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公众移动通信网台站核查系统研究

摘要:随着我国移动通信产业的快速发展,通信基站大量建设和投入使用,极大地促进了经济社会的发展。但同时,我国通信基础设施尤其是公众移动通信基站的建设和管理仍然存在一些问题。本文在对宁夏目前公众移动通信网台站管理存在的问题进行深入调研的基础上,研究和设计了一种便携式的公众移动通信网台站核查系统,介绍了公众移动通信网台站核查系统工作原理,并通过工作实例验证了公众移动通信网台站核查系统对宁夏无线电管理工作的重要促进作用。

关键词:公众移动通信;台站核查;数据库比对

近年来,随着通信技术的不断发展,我国公众移动通信基础设施建设如火如荼。2G通信基站依旧在发挥着语音通信基础性作用,3G/4G通信的应用也已经成熟,5G通信已经开始正式商用。移动通信技术的大量应用,极大地促进了经济社会的发展。但同时,通信运营商在进行基站建设时存在的一些问题给无线电管理工作带来了挑战。本文研究设计并实现了一个基于宁夏无线电台站数据库的便携式台站核查系统,该系统可以加装在车辆上,能够大范围收集辖区内的基站信息并与台站数据库进行比对,筛查出不合规的基站,为无线电台站管理和行政执法工作提供数据支撑。

1背景及现状

随着“十三五”建设的圆满收官,宁夏无线电管理事业有了巨大的发展,无线电管理水平和技术能力有了长足的进步,但在一些领域仍然存在短板。随着5G通信技术的全面应用,通信基站的数量和密度越来越大,已成为无线电台站管理工作的重中之重。但目前宁夏针对公众移动通信基站的核查工作仍然依靠传统监测手段来实现,核查工作量大,分析非常困难。无线电管理机构尚无公众通信网台站专用的核查系统,随着基站数量的增加,建设与管理的矛盾越来越突出。同时,通信运营商在进行通信基站审批、建设和使用时也存在一些违规问题,例如:基站变迁但未及时到无线电管理部门更新基站信息导致与登记数据不符,基站铁塔加装未登记设备,基站参数超标、基站超期未检,基站或中继台的登记漏报、瞒报、误报、少报等。上述问题常常给正常的无线电通信带来潜在的干扰威胁,给无线电管理工作带来挑战。为加强对公众移动通信台(站)的管理,建设相关核查系统势在必行。无线电管理机构可以利用公众移动通信网台站核查系统,通过日常巡查主动核查移动通信运营商上报的台站数据资料的完整性和正确性,及时消除公众移动通信台(站)信息中存在的各类问题,加大对公众无线通信基站的管理力度,切实履行无线电台(站)管理职责。

2公众移动通信网台站核查系统的设计架构

2.1系统组成及软硬件结构

公众网台站全网核查系统由核查设备主机、便携式计算机终端(用于安装核查系统软件)、核查系统软件构成,可实现对三大运营商2G/3G/4G/5G多种制式基站进行同时核查,并与运营商上报基站数据比对,形成核查数据报表。运营商基站数据存储在一体化平台的台站业务系统数据库中,核查需求的相关数据信息通过台站业务系统数据交换模块提取到核查系统中。系统组成如图1所示。系统具备通用型控制网络接口(RJ-45),可通过外部计算机等对系统设备进行配置、调试和操作,并提供配套的系统配置应用软件系统软硬件架构如图2所示。

2.2系统工作流程

公众网核查系统操作主要包括以下流程:核查前准备。主要是对系统设备和软件进行必要的检查,确保其可用性,并确定检查任务和路线。同时将相应的台站业务系统中的台站数据资料拷贝到系统的笔记本电脑中,并与核查系统软件建立关联。实施核查。根据确定的任务和核查路线进行核查,在核查中实时与计算机终端中的台站业务系统数据进行对比分析,实时对检查到的台站情况利用不同颜色显示其状态,对严重违规台站进行告警提示。统计分析。核查完成后,根据要求的格式,结合核查采集数据,生成统计分析报告。系统工作流程如图3所示。

2.3应用模式

(1)实时模式系统可部署在移动监测车上,此时计算机终端直接和核查设备通过有线网络进行连接,公众移动通信基站核查终端采集到的数据实时传送到核查软件进行分析处理,并显示和存储(见图4)。(2)离线模式在该模式下,核查终端通过人工背负,也可将终端部署在车辆中但不与计算机终端和核查软件连接。此时核查终端设备采集到数据后直接存储到TF卡中,核查完成后,通过手动方式将数据文件导入核查系统软件中进行分析处理(见图5)。

2.4系统功能组成

(1)地图实时核查功能在公众移动通信网台站核查系统的实时模式下,测试人员通过与核查终端设备相连的计算机终端,结合地理信息系统(GIS),可实时查看核查到的基站列表信息。地理信息系统功能包括(见图6):基本功能:地图文件装载切换,放大、缩小、漫游、全览。辅助功能:距离、方位角标尺计算,图层选择显示,元素查找,覆盖面积计算。鹰眼功能:提供缩小了的地图预览窗口,指示当前显示在地图中的位置。运营商基站位置显示:显示运营商注册基站分布情况,并满足定位和位置查询的需求。(2)轨迹回放与站址解析功能核查终端路测的轨迹同步显示在地图界面,而且可查看历史轨迹,方便规划路测路线。操作者可以对经纬度数据地址进行解析,得到结构化地址信息。在地图界面中,轨迹线显示并标记各个轨迹记录点信息,包括时间、经纬度等(见图7)。(3)基站信息展示功能公众移动通信网台站核查系统可以将运营商基站数据导入系统,并可对基站数据进行维护。核查系统能够以总览或区域方式显示基站的位置分布。在电子地图上能够即时了解基站的具体分布信息,以及具体基站的经纬度、上报时间、场强值等关键信息。通过设置,已上报登记的基站能够以不同颜色图标显示不同运营商、不同通信制式。不明基站用带有显著颜色的边框闪烁提醒显示(见图8)。除在地图界面显示基站信息外,核查系统还能以列表形式显示检测到的所有基站信息和基站的场强分布情况,并提供运营商、通信制式、基站类型等关键字段的信息检索。核查系统可以按运营商或其他指定条件导出核查结果报表(见图9)。(4)基站数据分析功能公众移动通信网台站核查系统能够将采集到的基站数据与台站库进行比对分析,获得基站数据的分析比对报告,提交到台站管理部门和行政执法部门进行进一步核实。数据分析功能可对路测中采集到各个网络制式的基站信息进行汇总计算,利用曲线图、堆积图、柱状图等方式,结合电子地图直观地显示辖区的基站分布情况。同时,核查系统可以对各个基站采集的空口信令进行历史记录,亦可以对临时架设的基站进行相应的标记(见图10)。

3应用实例

银川市西夏区各类高等教育学府云集,随着基础设施的不断开发和建设,各家运营商的公众移动通信基站在此全面建设和部署。为了解西夏区公众移动通信基站建设情况,我们将公众移动通信网基站核查系统部署在移动监测车上,通过路测的方式,收集区域内基站分布情况,并实时与台站数据库中信息进行比对。图11所示为在西夏区大学城的路测轨迹和基站分布情况。通过地图展示,可以看到在大学城周边分布着数量众多的三大运营商基站。然后,我们将各家运营商不同制式的基站统计结果显示在地图上,如图12所示。图11大学城周边路测轨迹和基站位置显示通过基站信息图,我们发现大学城周边共有377个基站,其中已上报台站数据库的基站有135个,未上报台站数据库的基站有242个,未上报基站占比为64.2%。分运营商来看,移动2G制式未上报基站有69个,已上报基站有39个,未上报基站占比为63.9%;4G制式未上报基站有82个,已上报基站有10个,未上报基站占比为89.1%。联通3G制式未上报基站有17个,已上报基站有29个,未上报基站占比为37.0%;4G制式未上报基站有31个,已上报基站有11个,未上报基站占比为73.8%。电信2G制式未上报基站有1个,已上报基站有22个,未上报基站占比为4.3%;4G制式未上报基站有42个,已上报基站有24个,未上报基站占比为63.6%。经过简单统计我们可以得出结论:在各电信运营商中,移动公司基站数量最多,但未上报台站数据库的基站占比较大;分制式来说,4G基站未上报比例明显大于2G和3G基站。由以上应用实例,我们可以发现,通过此公众移动通信网台站核查系统,可以方便快捷地对辖区内公众移动通信基站进行监测核查统计,为无线电台站规范化管理和行政执法提供有力的技术支撑。

4总结

随着经济社会不断发展和公众移动通信技术的广泛应用,针对运营商通信基站的管理面临台站数量日益增多、管理难度加大等挑战。通过分析宁夏公众移动通信网台站管理工作现状和存在的实际问题,本文研究设计了一套符合宁夏公众移动通信网台站管理工作实际需求的核查系统,可以使宁夏的无线电台站核查和管理工作更加高效便捷。本文所设计的公众移动通信网台站核查系统只是简单利用了无线电管理平台的频率台站数据,未涉及与管理系统更加深入的融合。实现台站核查与管理系统高效互联互通、深度融合协同,是智能化核查系统未来研究的重点。在目前研究的基础上,将来还要对云计算、大数据挖掘做更加深入的研究。

作者:郭景阳 单位:宁夏回族自治区无线电监测站

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