CC BY
59
УДК 621.317: 621.396
Мещеряков В.С., Шигуров С.С., Ханин И.В.
Пензенский государственный университет
РАСПРЕДЕЛЕННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ НАТУРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК СЕТЕЙ СОТОВОЙ СВЯЗИ
Аннотация. Рассматривается возможность построения распределенной системы для мониторинга сетей сотовой связи на базе переносного компьютера. Предлагается пример практической реализации данного способа.
Ключевые слова: Распределенная система, сотовые сети, мониторинг.
В настоящее время сотовые операторы используют измерительные комплексы, разработанные заграничными производителями. Натурные измерения проводят инженеры-измерители, при этом требуется постоянное нахождение инженера рядом с измерительным комплексом. Данный метод эффективен при поиске и устранении неисправностей или сбоев в работе отдельных базовых станций или сети в целом. Для постоянного мониторинга сотовой сети такой метод является затратным и не всегда эффективным, поскольку необходимо увеличивать количество высококвалифицированных операторов.
Для снижения затрат на постоянный мониторинг сети сотовой связи авторами предложен автономный измерительный комплекс (АИК) систем сотовой связи - "АИК-3С" [1]. Структурная схема с одним мобильным терминалом представлена на рис.1.
Данный комплекс состоит из нескольких автономных терминалов, FTP-сервера и стационарного компьютера для обработки полученных данных. Автономные терминалы устанавливаются на транспортные средства, желательно чтобы это были маршрутные автобусы, такси или рейсовые пригородные автобусы. Совокупность множества автономных терминалов представляют собой распределенную измерительную сеть, а неопределенность положения во времени конкретного терминала создает подобие броуновского движения. В итоге на основании данных одного терминала можно провести анализ работы конкретной ячейки сети, а на основании данных информационно-измерительной системы - работы сотовой сети в целом. Платформой автономного терминала является сборка, состоящая из одноплатного компьютера, процессора Intel Atom, модема Huawei и GPS-приемника. Такое решение является компромиссным по соотношению цены и качества. Данная платформа поддерживает связь со стационарным сервером и представляет собой расширяемую основу. Наращивание клиентской части системы позволяет получать более полную информацию о сети в единицу времени, так как общей объем собираемой информации возрастает пропорционально объему клиентской базы.
Рисунок 1 - Структурная схема системы с одним мобильным терминалом
Мобильный терминал, состоящий из аппаратно-программного комплекса и транспортного средства, непосредственно осуществляет сбор данных и временно сохраняет их в энергонезависимом запоминающем устройстве. Сбор измерительной информации производится модемом, подключенным к USB порту компьютера, модем определяется системой как COM-порт; обмен ведется с использованием стандартного интерфейса [2]. При проведении единичного замера оцениваются следующие параметры: в системе WCDMA (3G):
- отношение сигнал/шум обслуживающей соты (CPICH EC/NO);
- уровень пилот сигнала обслуживающей соты (CPICH RSCP);
- уровень пилот сигнала до 6-ти соседних сот;
- частота передаваемого сигнала (Tx Rate);
- частота принимаемого сигнала (Rx Rate);
- скремблирующий код;
- каналообразующий код; в системе GSM (2G):
- уровень несущей обслуживающей соты (Rx Lev);
- качество сигнала обслуживающей соты (Rx Qual);
- уровни несущих до 6-ти соседних сот;
- абсолютное значение частоты канала (ARFCH (BCCH/TCH)). в системахWCDMA- GSM:
- идентификатор соты (CID);
- код локальной зоны (LAC);
- координаты точки измерения.
Сбор информации ведется в течении заданного времени, после чего накопленные данные из хранилища терминала передаются по радиоканалу в хранилище на сервере. Передача данных осуществляется с помощью модема. Во время передачи информации на сервер сбор данных временно прекращается, затем модем устанавливает режим передачи данных, входит в сеть и обменивается с сервером накопленной информацией. В свою очередь сервер обновляет конфигурационные файлы мобильного терминала, что позволяет удаленно управлять терминалом. После завершения обмена модем переходит в режим сбора измерительной информации.
Система обработки результатов АИК-3С (модуль обработки информации), взаимодействующая с пользователем, предназначена для обработки информации и визуализации полученных результатов. Она отвечает за систематизацию и структурирование принятой информации, ведение базы данных, отображение данных в понятном пользователю виде.
Система работает в качестве надстройки над бесплатной программой Google Earth [3], она позволяет: производить одновременный мониторинг всех мобильных комплексов, привязывать результаты к топографическим картам, проводить трассировку измеренных значений, отображать на карте и редактировать базу данных содержащую сведения о сотовых базовых станциях, анимировать (воспроизводить) процесс измерения и трассировки. Внешний вид системы представлен на рис.2
Рисунок 2 - Внешний вид пользовательского интерфейса
Основным преимуществом разработанной системы является использование стандартизованных комплектующих, что позволяет легко наращивать клиентскую часть системы в зависимости от потребностей конечного заказчика. Возможна доработка АИК-3С для сбора информации с дополнительных датчиков, подключенных к мобильным комплексам.
ЛИТЕРАТУРА
1. Распределенная система мониторинга сетей сотовой связи / А. В. Брюхачев, А. В. Светлов, И. В. Ханин, С. С. Шигуров // Известия Смоленского государственного университета. - 2012. — № 4(20).
2. Информационно-измерительная система для мониторинга скорости Интернет-соединения в сетях
WCDMA / А. В. Брюхачев, А. В. Светлов, И. В. Ханин, С. С. Шигуров // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2012. - № 2. - С. 33 - 43.
3. Система контроля параметров сотовой подвижной связи / И. В. Ханин, А. В. Брюхачев, Р.
В. Яковлев // Инженерные, научные и образовательные приложения на базе технологий National
Instruments - 2011 : сб. тр. X Междунар. науч.-практ. конф. - М. : ДМК-пресс, 2011. - С. 40-42.
