CN1224282C - Gsm基站建立远端网络性能监测方法及相关监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GSM基站建立远端网络性能监测方法，包括：在远端基站和近端基站控制器之间的链路上开辟专用的时隙，用于远端的基站测试设备和近端的监测分析设备之间的数据的通信；对于专用的时隙，在远端/近端分别对远端基站测试设备和近端监测分析设备发出的数据及指令进行在链路上的加载/提取；对于其他时隙的数据，直接建立远端基站和近端基站控制器之间的链接。它能够对整个网络的设备的性能进行实时的监测。

Description

GSM基站建立远端网络性能监测方法及相关监测系统

【技术领域】

本发明涉及GSM移动通信系统，尤其涉及GSM基站建立远端网络性监测方法。本发明还涉及一种GSM基站远端网络性能监测系统。

【背景技术】

自从二十世纪60年代初期美国贝尔实验室提出了蜂窝式移动电话的概念后，蜂窝系统已经经历了几代的发展。北美、欧洲和日本自80年代为第二代蜂窝系统制定了不同的标准，其中全球移动系统(GSM)是世界上第一个对数字调制、网络层结构和业务作了规定的蜂窝系统，成为当今世界最为通用的一种蜂窝系统。但随着网络规模的不断扩大和网络水平的不断提高，对GSM网络的维护也越显重要。

在GSM移动通信系统中，如何对基站的网络性能进行有效监控是运营商在进行系统维护时最感困难的问题。GSM系统体系结构比较复杂，包括基站子系统(BSS)、网络子系统(NSS)和操作支持子系统(OSS)，这些子系统中任一模块的故障最终反映就是对部分或全部手机用户服务的影响。其中，操作支持子系统(OSS)能够完成操作维护的功能，能够对网络子系统和基站子系统的运行实时维护，但对于网络故障，尤其对于基站的故障，其检测和维护的能力远远不足。开发一种专门对基地交换台等进行实时监测的设备的需要越来越明显。目前的现有技术中，已经有对基站设备、基站控制器、移动交换机等设备本身的运行状态监控的装置，当设备出现设备自身能检测的故障时，通过上报操作维护系统来通知维护人员来进行维护，但往往只限于对个别设备的监控，无法做到整个网络系统的统一监控和维护。另外，但在有些情况下，由于系统参数配置的问题或基地站主时钟漂移等问题引起的设备问题，设备自身在工作状态下无法进行检测，这样在系统的网络性能出现问题时，维护人员往往无法从系统自身的操作维护系统中了解故障情况，只有等手机用户投诉了，进行实际测试后才能了解故障情况，进行系统维护，这样就大大降低了维护效率和GSM网络的服务质量。

【发明内容】

本发明的目的是克服现有技术中往往只限于对个别设备的监控，无法做到整个网络系统的统一监控和维护和对网络通过设备自身后台告警和操作维护来进行系统维护实时处理能力较差的缺点，提供一种GSM基站建立远端网络性能监测的方法及相关监测系统，该方法和系统能够利用技术手段对整个网络的设备的性能进行监测，同时能够实时接收到某台设备出现故障的信息，做到系统故障的实时监测。

本发明的GSM基站建立远端网络性能监测方法，它包括：

在远端基站和近端基站控制器之间的链路上开辟一个专用的时隙，专门用于远端的基站测试设备和近端的监测分析设备之间的数据的通信；

对于专用的时隙，在远端或近端分别对远端基站测试设备和近端监测分析设备发出的数据及指令进行在远端基站和近端基站控制器之间的链路上的加载或提取；对于其他时隙的数据，直接建立远端基站和近端基站控制器之间的链接。

所述的对于专用的时隙，在远端或近端分别对远端基站测试设备和近端监测分析设备发出的数据及指令进行在远端基站和近端基站控制器之间的链路上的加载或提取，具体实现是在远端设置时隙信号处理和转换单元，通过时分的方法，将所述的专用时隙上的由近端监测分析设备发来的数据从远端基站和近端基站控制器之间的链路上提取出来，送至远端测试设备；对于远端测试设备的数据，由时隙信号处理和转换单元经过一个时隙分配单元，插入所述的专用时隙。在近端也设置时隙交换单元，将用于传输近端监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的数据的时隙交换到一个信号处理与接口转换单元，由信号处理与接口转换单元从所述的转眼时隙中提取出来，其它时隙交换到与基站控制器相连的链路上；时隙交换单元将信号处理及接口转换单元用于传输近端监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的数据，插入所述的专用时隙。

本发明还包括一种GSM基站远端网络性能监测系统，它包括：

一个近端监测分析设备和至少一个远端基站测试设备；

远端接入设备及近端接入设备，对于在远端基站和近端基站控制器之间的链路上开辟一个专门用于远端的基站测试设备和近端的监测分析设备之间的数据的通信的专用时隙，在远端或近端分别对远端基站测试设备和近端监测分析设备发出的数据及指令进行在远端基站和近端基站控制器之间的链路上的加载或提取；对于其他时隙的数据，直接建立远端基站和近端基站控制器之间的链接。

所述的远端接入设备包括：时隙信号处理和转换单元，通过时分的方法，将所述的专用时隙上的由近端监测分析设备发来的数据从远端基站和近端基站控制器之间的链路上提取出来，送至远端测试设备；时隙分配单元将远端测试设备经由时隙信号处理和转换单元发来的数据，插入所述的专用时隙。

所述的近端接入设备包括时隙交换单元和信号处理与接口转换单元；该时隙交换单元将用于传输近端监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的数据的时隙交换到一个信号处理与接口转换单元，由信号处理与接口转换单元从所述的转眼时隙中提取出来，其它时隙交换到与基站控制器相连的链路上；时隙交换单元将信号处理及接口转换单元用于传输近端监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的数据，插入所述的专用时隙。

由于本发明在远端基站和近端基站控制器之间的链路上开辟了一个专用的时隙，这样在该时隙上，就可以把远端基站测试设备和近端监测分析设备发出的数据及指令在所述的的链路上加载或提取，这样就完成了一个远端基站测试设备和近端监测分析设备之间的通信，这样就做到了整个网络系统的统一监控和维护；由于远端基站测试设备和近端监测分析设备之间的通信是实时的，因而本方法和系统就能够实时接收到某台设备出现故障的信息，做到系统故障的实时监测。

【附图说明】

图1是本发明一种GSM基站建立远端网络性能监测方法的框图。

图2是本发明一种GSM基站远端网络性能监测系统连接示意图。

图3是远端接入单元(RAU)硬件结构框图。

图4是近端接入单元(LAU)硬件结构框图。

图5是基站网络性能监测设备在实际网络中应用的示意图。

【具体实施方式】

在图1中可以看出GSM基站建立远端网络性能监测的方法的实现步骤。

首先，在远端基站和近端基站控制器之间的链路上开辟一个专用的时隙，该时隙可以为64K，用于远端的基站测试设备和近端的监测分析设备之间的数据的通信。在该时隙中，远端的基站测试设备和近端的监测分析设备进行传送各种测试数据和控制命令。该链路的其它时间里传送正常通信的数据。

然后，对于专用的时隙，在远端/近端分别对远端基站测试设备和近端监测分析设备发出的数据及指令进行在远端基站和近端基站控制器之间的链路上的加载/提取；对于其他时隙的数据，直接建立远端基站和近端基站控制器之间的链接。在此过程中，在远端设置一个远端接入设备，除了给基站测试设备提供电源外，主要实现将与基站测试设备串口通信的数据适配到远端基站和近端基站控制器连接的E1链路的该没有使用的64K时隙中。而在近端设置一个本地接入设备主要是将E1链路上的该时隙的数据提取出来，通过以太网口发送给监测分析设备，同时将监测分析设备发给该基站测试设备的命令适配到该下行的64K时隙中，发送到远端接入设备。对于其它时隙的数据，本地接入设备直接将它交换到与近端基站控制器连接的E1端口上。通过远端接入设备、本地接入设备的数据适配和交换，基站测试设备可以在不影响远端基站和近端接入设备的E1链路的情况下，利用E1链路的空余时隙，实现与本地监测分析设备的通信。远端基站测试设备主要向本地的监测分析设备上报该手机监测的小区的系统消息和相邻小区的系统消息，并上报定时位置更新的结果。本地的监测分析设备根据各小区上报的消息进行分析，确认该小区或附近小区的网络性能，对有问题的小区进行告警。当维护人员对当前基站运行状态无法确认时，可以通过当前监测分析设备向远端的基站测试设备发测试命令，让基站测试设备锁定特定的频点进行呼叫，并将呼叫结果上报监测分析设备，使维护人员能确认该小区的当前网络性能。

其中所述的远端基站测试设备可以是测试手机，可以是台式测试仪，也可以是无线传感装置。关于这一部分国内外已有成熟技术，其测试方法可以很方便的实施，我们所要解决的是如何进行全网络监测的问题，该部分已有技术不作详细论述。另外，对于近端测试分析设备目前也有成熟技术，我们解决的问题是如何利用其建立整个网络的监控问题，因此对于该部分也不作详细论述。

远端接入设备可以包括两个E1接口，一个E1接口用于与本地基站控制器(BSC)的连接，一个E1接口用于与远端基站(BTS)的连接。远端接入设备有一个时隙信号处理和转换单元，对于监测分析仪下发的消息、命令，时隙信号处理和转换单元可以通过时分方式，根据设定的数据，将64K时隙的数据从2M的数据总线中提取出来。当时隙信号处理和转换单元将基站测试设备上报的消息插入指定的64K时隙时，必须经过时隙分配单元。时隙分配单元可以采用可编程逻辑器件(CPLD或FPGA)来系统，采用多路开关方式，将数据插入指定的2M链路的64K时隙中。时隙信号处理和转换单元是远端接入单元的核心部分。它首先提供接口的转换功能，按照时分多址复用方式提取和发送指定2M链路上的64K时隙的数据。经过信号处理单元的处理，通过串行接口发送给测试设备，同时将基站测试设备通过串行接口发送的消息转换为64K时隙中的数据上发监测的计算机。由于对于近端和远端接入设备而言只是提供一个64K的透明通道，因此串口数据与64K时隙数据的速率适配方式可以自己定义。

本地接入设备提供多对E1接口，每对E1接口提供两个E1接口，其中一个E1接口用于与远端接入设备的连接，一个E1接口用于与基站控制器的连接。本地接入设备还包括一个时隙交换单元将E1接口单元转换后的2M数据总线(HighWay)的时隙进行交换，根据监测系统的配置，时隙交换单元将用于传输本地监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的命令和消息的时隙交换到与信号处理&接口转换单元的2M HW线上，其它时隙完全透明地交换到与基站控制器相连的另一个E1链路上。反之亦然，时隙交换单元将信号处理&接口转换单元的2M HW线上用于传输本地监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的命令和消息的某一时隙交换到设定的E1链路上的某一固定的64K时隙上，传输到远端的远端接入设备上，通过串口发送给远端的基站测试设备。信号处理&接口转换单元将交换到2MHW线上的多个测试设备的64K时隙中的数据提取出来，根据确定的速率适配的方式，将测试设备发送的串行数据提取出来，通过高速数据接口发送给监测分析设备。反之亦然。关于远端和本地接入设备将在下面对于本发明的系统的介绍中详细叙述。

本发明所涉及的GSM基站远端网络性能监测系统，它包括：一个近端监测分析设备和若干远端基站测试设备；远端接入设备及近端接入设备。

如图2中所示，远端基站测试设备的位置位于基站侧，为基站机房内某一位置，它对外提供两个接口：电源接口和串行接口。在具体应用中基站测试设备可以是市场上已有的商用测试手机，可以是台式测试仪，也可以是无线传感装置。关于这一部分国内外已有成熟技术，其测试方法可以很方便的实施，我们所要解决的是如何进行全网络监测的问题，该部分已有技术不作详细论述。测试设备通过这两个接口与远端接入设备进行连接。远端接入设备和基站测试设备之间的电源接口可以直接采用基站测试设备的充电端口，远端接入设备通过电源接口给基站测试设备提供电源，使基站测试设备的电池长期处于浮充状态，保证基站测试设备的长时间工作。基站测试设备可以通过它的数据口，也就是串行接口与远端接入设备通信。基站测试设备通过串行接口将监测到的无线小区的参数和建立呼叫的信令、结果上报远端接入设备，同时远端接入设备也可通过串行接口将本地监测分析设备上发出的命令发给远端的基站测试设备，控制基站测试设备的工作状态和建立特定的呼叫。

远端接入设备的位置也位于基地站侧，它除了提供与基站测试设备连接的电源和串行接口外，还提供两个E1接口，一个E1接口用于与本地基站控制器(BSC)的连接，一个E1接口用于与远端基站(BTS)的连接。在远端接入设备与基站控制器之间连接的E1链路中，有一个64K时隙是用于传输本地监测分析设备与远端基站测试设备之间的命令和消息通信的。远端接入设备将该时隙提取出来，其它时隙完全透明地交换到与基站相连的E1链路上。这样对于BSC与BTS之间通信的信令、话音来说，远端接入设备完全是透明的。远端设备将用于监测系统的64K时隙内的数据提取出来后，将封装的帧头、帧尾、控制字和校验字去除后，通过串行接口发给基站测试设备，基站测试设备将上报的消息通过串行接口发给远端接入设备，远端接入设备对数据进行封装后，通过用于监测系统的64K时隙通道，传给本地的监测分析设备。

远端接入设备的硬件结构框图如图3所示，它主要由3部分组成：E1接口单元，时隙信号处理和转换单元，时隙分配单元。E1接口单元主要提供两个符合G.703标准的E1接口，一个E1接口与BTS连接，一个E1接口用于与BSC连接或与连接BSC的传输设备连接。E1接口将线路传输的HD3码的E1信号转换为2M串行的数据总线(HighWay)，对于监测分析设备下发的消息、命令，时隙信号处理和转换单元可以通过时分方式，根据设定的数据，将64K时隙的数据从2M的数据总线中提取出来。当时隙信号处理和转换单元将测试设备上报的消息插入指定的64K时隙时，必须经过时隙分配单元。时隙分配单元可以采用可编程逻辑器件(CPLD或FPGA)来系统，采用多路开关方式，将数据插入指定的2M链路的64K时隙中。时隙信号处理和转换单元是远端接入单元的核心部分。它首先提供接口的转换功能，按照TDM(Time Division Multiplexing)方式提取和发送指定2M链路上的64K时隙的数据。经过信号处理单元的处理，通过串行接口发送给基站测试设备，同时将基站测试设备通过串行接口发送的消息转换为64K时隙中的数据上发监测分析设备。由于对于近端和远端接入设备而言只是提供一个64K的透明通道，因此串口数据与64K时隙数据的速率适配方式可以自己定义。

本地接入设备位于本地，即基站控制器侧，它主要提供E1接口和一个高速通信接口。本地接入设备与远端接入设备之间的E1链路的连接可以通过微波、光传输等传输手段来实现。

本地接入设备提供多对E1接口，每对E1接口提供两个E1接口，其中一个E1接口用于与远端接入设备的连接，一个E1接口用于与基站控制器的连接。与远端接入设备连接的E1链路的一个64K时隙是用于传输本地监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的命令和消息的，本地接入设备将该时隙提取出来，其它时隙完全透明地交换到与基站控制器相连的另一个E1链路上。这样对于BSC与BTS之间通信的信令、话音来说，本地接入设备也是完全透明的。本地接入设备将用于监测系统的64K时隙内的数据提取出来后，将封装的帧头、帧尾、控制字和校验字去除后，通过高速通信口发给本地用于监控的监测分析设备，同时本地监控的监测分析设备将下发的命令通过高速通信口发给本地接入设备，本地接入设备对数据进行封装后，通过用于监测系统的64K时隙通道，传给远端的远端接入设备。

本地接入设备的硬件结构框图如图4所示，它主要由3个部分组成：E1接口单元，时隙交换单元，信号处理与接口转换单元。E1接口单元提供多对E1接口，每对E1接口提供两个E1接口，其中一个E1接口用于与远端接入设备的连接，一个E1接口用于与基站控制器的连接或与连接基站的传输设备的E1接口相连。时隙交换单元将E1接口单元转换后的2M数据总线(HighWay)的时隙进行交换，根据监测系统的配置，时隙交换单元将用于传输本地监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的命令和消息的时隙交换到与信号处理&接口转换单元的2M HW线上，其它时隙完全透明地交换到与基站控制器相连的另一个E1链路上。反之亦然，时隙交换单元将信号处理&接口转换单元的2M HW线上用于传输本地监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的命令和消息的某一时隙交换到设定的E1链路上的某一固定的64K时隙上，传输到远端的远端接入设备上，通过串口发送给远端的测试设备。信号处理&接口转换单元将交换到2M HW线上的多个测试设备的64K时隙中的数据提取出来，根据确定的速率适配的方式，将测试设备发送的串行数据提取出来，通过高速数据接口发送给监测的监测分析设备。反之亦然。

图5是一个带4个监测终端的基站网络性能监测系统。BTS可以为宏蜂窝基站也可为微蜂窝基站。远端接入设备和本地接入设备之间的E1链路的传输可以采用SDH光传输、微波、HDSL等多种传输实现方式。在该套系统中，基站测试设备采用了目前市场上商用的测试手机，测试手机与远端接入设备之间采用RS232接口，本地接入设备与监测监测分析设备之间采用以太网口。对于该套网络性能监测系统，可以带更多的监测终端，其主要所受限制在于本地接入设备所能提供的E1链路的接口数。

根据该种方案的设计，整套装置也可以集成在BSS系统内部，作为BSS系统的一部分，这样可以增加该种装置的可靠性和灵活性，一些对监测分析设备的配置可以直接通过GSM通信系统的操作维护系统(OSS)来实现，同时可以大大降低监测系统的硬件成本，但这样做也会影响到监测系统的相对独立性。

Claims (14)

1、一种GSM基站建立远端网络性能监测方法，它包括：

在远端基站和近端基站控制器之间的链路上开辟一个专用的时隙，用于远端的基站测试设备和近端的监测分析设备之间的数据的通信；

对于专用的时隙，在远端或近端分别对远端基站测试设备和近端监测分析设备发出的数据及指令进行在远端基站和近端基站控制器之间的链路上的加载或提取；对于其他时隙的数据，直接建立远端基站和近端基站控制器之间的链接。

2、根据权利要求1所述的GSM基站建立远端网络性能监测方法，其特征在于：在远端设置时隙信号处理和转换单元，通过时分的方法，将所述的专用时隙上的由近端监测分析设备发来的数据从远端基站和近端基站控制器之间的链路上提取出来，送至远端基站测试设备；对于远端基站测试设备的数据，由时隙信号处理和转换单元经过一个时隙分配单元，插入所述的专用时隙。

3、根据权利要求1所述的GSM基站建立远端网络性能监测方法，其特征在于：在近端设置时隙交换单元，将用于传输近端监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的数据的时隙交换到一个信号处理与接口转换单元，由信号处理与接口转换单元从所述的专用时隙中提取出来，其它时隙交换到与基站控制器相连的链路上；时隙交换单元将信号处理及接口转换单元用于传输近端监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的数据，插入所述的专用时隙。

4、根据权利要求1、2或3所述的GSM基站建立远端网络性能监测方法，其特征在于：在所述的链路上采用的是一个64K的专用时隙。

5、根据权利要求2或3所述的GSM基站建立远端网络性能监测方法，其特征在于：在所述的远端或近端，用两端连至远端基站和近端基站控制器的E1接口来将线路传输的信号转为串行的数据。

6、一种GSM基站远端网络性能监测系统，它包括：

一个近端监测分析设备和至少一个远端基站测试设备；

远端接入设备及近端接入设备，对于在远端基站和近端基站控制器之间的链路上开辟一个专门用于远端的基站测试设备和近端的监测分析设备之间的数据的通信的专用时隙，在远端或近端分别对远端基站测试设备和近端监测分析设备发出的数据及指令进行在远端基站和近端基站控制器之间的链路上的加载或提取；对于其他时隙的数据，直接建立远端基站和近端基站控制器之间的链接。

7、根据权利要求6所述的GSM基站远端网络性能监测系统，其特征在于所述的远端接入设备包括：

时隙信号处理和转换单元，通过时分的方法，将所述的专用时隙上的由近端监测分析设备发来的数据从远端基站和近端基站控制器之间的链路上提取出来，送至远端测试设备；

时隙分配单元，将远端测试设备经由时隙信号处理和转换单元发来的数据，插入所述的专用时隙。

8、根据权利要求6所述的GSM基站远端网络性能监测系统，其特征在于：所述的近端接入设备包括时隙交换单元和信号处理与接口转换单元；该时隙交换单元将用于传输近端监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的数据的时隙交换到一个信号处理与接口转换单元，由信号处理与接口转换单元从所述的专用时隙中提取出来，其它时隙交换到与基站控制器相连的链路上；时隙交换单元将信号处理及接口转换单元用于传输近端监测分析设备与远端基站测试设备之间通信的数据，插入所述的专用时隙。

9、根据权利要求6所述的GSM基站远端网络性能监测系统，其特征在于：所述的专用时隙是64K的专用时隙。

10、根据权利要求6所述的GSM基站远端网络性能监测系统，其特征在于：在所述的远端或近端接入设备还包括有至少一个两端连至远端基站和近端基站控制器的E1接口来将线路传输的信号转为串行的数据。

11、根据权利要求6所述的GSM基站远端网络性能监测系统，其特征在于：所述的远端基站测试设备是测试手机。

12、根据权利要求6所述的GSM基站远端网络性能监测系统，其特征在于：所述的远端基站测试设备是台式测试仪。

13、根据权利要求6所述的GSM基站远端网络性能监测系统，其特征在于：所述的远端基站测试设备是无线传感装置。

14、根据权利要求6、11、12或13所述的GSM基站远端网络性能监测系统，其特征在于：所述的远端基站可以结合操作支持子系统实现。

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