基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計

摘要：隨著移動用戶數(shù)及移動業(yè)務(wù)量的日漸增長，以改善用戶感知為導(dǎo)向的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化已成為運營商的主要工作。傳統(tǒng)的話音質(zhì)量測試、路測、撥打測試等都需要大量的人力、物力，且會產(chǎn)生延時。提出一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)自動監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用目前發(fā)展成熟的無線傳感器技術(shù)，自動完成話音質(zhì)量測試、撥打測試等需要重復(fù)很多次的測試任務(wù)。測試表明，該系統(tǒng)能夠完成所設(shè)計的任務(wù)。

近年來，隨著社會經(jīng)濟的日益增長，通信技術(shù)特別是移動通信技術(shù)得到了長足的發(fā)展。包括中國在內(nèi)的世界各國,不管是移動用戶數(shù)還是移動業(yè)務(wù)量都已遠遠超過了有線網(wǎng)絡(luò)。隨著移動業(yè)務(wù)的日漸普及、壯大，用戶對移動網(wǎng)絡(luò)的性能要求也越來越高。網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量的好壞成為影響移動運營商收入的重要因素。在移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋基本完成之后，以客戶感知度為導(dǎo)向的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，從而為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)成為運營商的主要工作。

一個地區(qū)級的移動網(wǎng)絡(luò)一般由數(shù)百甚至上千個基站、直放站等網(wǎng)元組成，無線信道的多徑、多普勒頻移、衰落等特征，使得移動通信系統(tǒng)的空中接口成為網(wǎng)絡(luò)中最容易出問題的環(huán)節(jié)。包括話音質(zhì)量測試儀( MOS Test) ，路測( DT:Driver Test) 和撥打測試( CQT: Call Quality Test) 等傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)測試和優(yōu)化方式需要較復(fù)雜的設(shè)備、大量的人力和車輛，且需要一段時間才能得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。因此，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化數(shù)據(jù)采集會有不同程度的時間延后，難以及時復(fù)現(xiàn)用戶投訴的現(xiàn)象，網(wǎng)絡(luò)隱患得不到及時排除。

目前，隨著通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器開始在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)。由這些微型傳感器構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)引起了人們的極大關(guān)注。這種傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，能夠協(xié)同地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進行處理，獲得詳盡而準確的數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要將其傳送到服務(wù)器節(jié)點。無線傳感器的這種特點，符合目前移動通信系統(tǒng)自動監(jiān)測、收集無線信號的要求。可見，可以應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化不能即時采集數(shù)據(jù)的問題。

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

GSM網(wǎng)絡(luò)由移動臺、基站子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)三部分組成，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)劃分為無線側(cè)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與核心側(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。其中，核心側(cè)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化主要與網(wǎng)絡(luò)運行參數(shù)的設(shè)置有關(guān)，而本文涉及的則是無線側(cè)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

無線信道是參數(shù)隨時變化的隨參信道，無線信號的運行環(huán)境復(fù)雜多變; 因此，移動網(wǎng)絡(luò)無線側(cè)優(yōu)化與無線信號及無線信道的特點有很強的關(guān)聯(lián)。在這種情況下，無線信號在傳播過程中的任何階段都有可能因為不可預(yù)知的原因?qū)е陆邮斩说男盘栕儾�，產(chǎn)生掉話、單通、切換失敗等用戶敏感的故障。當(dāng)產(chǎn)生上述故障時，若無自動檢測故障的方法，就需要專門的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與維護人員進行現(xiàn)場大量的DT 與CQT 測試，收集到足夠多的無線與呼叫數(shù)據(jù)，才能準確定位故障。這一過程耗時耗力，結(jié)果還可能不盡如人意。而采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概念的無線監(jiān)測技術(shù)能夠完成簡單的數(shù)據(jù)采集及信息處理功能，而且，現(xiàn)代大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路(VLSI)技術(shù)已發(fā)展成熟，我們能夠花費很少的費用即可實現(xiàn)具有GSM/GPRS 信號采集與處理的傳感器。

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計由監(jiān)測器、監(jiān)控服務(wù)器、服務(wù)器端監(jiān)控終端、監(jiān)控終端軟件等幾部分構(gòu)成。包括監(jiān)控用戶、短信監(jiān)控用戶和VIP 用戶共三種角色，其中監(jiān)測器是基于GSM/GPRS 的通信模塊，它和監(jiān)控用戶手機一樣，完成監(jiān)測點信號強度的測試并將測試結(jié)果匯報給服務(wù)器監(jiān)控終端，由監(jiān)控服務(wù)器分析測試結(jié)果并給出分析建議。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)軟件部分主要分為客戶端與服務(wù)器端兩部分，其中客戶端負責(zé)任務(wù)定制以及執(zhí)行結(jié)果的顯示、告警等功能。服務(wù)器端主要負責(zé)任務(wù)調(diào)度、MTR ( Mobile TrafficRecording) 測試、短信收發(fā)、監(jiān)控終端控制、告警檢測等功能。