GPRS通信方式下直放站遠(yuǎn)程升級(jí)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉雪蓮　黃濤

摘 要： 由于直放站的大量應(yīng)用，直放站遠(yuǎn)程升級(jí)也備受重視，主要研究基于GPRS通信方式下直放站遠(yuǎn)程升級(jí)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，為直放站維護(hù)人員升級(jí)直放站軟件提供便利，節(jié)省人力，具有很大的實(shí)用價(jià)值。在闡述網(wǎng)管系統(tǒng)與直放站之間GPRS通信原理的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)直放站的遠(yuǎn)程升級(jí)功能。

關(guān)鍵字： GPRS； 直放站； 網(wǎng)管系統(tǒng)； 遠(yuǎn)程升級(jí)

中圖分類號(hào)： TN929.5?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）01?0041?03

Abstract： Due to the wide use of the repeater， its remote upgrade has been paid more attention than before. The design and implementation of the remote upgrade of repeater based on GPRS are studied in this paper， which will facilitate the maintainer of the repeater to upgrade the repeater system and economize on manpower， so this study has great practical value. Based on the GPRS communication principle between the network management system and repeater， the remote upgrade function of repeater was achieved.

Keywords： GPRS； repeater； network management system； remote upgrade

0 引 言

隨著無(wú)線通信的迅猛發(fā)展及在各行各業(yè)的大量應(yīng)用，人們?cè)絹?lái)越依賴于無(wú)線通信，但是生活中還是存在很多信號(hào)難于覆蓋的盲區(qū)或弱區(qū)，如山區(qū)、地鐵、隧道、停車場(chǎng)、商場(chǎng)、電梯等這些地方。為了解決這些問題，實(shí)現(xiàn)信號(hào)“無(wú)縫”覆蓋，提高通話質(zhì)量，直放站受到廣泛應(yīng)用[1]。直放站一般部署在室外，并且分布范圍廣，有時(shí)需要成批地升級(jí)直放站的軟件。假如不能遠(yuǎn)程更新直放站的軟件，維護(hù)人員就需要跑到實(shí)地去一臺(tái)臺(tái)地升級(jí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所以遠(yuǎn)程升級(jí)功能具有很大的實(shí)用價(jià)值?，F(xiàn)在網(wǎng)管系統(tǒng)與直放站之間有三大主流的通信方式：GPRS無(wú)線通信、IP有線通信、SMS短信息無(wú)線通信。由于GPRS通信方式相對(duì)于IP通信方式組網(wǎng)方便，不需要鋪設(shè)網(wǎng)線連接直放站與網(wǎng)管系統(tǒng)；相對(duì)于短信方式，速度快，且短信息實(shí)時(shí)性不好，信息長(zhǎng)度有限，甚至有可能發(fā)生短信息丟失現(xiàn)象[2]，于是GPRS通信方式憑借自身的優(yōu)勢(shì)，成為直放站網(wǎng)管系統(tǒng)的主流通信方式。

1 網(wǎng)管系統(tǒng)GPRS通信方式實(shí)現(xiàn)

在項(xiàng)目工程中，GPRS組網(wǎng)方式如圖1所示，每個(gè)直放站設(shè)備配置一個(gè)GPRS Modem，也就是GPRS調(diào)制解調(diào)器，類似于移動(dòng)設(shè)備，它與直放站通過串口相連，可將直放站發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)組成GPRS包無(wú)線發(fā)送至基站?；緦⑹盏降臄?shù)據(jù)發(fā)送至SGSN，也就是GPRS服務(wù)節(jié)點(diǎn)，它是移動(dòng)設(shè)備與GPRS網(wǎng)絡(luò)之間的接口，主要提供路由轉(zhuǎn)發(fā)、移動(dòng)性管理、會(huì)話管理、鑒權(quán)和加密等功能[3]。SGSN再把數(shù)據(jù)發(fā)往GGSN，也就是網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)，是GPRS網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)和路由器，它可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，其實(shí)質(zhì)就是SGSN和GGSN利用GTP（GPRS隧道協(xié)議）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝[4]，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到Internet網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)傳輸。最后數(shù)據(jù)再由Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)往直放站網(wǎng)管系統(tǒng)。而來(lái)自直放站網(wǎng)管系統(tǒng)帶有直放站地址的IP數(shù)據(jù)，先發(fā)至Internet網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)過GGSN、SGSN、基站、GPRS Modem，最后到達(dá)直放站。以上就是直放站與網(wǎng)管系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的交互流程。

從上而知，對(duì)于直放站網(wǎng)管系統(tǒng)，與它直接連接的是Internet網(wǎng)絡(luò)，于是在編程實(shí)現(xiàn)GPRS通信方式時(shí)，可直接使用IP/TCP協(xié)議，將帶有直放站目標(biāo)地址的數(shù)據(jù)包直接發(fā)向Internet網(wǎng)絡(luò)，或從Internet網(wǎng)絡(luò)接收表示發(fā)向本網(wǎng)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)管系統(tǒng)和直放站之間的GPRS通信。

2 升級(jí)通信報(bào)文格式及編碼

遠(yuǎn)程升級(jí)總的來(lái)說就是網(wǎng)管系統(tǒng)與直放站進(jìn)行通信，然后把升級(jí)文件傳給直放站，直放站在接收到完整的升級(jí)文件后進(jìn)行重啟，重啟后直放站就會(huì)用最新的配置來(lái)運(yùn)行。網(wǎng)管系統(tǒng)與直放站之間通信時(shí)嚴(yán)格遵守《2 GHz WCDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)模擬直放站設(shè)備網(wǎng)管接口技術(shù)要求》，按照協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)文編碼才能實(shí)現(xiàn)兩者之間無(wú)障礙通信。上述通信協(xié)議共有四層，從底至上依次是承載層、接入層、訪問層和監(jiān)控控制層[5]。

根據(jù)上述協(xié)議，直放站遠(yuǎn)程升級(jí)有兩種方式：MCP：B方式和FTP方式，這里采用MCP：B方式。當(dāng)網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)時(shí)，網(wǎng)管系統(tǒng)分為兩種運(yùn)行模式：遠(yuǎn)程升級(jí)模式和監(jiān)控模式。監(jiān)控模式主要用于采集直放站各項(xiàng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和接收告警上報(bào)，采用MCP：A協(xié)議，當(dāng)遠(yuǎn)程升級(jí)開始時(shí)，網(wǎng)管系統(tǒng)需要在監(jiān)控模式下，查詢直放站遠(yuǎn)程升級(jí)的各項(xiàng)參數(shù)，并在此模式下啟動(dòng)切換到遠(yuǎn)程升級(jí)模式的操作。在遠(yuǎn)程升級(jí)模式下，網(wǎng)管系統(tǒng)將停止采集和告警等功能，進(jìn)行升級(jí)文件的傳輸，此模式下采用MCP：B協(xié)議；當(dāng)設(shè)備完成遠(yuǎn)程升級(jí)后或由于各種原因而無(wú)法完成遠(yuǎn)程升級(jí)時(shí)，網(wǎng)管系統(tǒng)要回到監(jiān)控模式。在整個(gè)過程中，關(guān)鍵點(diǎn)就是要把設(shè)備從監(jiān)控狀態(tài)切換到升級(jí)狀態(tài)，并且在此過程中要斷開與監(jiān)控中心的連接轉(zhuǎn)而與升級(jí)中心進(jìn)行連接。

MCP：A與MCP：B這兩種協(xié)議處于協(xié)議監(jiān)控控制層，它們不同的地方在于MCP：B協(xié)議中表示長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)采用2 B無(wú)符號(hào)整型，而MCP：A中采用1 B無(wú)符號(hào)整型，并且在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中，MCP：B對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)示進(jìn)行了重新分配，不使用MCP：A中已規(guī)定了的標(biāo)示。數(shù)據(jù)標(biāo)示的詳細(xì)信息可參見文獻(xiàn)[5]。

為保證數(shù)據(jù)的正確解析，多字節(jié)數(shù)據(jù)會(huì)采用“低字節(jié)在前，高字節(jié)在后”的編碼原則，而字符串不使用此原則，現(xiàn)對(duì)這兩種協(xié)議下數(shù)據(jù)組包編碼進(jìn)行舉例說明。例如遠(yuǎn)程升級(jí)開始時(shí)，會(huì)在監(jiān)控模式下采用MCP：A協(xié)議將升級(jí)信息設(shè)置到設(shè)備，則其編碼如圖2所示（設(shè)直放站站點(diǎn)編號(hào)為00000000，設(shè)備編號(hào)為00）。

圖2詳細(xì)解釋如下：

1.起始標(biāo)示；

2.接入層協(xié)議類型，0x03表示采用AP：C協(xié)議；

3.承載層協(xié)議類型，0x01表示采用VP：A協(xié)議；

4.直放站站點(diǎn)編號(hào)；

5.直放站設(shè)備編號(hào)；

6.通信包標(biāo)示號(hào)，采用“低字節(jié)在前，高字節(jié)在后”的編碼原則，圖2此號(hào)為0x0003，表示第3個(gè)通信包；

7.訪問層VP交互標(biāo)志，0x80表示正常的命令請(qǐng)求；

8.監(jiān)控控制層協(xié)議，0x01表示MCP：A協(xié)議；

9.命令標(biāo)示，0x03表示設(shè)置命令；

10.應(yīng)答標(biāo)示，0xFF表示此包為發(fā)出的命令，而非收到的應(yīng)答；

11.監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，0x07表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，也就是11單元共有7個(gè)字節(jié)，0x3001為數(shù)據(jù)標(biāo)示，采用了“低字節(jié)在前，高字節(jié)在后”的編碼原則，實(shí)為0x0130，表示監(jiān)控中心IP地址（IPv4），且這個(gè)數(shù)據(jù)的高4位（也就是這個(gè)數(shù)據(jù)中的“0”）為錯(cuò)誤標(biāo)示代碼，表示在通信過程中的錯(cuò)誤信息，如“0”為正常，“1”表示數(shù)據(jù)無(wú)法識(shí)別，“2”表示數(shù)據(jù)超出范圍等，詳見上述協(xié)議，0x AC150121為其值；

12.監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，此為監(jiān)控中心IP地址端口號(hào)，其值為0x0BD5；

13.監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，此為PS域傳輸協(xié)議，其值0x02表示采用IP+TCP協(xié)議；

14.監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，此為通信方式，其值0x02表示通信方式為PS域方式，GPRS通信方式屬于PS域方式；

15.CRC校驗(yàn)單元；

16.結(jié)束標(biāo)示。

在升級(jí)模式下，采取MCP：B協(xié)議，網(wǎng)管中心向設(shè)備逐幀傳送數(shù)據(jù)包，其編碼如圖3所示（設(shè)直放站站點(diǎn)編號(hào)為00000000，設(shè)備編號(hào)為00）。

圖3詳細(xì)解釋如下（其中1、2、3、4、5、6、7、9、10、14、15見圖2詳細(xì)解釋）：

8.監(jiān)控控制層協(xié)議，0x02表示MCP：B協(xié)議；

11.監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，0x0500表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，與MCP：A中的不同，MCP：B用2字節(jié)無(wú)符號(hào)整型表示長(zhǎng)度，采用“低字節(jié)在前，高字節(jié)在后”的編碼原則，所以此數(shù)據(jù)表示11單元共有5個(gè)字節(jié)，0x0303為數(shù)據(jù)標(biāo)示，也采用“低字節(jié)在前，高字節(jié)在后”的編碼原則，代表文件數(shù)據(jù)包應(yīng)答，0x00表示成功接收，可以繼續(xù)接收下一個(gè)數(shù)據(jù)包；

12.監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，表示升級(jí)包文件數(shù)據(jù)塊序號(hào)，從0開始編號(hào)；

13.監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，表示文件數(shù)據(jù)塊，因數(shù)據(jù)塊較長(zhǎng)，不全部顯示，這里用4F...C1表示。

3 升級(jí)流程

升級(jí)工作流程如圖4所示。

（1） 在監(jiān)控模式下獲取直放站信息，并將升級(jí)通信相關(guān)參數(shù)設(shè)置到直放站。

（2） 將直放站從監(jiān)控模式切換至升級(jí)模式。

（3） 開始升級(jí)，網(wǎng)管系統(tǒng)的升級(jí)模塊按照升級(jí)包的格式將升級(jí)包逐幀發(fā)給直放站，每發(fā)一幀數(shù)據(jù)給直放站，都要等待收到直放站的確認(rèn)應(yīng)答后，再發(fā)下一幀，直到將升級(jí)包全部成功發(fā)送給直放站。如果網(wǎng)管系統(tǒng)發(fā)了一幀數(shù)據(jù)給直放站，但在一定時(shí)間內(nèi)未收到直放站的確認(rèn)應(yīng)答，則將數(shù)據(jù)重發(fā)，若重發(fā)三次還未收到應(yīng)答，網(wǎng)管系統(tǒng)就會(huì)認(rèn)為與直放站斷開連接，取消升級(jí)。

（4） 等升級(jí)包傳送完畢后，直放站重啟，使用新的程序，重新連接網(wǎng)管系統(tǒng)，升級(jí)結(jié)束。

4 升級(jí)實(shí)現(xiàn)

基于上述描述代碼框架，用Java語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，將升級(jí)過程各環(huán)節(jié)進(jìn)行打印顯示，方便對(duì)升級(jí)過程進(jìn)行監(jiān)控，如圖5所示。

5 結(jié) 語(yǔ)

利用GPRS通信接入快、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠和實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[6]，直放站的遠(yuǎn)程升級(jí)可以非?？煽垦杆俚耐瓿桑奖阒狈耪揪S護(hù)人員遠(yuǎn)程批量升級(jí)直放站，實(shí)現(xiàn)智能化管理，節(jié)約了人力成本，提高了直放站網(wǎng)管系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

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