微波无线传输网络管理系统的研究与应用

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摘 要： 根据海事船载无线综合通信系统的开发和应用，重点介绍了微波终端网络管理系统的基本操作、功能特点及关键技术。该系统的研究对于无线微波网络管理系统的开发和应用，具有十分重要的借鉴作用。

关键词： 网络管理； 微波通信； 移动执法； 监控

中图分类号：TP39 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2012）12-26-03

Study and application of network administration based on microwave communication

Xu Tingting

（Zhejiang MSA， Hangzhou， Zhejiang， 310005， China）

Abstract： According to the exploitation and application of maritime ship wireless integrated communication system， basic operation， functional characteristics and main technology of microwave terminal network management system are mainly introduced， which is extremely significant to the development and application of wireless microwave network management system.

Key words： administration of networks； microwave communication； mobile law-enforcing； mobile surveillance

0 引言

海事船载无线综合通信系统主要用于海上移动视频监控和海上移动执法，是海事办公内网向海上执法一线的无线延伸平台。利用此高科技监控手段，可进一步提高海上执法、海事监管、巡航搜救的技术含量和能力。浙江海事局已在浙北、浙南海域共建设了十个基站，在八艘海巡船上建立了移动执法传输平台，并已正式投入使用。该系统的投入使用，一方面可利用此平台的无线双向通信功能，在浙江海事局所辖海域海巡船上实现移动执法、移动办公、可视化指挥；另一方面基本实现了浙江海事监管重点沿海区域的无线链状覆盖。

随着微波传输网络规模的扩大，对设备管理的要求也越来越高，实现无线微波设备和网络的有效实时监管，是实现海上移动执法通信网络畅通的重要基础和保障。微波设备网络管理系统，以其灵活多样的设备管理、参数设定、实时告警等功能，为设备管理及网维护提供了便捷、可靠的技术手段。执法人员可在指挥中心进行设备单元的实时远程监控操作，大大提高了管理维护人员的工作效率，从而保证了移动执法和移动办公专用网络的正常运行。

1 网管系统功能与应用界面设计

早期的数字微波传输设备没有网络接口，无法连接到Internet 进行网络管理[1]。随着设备数量的增加，网络规模的进一步扩大，针对浙江海事无线传输网络搭建的一组具备综合监管能力的网络管理系统，能够帮助执法部门持续地监控、远程控制网络设备的运行状态，支持SNMP网络管理协议确保管理的扩展性[2]，并且提供非常灵活的定制功能，从而有利于管理范围的伸缩，简单友好的图形界面，能够使得用户迅速掌握，降低操作的复杂度，提高维护管理效率。该网管系统搭建在监控指挥中心和分中心，实现了对整个网络内所有无线综合终端设备的集中控制和管理。其功能主要包括进网、脱网、远程控制收发、重启、关闭等；该网管系统基于Windows开发，管理的设备数量小于10000台，网管软件可安装在Pc机等基于Windows操作系统的终端上。

⑴ 设备管理功能

网络管理系统的一个重要功能就是能对所有设备进行管理。可同时连接所有无线综合终端设备，实现断线后自动重连，同时实现对已建船载无线综合指挥系统终端设备的集中管理。设备管理功能主要体现在系统对无线综合通信系统中的设备的控制能力，如通信机复位、改变收发频率、发射功率、告警监测、信号强度监测、状态监测等。设备添加菜单操作界面如图1所示。

⑵ 用户权限管理功能

访问任何一个管理用的HTML页面都必须通过管理员认证。对管理员进行了分级编制，实现了管理人员的集中控制和管理，对监控指挥总中心和分中心实现两级分权限部署，不同的管理员分配有不同的权限；将用户划分为超级用户、网管用户和普通用户。各权限用户名、密码设置通过服务器端修改文件完成。用户权限管理界面如图2所示。

⑶ 信息管理功能

具有灵活可控的网络调节功能，包括频率与带宽调整功能与网络流量控制、统计分析功能，可以对整个系统设备和网络带宽进行调节及管理； 可对网络内的无线通信设备进行参数设置，对频段和传输带宽调整，并进行实时码流监测。通信机的基本运行情况如图3所示。

如果当一个设备正在运行时，若输入参数正确，那么此设备图表前将出现绿色的圆点，表示设备运行正常。按“获取”键可查看这个设备的目前工作的PID码、上下行信道和发射功率；菜单的左下角将显示当前设备的设备类型、IP地址、NMS版本号、设备硬件号和设备软件号等参数。菜单的右下角显示当前设备的告警声音提示喇叭，同时可保存，可导入当前的配置的网络参数及备份数据库。

为了提高微波通信系统网络管理软件的直观性和有效性，采用电子地图功能模块，实现微波通信系统网络管理的友好、直观的人机界面，并具备可开发性和扩充性的功能，同时提供与其他系统的整合接口功能。电子地图管理如图4所示。

⑸ 日志数据管理功能

可实现设备工作状态日志的自动、集中、完整数据保存，可供后续追溯查询。如用户登录/退出的记录、用户控制/停止控制的记录、更改设备配置的记录、通信机上线/下线的记录等。

2 网管软件系统关键技术

2.1 软件结构及特点

本系统软件结构主要包括网络接口模块、设备实体模块（一个或多个）、设备管理模块、设备查询模块[3]，如图5所示。

[应用接口层＼&模块管理层＼&＼&网络接口模块＼&设备实体模块（N）＼&设备管理模块＼&设备查询模块＼&通信接口层＼&＼&]

该软件系统提供应用层有效的管理且符合IP网络的数据，数据通过分片并采用TS包格式封装后，经过国标地面数字电视信道调制，进行IP数据的发送；对于IP数据的接收，采用国标地面数字电视传道信道调谐、信道解码、TS流信号输入格式的统一接口，并去掉TS流头部后，进行IP数据的重组，同时将重组后的IP包经由桥接模块进行网络数据转发。该无线微波综合通信系统采用的IP OVER TS技术，简言之，在发送方向：将IP包进行分片，然后将分片放入TS帧格式里，进行TS流的传输，并通过DMB-TH调制，采用微波发送；在接收方向，将接收到的TS进行恢复成IP包，并通过IP核心进行网络转发。整个系统有IP交换核心，TS分片与重组，TMB-TH调制，TUNNER单收解调等部分组成，这里TS流分片及重组技术是本系统中的核心技术，在网络通信中分片与重组技术有很多种，本系统对于TS流的分片与重组采用的是以TS流中188个字节为单位进行分片，其中TS结构中包含4个字节的头部，2个字节的长度，182个字节的数据信息，如图6所示。

对于发送方向：

⑴ IP包进行分片，以182个字节进行分片，对于不足182的分片，采用0x00进行填充；

⑵ 对分片记性序号标识，用于防止丢失或乱序时，便于接收端能够进行重组；

⑶ 头部中有一个PID段，用于标识设备，同时还有一个IP起始分片标志段，用于表明为IP包的首个分片；

⑷ 长度字段表示该IP分片字段中有效字节数量，且长度字段中的最高位用于表示IP包所有分片中最后一个分片。

对于接收方向：

⑴ 过滤TS流同步空包，过滤方式为PID为0x1fff的TS包将被视为空包；

⑵ 接收有用TS流包，获取IP的TS流分片中的首个IP分片（根据TS流头部的起始标志段来判断），并缓存，等待后续的IP分片，直到接收所有IP包的所有分片；

⑶ 发送到IP核心，再由IP核心作进一步的转发处理；

⑷ 对于基站的接收端来讲，可以接收来自多个终端的TS包，不同的终端采用不同的PID进行表示，基站接收到不同的终端的TS包时，根据PID来判断，并分别重组来自不同终端的TS流，形成IP包，进行IP包的转发。

2.2 软件系统的输入、处理和输出

软件的输入接收来自于应用的信号频率，信号符号星座，及信号状态。输出为串行或并行TS流，信号状态信息。其处理分七个层次。

⑴ 应用接口层

本模块主要完成应用层送来的指令解析并将解析后的信息传送到模块管理层，将指令结果传送给应用层。

⑵ 模块管理层

本模块主要是将接口层传来的信息解析并将解板结果传送到相应的功能模块，管理功能模块之间通信，将结果传回应用接口层。

⑶ 调谐器模块

本模块主要完成信号快速锁定，信号的滤波，并将状态信息反馈到解调模块。

⑷ 信道解调模块

根据上层传来的解调请求，完成手动和自动载波侦测，信号符号星座设置来完成信道的解码并反回信道的解调信息。

⑸ IP的分片与重组

根据网络侧的数据进行分片，将分片后的每个段落分别封装在TS流包里，在调制解调侧，将解调得到的TS流重组成IP包。

⑹ IP桥接模块

将网络侧的网络数据和调制解调侧的数据进行分析桥接，转发等处理。

⑺ 通信接口层

为各功能模块接口提供信息交换的通道。

3 系统基本配置要求

硬件需求：

CPU：P41.4以上；

内存：512M；

硬盘：80G；

显卡：显存64M或以上；

显示器：17寸以上，最低分辨率1024×768；

宽带：网络通畅。

软件需求：

操作系统：Windows 9.x/ISTA/7、Unix/Linux；

浏览器：IE（版本6.0以上）、Firefox、opera、Mac和Chrome；

必备软件：Java Development kit 1.6、Postgres 8.4；

可选软件：Flash、Adobe Reader；

软件版本：V1.0。

4 结束语

该微波通信系统网络管理平台已在2009年底部署于浙江海事局监控指挥中心，经过近三年的实际运行和系统的不断改造升级，该系统较好地满足了数字微波传输设备的网络化需求，增强了设备的可管理性能，实现了数字微波传输设备的快速升级，简化了繁琐的管理任务，对提高微波通信网络的服务质量、增强微波通信网络的竞争力、进一步扩大微波通信网络的使用范围将起到了积极的推动作用；同时自动化水平的提高，亦减轻了海事执法人员的劳动强度，使得无线微波通信系统更加安全可靠。对于海事巡察执法和海上移动办公等业务的开展有着深远的意义。

但网络管理系统的完善是一项长期的工作，需要在日后的实践中，通过引进新技术，不断完善功能、提升效率，增强系统地稳定性。

参考文献：

[1] 刘钊远，王亚刚，许振文.基于 SNMP的数字微波网管系统设计与实

现[J].通信技术，2009.42（9）：140-141

[2] Sami 11曲bane著，李新付，楼才义，徐建良译.无线移动通信网络

[M].电子工业出版社，2001.

[3] 郭军.网络管理[M].北京邮电大学出版社，2007.