号。 设备生产序列号r 0 0 5 ：各厂家设备的出厂编号。 设备经纬度r 0 0 6 - 设备所在地点的经度和纬度的坐标值。单位为度；精 度为小数点后5 位：不得使用度分秒形式表示。 查询设置号码r 0 1 0 ：监控中心对直放站设备进行查询、设置等操作时所 使用的号码。 监控参数列表r 0 1 5 ：监控参数列表是指设备需保存所监控设备的详细配 置信息，即监控参数的有无情况。 天线高度r 0 1 6 ：天线距离地面的高度。单位为米。此数据只在监控中心 保存。 站点等级r 0 1 7 - 从管理角度表示该设备的重要程度。 站点描述r 0 1 8 ：与站点有关的其它信息放在这里。如：是否已经通过验 收。 直放站代码r 0 1 9 从运行维护管理的角度为直放站设定识别代码。如： 省+ 市+ 小区i d + 编号。 ( 2 ) 实时采样数据规范 功放温度1 0 0 1 ：功放的即时温度。检测点为紧贴功放管的盒体温度。单 位为( 摄氏度) ；步进为1 ；误差为- i - 3 ( 2 ；范围为4 0 ( 2 , - , - , + 1 2 5 ( 2 。当存在多 个功放时，上传最高的温度值。 设备的实际载波总数1 0 0 2 ：对于选频机和移频机实际安装的选频模块的 数量。 下行输入功率电平1 0 0 3 - 直放站的下行输入功率电平值。 检测点为下行输入端口。单位为d b m ；步进l d b m ；误差3 d b 。 上行输出功率电平1 0 0 4 ：直放站的上行输出功率电平值。 下行输出功率电平1 0 0 5 - 直放站的下行输出功率电平值。 上行理论增益1 0 0 6 ：直放站上行链路的理论增益值。 下行实际增益1 0 0 6 ：直放站下行链路的实际增益值。 下行驻波比值1 0 0 7 ：下行输出端口的驻波比值 光收功率光发功率1 0 0 8 ：光端机的光输入输出功率值 上行下行信号旁路状态1 0 0 9 当塔放检测到信号通路上的模块发生故障 时，会自动将信号旁路，以保证有信号输出。此监控参量用来指示塔放上行下行 信号旁路开关的状态。只有塔放使用此参数。 信源信息1 0 1 0 - 1 0 1 5 通过无线m o d e m 查询得到o - 包括运营商代码、位 置区编码、小区识别码实测值、基站识别码、b c c h ( 广播控制信道) 绝对载频号、 b c c h 接收电平六项。 2 6 小结 本章首先介绍了操作维护管理系统的总体设计原则，然后介绍了系统软件架 构设计，同时突出说明了系统三层架构的优势。在此基础上介绍了操作维护管理 系统和直放站的连接方式( 短信方式) ，并对系统的硬件组成做了介绍。本章说明 了系统的软件使用平台。最后，详细介绍了直放站相关的网管数据规范，为今后 章节介绍的功能实现做出了铺垫。 1 2 3 系统的功能结构与相关技术 3 1 操作维护系统功能结构 直放站操作维护管理系统的功能主要分为系统管理，操作配置管理，轮询管 理，逻辑业务区管理，安全管理几个模块。 3 1 1系统管理 图3 1 软件功能结构图 f i g u r e 3 - 1t h ef u n c t i o ns t r u c t u r eo fs o f t w a r e 系统管理提供系统的操作维护功能，为用户提供简单易用的界面完成对系统 的维护与管理。系统管理包括了服务器和数据库设置、系统设置、数据备份和恢 复、帮助系统等功能。 ( 1 ) 服务器和数据库设置 可设置数据和通信服务设备i p 地址，并可以显示网管终端和通信设备之间的 连接情况。 ( 2 ) 系统设置 可以设置系统的登录、退出时的声音提示；用户可以选择和设置网管系统的 图标。 ( 3 ) 数据备份和恢复 数据备份和恢复提供自动和手动两种备份方式。系统进行备份时不会影响统 一网管的正常运行。统一网管系统能提供备份策略设置，使操作员能对备份方式、 备份内容、备份时间和备份介质进行设置。统一网管系统能提供恢复工具将备份 的数据恢复到统一网管系统中。 1 3 ( 4 ) 帮助系统 统一网管系统应该提供在线帮助系统和用户手册等技术手册。网管系统应具 备在线帮助系统，方便用户使用帮助，无论用户处于何种操作状态，用户都可以 得到帮助信息。帮助子系统应提供在线和脱机( 手册) 两种方式。在线帮助：在 线帮助系统即无论系统处于何种操作状态，系统都能提供该操作状态的帮助信息， 包括当前状态的描述、后续操作说明、异常信息说明。用户手册：即网管系统应 提供用户手册，帮助用户完整的了解统一网管系统的各项功能和操作。用户手册 应提供多种方式的检索功能。 3 1 2操作配置管理 ( 1 ) 创建直放站 可以根据直放站的基本信息( 如设备名称、设备类型、设备型号、设备厂家、 设备位置等) ，在系统中创建相应的直放站站点。 ( 2 ) 直放站参数查询 直放站参数查询可以实现对直放站的状态信息进行实时查询，包括直放站的 性能参数、基本参数以及告警信息。 ( 3 ) 配置修改 可以实现对于直放站数据的人工配置和修改，允许通过特定界面进行单个数 据的修改。对于直放站设备上报的配置参数，监控中心