新一代800MHz TETRA无线网络信号监测与智能分析平台
【摘 要】提出了基于TETRA手台和GPS的800MHz TETRA数字集群无线网络信号监测与智能分析平台的实现方法，讲解了该平台的资源管理、信号监测、覆盖分析和通信保障四大网络优化功能，最后总结了该平台的成果特点。
【关键词】800MHz 数字集群TETRA GPS 无线网络信号监测 网络优化 平台
doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.05.016 中图分类号：TN929.52 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2016）05-0075-04
引用格式：徐晓东. 新一代800MHz TETRA无线网络信号监测与智能分析平台[J]. 移动通信， 2016，40（5）： 75-78.
1 引言
在数字集群通信领域，TETRA技术是目前最主流，也是最为稳定的通信制式，国内外大多数应急通信系统均采用此种制式，中国电信广东公司运营的广州800兆数字集群网络、珠海800兆数字集群网络都是采用TETRA技术体制进行设计和建设的。由于TETRA技术主设备长期为国外垄断，特别是空中接口协议栈被基本控制在TETRA设备原厂家，导致TETRA网络优化评估工具需要依托设备原厂，并且费用非常昂贵，同时也无法根据国内网络的实际需求进行定制化的设计和完善，文章针对该现状，设计并研发实现了拥有自主产权的800MHz TETRA无线网络信号监测与智能分析平台，该平台不仅可以在实际生产中使用，也同时获得了相关软件著作权。
该平台集资源管理、信号监测、智能分析和通信保障四大功能于一体。其中，资源管理模块可实现管理网络基站等相关资源信息；信号监测模块利用收集测量空口数据及地理信息，为网络规划、扩容、验证、优化、维护及通信保障等工作提供重要的无线参考信息；覆盖分析模块通过各类专题分析从不同专业化角度评估网络质量；通信保障模块可根据网络保障需求进行应急预案的设计和预先设定。目前国内尚无相关功能平台，该平台的诞生打破了多年来国外相关产品垄断的局面，通过平台可以轻松挖掘和分析各类网络问题，尤其是智能覆盖分析模块，其不仅实现了对国外各类工具采集的监测数据的支持，还通过灵活的数据分析模型实现了“八大分析法”（详见3.2（1）中介绍），对网络优化、通信保障关注的需求点进行角度独到的分析。
2 平台设计
考虑到平台的实用性，平台的功能应包括资源管理、信号监测、智能分析和通信保障四个部分，本文重点介绍两个模块：无线信号的实时监测（Monitor）模块和无线信号的智能分析（Intelligent Analysis）模块。
实时监测模块主要是利用800MHz TETRA数字集群手台和GPS定位设备，采集空中TETRA无线信息和GPS位置信息，通过地理信息系统（GIS，Geographic Information System）将采集点显示在设备上，同时平台也可以开展室内打点监测，并及时将测量数据存储在测量数据库中。
智能分析模块主要是通过各类专题分析从不同专业化角度评估网络质量，支持对地图进行路测工程文件的各项专题分析，主要包含单站覆盖、重叠覆盖、服务小区、最强小区、最好基站、断站模拟、理想覆盖和轨迹回放等“八大分析法”功能。
800MHz TETRA无线网络信号监测与智能分析平台功能框图如图1所示：
功能框图
3 平台功能
平台主要包含资源管理、信号监测、覆盖分析和通信保障四大功能，考虑到技术复杂度和篇幅所限，现重点讲解信号监测和智能分析两个模块。
3.1 信号监测
信号监测模块实现实时与TETRA终端和GPS设备的互动，完成网络信令的采集与存储。根据功能划分，信号监测模块可细分为信号采集、参数展示、数据展现和数据存储四个部分。
（1）信号采集
信号采集子模块具备如下功能：
1）具备TETRA网络频率（上行806―821MHz，下行850―866MHz）监测功能；
2）支持TETRA手台的状态检测，意外中断有提示，重新连接后可以继续监测；
3）支持连接GPS定位模块、TETRA网络制式的监测终端等相关监测模块，进行全自动网络质量监测；
4）支持从GPS采集到经纬度、监测里程、监测历时等信息；
5）支持监测终端PTT主叫呼叫时监测信息的记录和存储功能；
6）能够配置工程文件，保存必要的配置信息、显示界面等，提供新增、编辑、保存等功能；
7）支持Excel等格式配置数据文件的导入和导出；
8）支持通过数据接口，获取监测终端采集的空中接口信令和事件，空口信令包括1、2、3层，支持业务高层监测消息；
9）在监测的过程中该模块同步记录并保存数据，允许操作人员随时开始或停止监测，支持暂停监测，暂停数据记录；
10）支持无GPS设备情况下的打点监测功能，主要用来对室内或无GPS场所的监测；
11）支持工程项目文件的存储、导入，同时支持两种监测方法：
◆位置驱动型监测：当GPS位置变化时，信号监测模块将采集800MHz TETRA数字集群网络空中接口信令信息，并保存数据，适用于停车不采集数据的情况；
◆时间驱动型监测：当随着时间推移，信号监测模块将采集800MHz TETRA数字集群网络空中接口信令信息，并保存数据，适用于停车连续采集数据的情况。
（2）参数展示
参数展示子模块主要用来在监测时动态实时显示相关网络信息：实时监测时间、车速和基站信息（如基站号、基站名、基站色码、基站参数属性等）、基站与监测点的距离（如最近基站、服务基站、相邻基站等）、GPS定位信息（如经纬度、卫星数量等）、Tx_Power、C1、邻区编号、信号强度、频率信息、频点信息、终端最大发射功率、终端最小接收电平、切换参数（如FRH、FRT、SRH、SRT）等，同时也以滚动的方式显示临区信息表。参数展示子模块工作界面如图2所示： （3）数据展现
数据展现子模块主要功能如下：
1）基于MAPX电子地图显示TETRA基站信号地理分布和监测效果，支持地图缩放及经纬度定位；
2）支持MAPINFO格式地图和基站数据库导入功能，导入基站数据表后地图中的显示项可自定义勾选；
3）支持分图层显示和多层透明叠加功能；
4）支持当前位置在GIS轨迹上的标记，当路线重复时能准确定位当前位置；
5）支持光标所指路测点的必要说明信息以虚浮注释框的形式自动显示；
6）支持在监测过程中，实现将监测轨迹上的RSSI场强指标在电子地图上显示；
7）支持业务监测的实时信息和结果统计及相关信令类型和信令内容显示。
数据展现子模块工作界面如图3所示：
（4）数据存储
数据存储子模块主要功能如下：
1）监测数据以数据库或者文件方式进行实时存储；
2）监测异常中断时，应能正常存储和读取中断前的监测数据；
3）支持监测中的全部PTT呼叫，实现全过程记录和存储；
4）支持在地图上直接选择任意监测点对信号监测数据进行显示。
3.2 智能分析
智能分析模块除具备基础数据管理功能（基站资源数据管理、载波频率数据管理、基站参数设置管理和路测数据管理功能）外，可针对信号监测存储的数据利用“八大分析法”开展智能分析，并根据需要完成统计报表的输出。
（1）八大分析法
智能分析模块通过“八大分析法”（单站覆盖分析、重叠覆盖分析、服务小区分析、最强小区分析、最好基站分析、断站模拟分析、理想覆盖分析和轨迹回放分析）开展对信号监测数据的深入分析，进而对网络进行有效评估。
1）单站覆盖分析：可开展重要基站对某敏感区的覆盖评估；
2）重叠覆盖分析：可开展某敏感区覆盖关注基站的占比分析，实现任意监测点重叠覆盖层数统计、监测点轨迹显示和测量值显示等功能；
3）服务小区分析：实现服务小区监测点场强区间统计、监测点轨迹显示和任意监测点测量值显示功能，评估网络实际服务质量；
4）最强小区分析：实现覆盖区域信号最强的基站分析功能（不含邻区，只是包含服务小区）；
5）最好基站分析：实现覆盖区域信号最强的基站分析功能（包含邻区信息分析）；
6）断站模拟分析：可开展重要基站对整网覆盖贡献度分析，可开展任意基站灾害后风险评估；
7）理想覆盖分析：可模拟在测试区域中信号最强的小区覆盖效果；
8）轨迹回放分析：可对信号监测历史数据在GIS上进行回放，开展信令追踪工作。
智能分析子模块工作界面如图4所示：
通过八个维度的网络智能评估，可全面掌握TETRA网络的整体服务能力和提升网络抗风险能力。该模块也实现了基站资源分布分析、基站级别分析和基站定位搜索等功能。
（2）数据展现与输出
智能分析模块支持对GIS主窗口的地图进行编辑操作，主要包括地图的放大、缩小、移动、距离测量、框选、点选、图层属性等功能，也包括自动显示集群基站号（交换机配置号）和集群基站名功能、支持对KML图层（GoogleEarth）和TAB图层的导出功能、支持对服务基站网络覆盖率统计功能、支持任意路测数据的GoogleEarth地图导出、支持导出地图的指定监测点场强值、地图的指定监测点小区号和地图的指定监测点标注名等功能。
智能分析模块可根据用户指定的工程进行服务小区覆盖分析统计，自动统计出所有基站的设备清单和网络覆盖率，根据给定的模板自动建立一个当前时间的报表文件（Excel格式）。
4 结束语
本文给出了800MHz TETRA无线网络信号监测和智能分析平台的实现原理和方法，并结合中国电信广东公司运营的TETRA网络实践工作，讲解了如何利用该平台实现网络信号的监测、分析和评估等内容。
文章所述平台整合了800兆数字集群网络无线信号监测、覆盖分析、资源分析和通信保障支撑等方面的思想，平台为笔者全部采用C++语言编写，运行效率高、使用方便，极大地提高了工作效率，为正确评估网络安全性提供了尖端武器。
该平台采用灵活的组件式结构，充分吸取了国外同类系统的长处，结合国内用户的实际需求和实践而开发，具备完善的监测、分析和管理功能，是从事800兆数字集群网络技术和管理工作等的单位需求的理想工具，应用该平台，网络工程师无须掌握复杂的TETRA网络技术就能评估出高水平的TETRA网络质量评估和网络保障方案，可有效降低网络评估成本，提高工作效率，为行业内人士提供了便利。
参考文献：
[1] 徐晓东. 广州市800兆数字集群共网系统介绍[J]. 移动通信， 2010（15）： 60-62.
[2] 徐晓东，张云明. TETRA数字集群网络压力测试实现方法[J]. 移动通信， 2011（11）： 61-64.
[3] 郑祖辉，陆锦华，丁锐，等. 数字集群移动通信系统[M]. 3版. 北京： 电子工业出版社， 2008.
[4] 徐小涛. 数字集群移动通信系统原理与应用[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2008.
[5] 朱思峰，柴争义. 无线网络资源优化的免疫算法理论及实现[M]. 北京： 科学出版社， 2015.
[6] 陈兆海. 应急通信系统[M]. 北京： 电子工业出版社， 2012.
[7] 姚国章，陈建明. 应急通信新思维：从理念到行动[M]. 北京： 电子工业出版社， 2014.
[8] 陈山枝，郑林会，毛旭，等. 应急通信指挥――技术、系统与应用[M]. 北京： 电子工业出版社， 2013.
[9] 孙鑫. VC++深入详解[M]. 北京： 电子工业出版社， 2012.
[10] John E Swanke. VC++ MFC Extensions by Example[M]. CRC Press， 2000.