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　季廷成

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

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）快捕帶

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-ChanneleSlf-OrgagnNetworkl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(biāo)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)問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(biāo)的選取

2.1實時性能監(jiān)控指標(biāo)選取總體原則和方法

實時主動性能監(jiān)控指標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)分類如下：

類別一：指標(biāo)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(biāo)。

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(biāo)。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(biāo)。

類別四：指標(biāo)波動與時間軸相關(guān)指標(biāo)，指標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)的全面研究同時，完成了警告性的規(guī)?；?，接口數(shù)據(jù)的指標(biāo)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(biāo)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