一種基于科斯塔斯環(huán)路的無線電網(wǎng)實時通信監(jiān)控系統(tǒng)的研究

尚明柱++季延成

摘要：文章通過建立科斯塔斯環(huán)的Z域模型，總結(jié)了Z模型下各個環(huán)路的各種指標信息及變量關(guān)系，推演出基于科斯塔斯環(huán)的無線電網(wǎng)多信道自組織分組系統(tǒng)，進而衍生出基于此的實施通信監(jiān)控的系統(tǒng)研究，他是一種多元化，新型的自適應(yīng)系統(tǒng)，能夠自動尋找端點，自動適應(yīng)無線電網(wǎng)絡(luò)的拓撲變化，進而達成最佳控制的新型通信監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：科斯塔斯環(huán)、無線電網(wǎng)、實時通信監(jiān)控系統(tǒng)

A study of real time wireless power communication monitoring system based on the Costas loop

Abstract： This article through the establishment of Z domain model Costas loop， summarizes the various indicators of information and the relationship between each loop of the Z model， deduce the self-organizing packet radio network Costas loop based on multi channel system， and derive the system of implementation of the communication monitoring based on this， he is a diversified， adaptive the new system， can automatically find the endpoint， automatically adapt to the topology change of the radio network， new communication network monitoring system in order to achieve optimal control.

Key words： Gus Costas ；real-time monitoring system ；wireless communication network

一、科斯塔斯環(huán)的模型建立

科斯塔斯環(huán)的模型建立如圖1所示

科斯塔斯環(huán)，是由濾波器及振蕩器一次構(gòu)成，系統(tǒng)以鎖相環(huán)為基礎(chǔ)構(gòu)建。該模型的建立是基于模擬科斯塔斯環(huán)的數(shù)字及模擬系統(tǒng)之間的聯(lián)系所形成。該環(huán)具有低通屬性，對環(huán)路參數(shù)的調(diào)整有著重要意義的同時，對LPF的作用更是舉足輕重。該環(huán)路的數(shù)字信息處理技術(shù)也是簡單明了并具有防混疊等特點，見圖2

科斯塔斯環(huán)的相位模型，依據(jù)各個環(huán)路數(shù)據(jù)的變量，將參數(shù)寄存器重數(shù)據(jù)完備，運用基本的數(shù)字器件就可以完成鎖相功能，如圖3

二、科斯塔斯環(huán)的參數(shù)設(shè)計

環(huán)路性能的好壞，取決于捕獲數(shù)據(jù)的速度，不火數(shù)據(jù)的速度取決于捕獲數(shù)據(jù)的方法及快捕時間。通常我們使用如下公式完成

三、基于科斯塔斯環(huán)的分組無線電網(wǎng)絡(luò)（MCSON）

由于科斯塔斯環(huán)同無線電網(wǎng)絡(luò)模型信道有著充分的聯(lián)通性及可操作性，本節(jié)我們進一步討論基于科斯塔斯環(huán)的分組無線電網(wǎng)絡(luò)，我們用英文縮寫MCSON（Multi一ChanneleSlf一OrgagnNetwork）來簡稱這一系統(tǒng)·

3.1MCSON系統(tǒng)的組成

MCSON系統(tǒng)屬于多節(jié)點的系統(tǒng)構(gòu)成組，本實驗的系統(tǒng)是由8個節(jié)點組成。各個節(jié)點的無線電臺和數(shù)字和多組控制單元構(gòu)成了該系統(tǒng)的硬件。

數(shù)控單元是由并行系列的單片機、鍵盤、顯示器、串行接口、統(tǒng)控邏輯等組成。

良好的衰落性是保證本系統(tǒng)順利運行的基礎(chǔ)。系統(tǒng)中使用的波形傳輸方式，是日本eis公司出品的最高頻段的全感控制單元，該控制單元實現(xiàn)了系統(tǒng)在物理層，鏈路層及簡單用戶層面的無縫銜接。

3.2實驗系統(tǒng)中的格式

根據(jù)科斯塔斯環(huán)在MCSoN系統(tǒng)中的應(yīng)用環(huán)境和采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，我們采用分層式幀結(jié)構(gòu)，以便解決漏檢和重復(fù)、概率偏差等事件的發(fā)生概率及矛盾沖突。

在信道中，幀同步的正確率相比于以往，大大提高至99%，漏幀情況也減弱至CRC校檢的最小值，錯誤比率降至10。

在擴散代碼的可操作邏輯便捷性過程中，我們實時編輯該代碼的編碼和譯碼，這在32位系統(tǒng)中得到了充分的展現(xiàn)。

3.3應(yīng)答及重傳協(xié)議

逐行跳達一集端對端的及時應(yīng)答是MCSON系統(tǒng)中常用的兩種方式。在任意節(jié)點和另一數(shù)據(jù)節(jié)點對接分組時，就可收到在駐留節(jié)點上的停頓信號。停頓信號在網(wǎng)絡(luò)中傳輸是依照對應(yīng)組選的方式匹配進行的。我們測試該時間節(jié)點在2～5秒之間，如果在3次實驗過后，依然未收到任意一組的回響數(shù)據(jù)，咋該分組數(shù)據(jù)被抹去，ETE分組回到源節(jié)點，繼續(xù)測試。

3.4網(wǎng)絡(luò)控制程序

上述協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、多數(shù)據(jù)通路的自組織算法及程序外圍硬件回路控制等，控制程序占據(jù)著大部分的字節(jié)量。主要包括幀同步、幀數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)測試調(diào)節(jié)模塊、監(jiān)控模塊、系統(tǒng)集成模塊、調(diào)制解調(diào)模塊、CPU矩陣模塊、OCR接口模塊及DTE執(zhí)行分解模塊。網(wǎng)絡(luò)管理模塊中，包含了多種網(wǎng)絡(luò)制定，收發(fā)信道切換管理模塊、定時模塊等。

3.5網(wǎng)絡(luò)實驗結(jié)果

在為期一個月的實驗過程中，我們跟蹤了各個節(jié)點控制、節(jié)點移動、節(jié)點數(shù)據(jù)變化撲捉等情況。通過改變無線電臺的天線觸頭，來改變節(jié)點之間的通信距離，進而導(dǎo)致系統(tǒng)工作的某個信道上一直處于發(fā)送狀態(tài)，處理了該模擬信道被干擾或已處于擁塞的狀態(tài).

試驗表明MCSON實驗系統(tǒng)是一種能自動檢測實時通信系統(tǒng)的自動探測拓撲信息、動態(tài)跟蹤、自動改變信道、形成最佳路由、完成網(wǎng)絡(luò)管理、有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)男滦屯ㄐ啪W(wǎng)絡(luò).

以全分布式的構(gòu)建模式使其具有較強的抗毀抗干擾能力。具體地講它實現(xiàn)了

3.5.1自動組網(wǎng)功能

自動尋找相鄰節(jié)點、發(fā)現(xiàn)新入網(wǎng)節(jié)點或被毀節(jié)點；動態(tài)跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲變化，；多信道共用；自動網(wǎng)絡(luò)管理.

3.5.2數(shù)據(jù)傳輸功能.

采用分組交換的方式，以CSMA協(xié)議和單線傳輸協(xié)議為基礎(chǔ).網(wǎng)絡(luò)中任意兩點之間進行數(shù)據(jù)傳輸為傳輸方式，用網(wǎng)絡(luò)終端上的鍵盤輸入為數(shù)據(jù)流程.

3.5.3自動撥號電話

以撥號的方式自動通話.電話通信不占用數(shù)據(jù)信道，通信結(jié)束后雙方自動恢復(fù)到數(shù)據(jù)通信狀態(tài).

總之，通過試驗，驗證了基于科斯塔斯環(huán)路的無線電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)確實能提供設(shè)計實時通信監(jiān)控系統(tǒng)，并正確地體現(xiàn)了設(shè)計思想.

四、實時監(jiān)控系統(tǒng)指標體系的研究

1. 網(wǎng)絡(luò)原理

無線電網(wǎng)絡(luò)通信，通常是指蜂窩式移動通信，區(qū)別于傳統(tǒng)的有線通信網(wǎng)絡(luò)，這種通信方式的終端用戶和網(wǎng)絡(luò)間的連接方式是無線的。子系統(tǒng)負責(zé)系統(tǒng)的呼叫控制，承擔(dān)了移動用戶業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理的數(shù)據(jù)庫功能.

2.性能監(jiān)控指標的選取

2.1實時性能監(jiān)控指標選取總體原則和方法

實時主動性能監(jiān)控指標選取總體原則是：“面向網(wǎng)絡(luò)安全、面向客戶感知、面向市場”。意味著監(jiān)控的指標應(yīng)能代表網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)；從客戶對業(yè)務(wù)質(zhì)量感知角度感知客戶的量化進行監(jiān)控；為市場發(fā)展提供網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供決策依據(jù)。

2.2設(shè)備指標選取實例

聯(lián)通目前有中興、華為、諾基亞等三種交換機型，現(xiàn)由于系統(tǒng)接通率，導(dǎo)致各廠家不一致，導(dǎo)致無法統(tǒng)一.

五、監(jiān)控系統(tǒng)算法設(shè)計

監(jiān)控系統(tǒng)算法設(shè)計原則

監(jiān)控的實時性能指標的波動特征是無線電王實時監(jiān)控系統(tǒng)的研究和設(shè)計算法時的首要因素，也是在指標波動特性區(qū)分.時間空間軸統(tǒng)計的特性.

具體的性能指標分類如下：

類別一：指標波動與時間無關(guān)，如波動幅度很大、規(guī)律不明顯的交換機指標。

類別二：依據(jù)時間軸單向遞增或遞減，如磁盤利用率。

類別三：隨周期性變化不大的周期性指標。如多年來的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化努力的各種系統(tǒng)接通率指標。

類別四：指標波動與時間軸相關(guān)指標，指標值隨時間變化呈規(guī)律性波動。例如接線員話務(wù)量，在一天內(nèi)各時段呈現(xiàn)周期性的時間規(guī)律變化，但正常情況下每天全天的話務(wù)量基本一致。

六、結(jié)論

實驗結(jié)果證明了無線電網(wǎng)實時性能監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)是可以達到指標的設(shè)計要求，仿真結(jié)果符合理論分析.拜托了復(fù)雜理論電器件的電路設(shè)計同時，契合了未來通信業(yè)的發(fā)展方向.

本文基于對科斯塔斯環(huán)路的無線電網(wǎng)的實時通信監(jiān)控系統(tǒng)的研究，建立了一套適用于實時監(jiān)控指標的實時監(jiān)控系統(tǒng)，并且對實時性能的動態(tài)基本算法進行深入研究，提出了指標軸與時間軸的進趨式數(shù)學(xué)模型和算法.對實時性能指標的全面研究同時，完成了警告性的規(guī)?；涌跀?shù)據(jù)的指標化.實時性能監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了移動通信網(wǎng)絡(luò)的指標異常波動實時監(jiān)控的同時，生成基線等完善數(shù)據(jù)，生成性能告警，輔助網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作開展的基礎(chǔ)上，完成了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模式，從“用戶被動投訴”向“性能主動優(yōu)化”的轉(zhuǎn)變，提高了無線電網(wǎng)實時通信監(jiān)控系統(tǒng)的研究

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作者簡介：

尚明柱？1977年12月？？黑龍江寧安，山東大學(xué)博士研究生，主要研究方向：電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、無線通信等。

季延成 1970年3月 吉林省東豐，山東大學(xué)博士研究生，主要研究方向：熱能系統(tǒng)、實時通信等。