Главная База знаний "Allbest" Программирование, компьютеры и кибернетика Разработка информационной системы для повышения качества технического обслуживания базовых станций

Разработка информационной системы для повышения качества технического обслуживания базовых станций

Разработка информационной системы, которая позволит отслеживать изменения в оборудовании и настройках сети, искать и устранять ошибки в конфигурировании системы. Подсистема базовых станций. Проектирование базы данных. Интерфейс, руководство пользователя.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 19.10.2013
Размер файла 3,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

SGSN действует как пакетный коммутатор и маршрутизатор в домене PS базовой сети. SGSN управляет доступом мобильной станции к сети и маршрутизирует пакеты в правильный BSC/RNC. Он выполняет функции управления мобильностью (MM), как это делает MSC в домене CS базовой сети, такие как регистрация местоположения, корректировки зоны маршрутизации (RAU) и пейджинг. SGSN также обрабатывает функции обеспечения секретности, такие как аутентификация и шифрование (между MS/UE и SGSN).

3.5.6.2 Шлюзовой узел поддержки GPRS (GGSN)

GGSN действует как пакетный маршрутизатор в домене PS базовой сети и является шлюзом между маршрутизацией пакетов IP в сети подвижной связи GPRS/UMTS и маршрутизацией пакетов IP в стационарных сетях Интернета. Он выполняет перенос пакетов между сетями IP-мультимедиа и соответствующим SGSN, который в текущий момент обслуживает MS/UE. Если MS меняет SGSN в течение режима готовности, GGSN используется в качестве буфера пакетов данных. GGSN сохраняет данные абонента для активных MS/UE и выполняет функции обеспечения секретности, такие как система защиты доступа и фильтрация.

3.5.7 Элементы базовой сети (CN) - Регистры

3.5.7.1 Домашний регистр (HLR)

Домашний регистр (HLR) является независимым элементом базовой сети до и включая версию 4. В сети версии 5 HLR заменяется HSS (сервер абонентов домашней сети), который является расширенным вариантом HLR. HLR включает в себя всю административную информацию по каждому абоненту, зарегистрированному в определенной сети, информацию о разрешенных услугах и текущем местоположении мобильной станции. Местоположение мобильной станции обычно представляется в форме адреса сигнализации гостевого регистра (VLR), связанного с MS. Логически существует один HLR на сеть, хотя он может быть реализован как распределенная база данных.

HLR обеспечивает следующие функциональные возможности:

· Поддержка элементов в домене PS, таких как SGSN и GGSN через интерфейсы Gr и Gc. Это необходимо для того, чтобы обеспечить доступ абонента к услугам области PS

· Поддержка элементов в домене CS, таких как MSC/сервер MSC, через интерфейсы C и D. Это необходимо для того, чтобы обеспечить доступ абонента к услугам домена CS и роуминг в традиционных сетях GSM/домене CS сети UMTS.

3.5.7.2 Сервер абонентов домашней сети (HSS)

Рисунок 3.12 - HSS - расширенный вариант HLR

В сети UMTS версии 5 HSS заменяет HLR. HSS является расширенным вариантом HLR и включает все функциональные возможности HLR плюс дополнительные функции для поддержки функций IM подсистемы IP-мультимедиа (IMS).

HSS является общим элементом доменов PS и CS. HSS - это основная база данных для заданного пользователя и содержит информацию, связанную с подпиской, чтобы поддерживать сетевые компоненты, обрабатывающие вызовы/сеансы, например, поддержка серверов управления соединениями для выполнения процедур маршрутизации/роуминга путем решения взаимозависимостей аутентификации, авторизации, разрешение присваивания имен/ адресации и определения местоположения.

Сеть UMTS может включать один или несколько HSS в зависимости от количества абонентов подвижной связи, пропускной способности оборудования и организации сети.

В HSS предусматриваются следующие функциональные возможности:

· Функциональные возможности IM для обеспечения поддержки управляющих функций IMS, таких как функция управления состоянием соединения (CSCF). Это необходимо для обеспечения доступа абонента к услугам подсистемы IM CN

· Расширенное множество функций HLR, требующееся для домена PS

· Расширенное множество функций HLR, требующееся для домена CS, если требуется обеспечить доступ абонента к домену CS или обеспечить роуминг в традиционных сетях GSM/домене CS сети UMTS.

HSS включает следующую информацию, относящуюся к пользователю:

· Информация идентификации пользователя, нумерации и адресации

· Информация по обеспечению защиты пользователя

o Информация управления доступом к сети для аутентификации и авторизации

· Информация о местоположении пользователя на межсистемном уровне

o HSS обеспечивает регистрацию пользователей и сохраняет информацию о местоположении на межсистемном уровне и др.

· Информация о профиле пользователя (т.е. установки параметров для определенных целей)

3.5.7.3 Гостевой регистр (VLR)

Гостевой регистр содержит выборочную административную информацию, полученную от HLR, необходимую для управления соединением и предоставления подписанных услуг каждому абоненту подвижной связи, находящемуся в настоящий момент в зоне местоположения (LA), управляемой VLR. Каждый раз при выполнении MS роуминга в новой LA гостевой регистр, охватывающий эту LA, информирует HLR о новом местоположении абонента. Затем HLR информирует VLR об услугах, доступных данному абоненту. VLR также управляет процессом присваивания TMSI.

Регистры HLR и VLR вместе с MSC обеспечивают возможности маршрутизации вызовов и роуминга в сети. В большинстве реализаций VLR интегрирован с MSC, а в UMTS версии 4 будет являться частью сервера MSC.

3.5.7.4 Центр аутентификации (AuC)

Центр аутентификации - это защищенная база данных, которая включает в себя индивидуальные идентификационные ключи абонентов (которые также включены в SIM) и предоставляет данные абонента в HLR и VLR (через HLR), используемые для аутентификации (проверки подлинности) и шифрования соединений.

3.5.7.5 Регистр идентификации оборудования (EIR)

Регистр EIR - это база данных, которая включает в себя перечень всего оборудования, действующего в сети подвижной связи, и в которой каждая MS идентифицируется с помощью IMEI. Идентификатор IMEI помечается как неправильный, если был представлен отчет о краже мобильной станции или если MS несанкционированного типа.

3.5.8 Подсистема IP-мультимедиа (IMS)

Рисунок 3.13 - Подсистема IP-мультимедиа

Подсистема IMS является основным отличием сети UMTS версии 4 от версии 5. IMS включает все элементы CN для обеспечения мультимедийных услуг. Услуги IP-мультимедиа (IM) базируются на возможности управления сеансом, определенной Рабочей группой инженерных проблем Интернета (IETF). Услуги IM вместе с мультимедийными носителями используют домен PS - возможно включая эквивалентный набор услуг в соответствующем подмножестве услуг CS.

Подсистема IMS позволяет операторам PLMN предлагать мультимедийные услуги своим абонентам, базируясь на встроенных приложениях, услугах и протоколах Интернета.3GPP не стремиться стандартизировать такие услуги в пределах IMS. Цель состоит в том, чтобы эти услуги были развернуты операторами PLMN и независимыми поставщиками (посредниками), включая услуги в пространстве Интернета, использующие механизмы, обеспечиваемые Интернетом и IMS. Подсистема IMS должна обеспечить для пользователей радиосвязи конвергенцию и доступ к различным технологиям: телефония, видео, передача сообщений, передача данных и технологии на базе web, а также объединить развитие Интернета с развитием подвижной связи.

Далее описываются специфические функциональные элементы IMS.

· CSCF, который играет три роли:

§ Полномочный (Proxy) - CSCF (P-CSCF) - это первая контактная точка для UE в пределах IMS. Функция управления стратегией (PCF) является логическим элементом P-CSCF

§ Опрашивающий CSCF (I-CSCF) - это контактная точка в пределах сети оператора для всех соединений IMS, предназначенных пользователю этого конкретного сетевого оператора

§ Обслуживающий CSCF (S-CSCF) выполняет услуги управления сеансом для UE

· Функция управления шлюзом среды (MGCF) выполняет преобразование протоколов между ISUP (подсистема пользователей ISDN) и протоколами управления соединениями IMS (например, преобразование ISUP/SIP (протокол инициирования сеанса))

· Функция множества ресурсов (MFR) выполняет функции коллективных соединений и проведения мультимедийных конференций

· Шлюз среды IP-мультимедиа (IM-MGW) завершает каналы-носители из сети с коммутацией каналов и потоки мультимедиа из сети с коммутацией пакетов. Шлюз IM-MGW может поддерживать преобразование среды, управление носителем и обработку загрузки (например, кодек, эхо-компенсатор, мост конференц-связи)

4. Подсистема базовых станций

4.1 Состав и функциональное назначение компонентов подсистемы базовой станции

Подсистема Базовых Станций (ПБС, англ. Base Station Subsystem, BSS) - один из основных элементов системы подвижной радиотелефонной связи, ответственный за передачу голосового и сигнального трафика между мобильным терминалом абонента и подсистемой сети и коммутации, GSM core network. ПБС занимается кодировкой голосовых каналов, назначением радиоканалов телефонным терминалам, функциями пэйджинга, контролем качества передачи данных, осуществляет приём и передачу сигналов в воздушной среде и выполняет множество других задач, связанных с функционированием сети.

Подсистема базовой станции включает:

· базовую приемопередающую станцию BTS (Base Transceiver Station);

· контроллер базовой станции BSC (Base Station Controller);

· блок транскодирования и адаптации скоростей (Transcoder and Rate Adaption - TRAU).

Каждый из перечисленных элементов отвечает за решение определенных задач по обеспечению мобильной связи в рамках набора функций подсистемы базовой станции. На рисунке 1 показано местоположение BSS в наземной сети мобильной связи общего пользования (Public Land Mobile Network - PLMN).

Базовая приемопередающая станция (BTS) является интерфейсом между мобильной станцией и сетью и обеспечивает функции передачи и приема радиосвязи в соте.

Контроллер базовой станции (BSC) обеспечивает управление базовыми станциями (BTS) и их ресурсами и выполняет функции коммутации в BSS, осуществляя подключение радиоканалов, которые предоставляются мобильным абонентам, к ИКМ-каналам для связи базовых станций с центром коммутации мобильной связи (MSC).

Транскодер (ТС) обеспечивает транскодирование и адаптацию скоростей, поскольку цифровые потоки в радиоканалах отличаются по способу кодирования и скорости передачи от цифровых ИКМ - потоков, с помощью которых осуществляется связь между BSS и MSC.

Рисунок 4.1 - Местоположение BSS в наземной сети мобильной связи

Эти компоненты связываются внутри BSS подсистемой передачи (TSS), которая обеспечивает физический уровень и поддержку уровня линии передачи данных для внутренних интерфейсов. BSS контролируется центром эксплуатации и техобслуживания радиосвязи (OMC-R). На рисунке 2 приведена общая структура BSS.

Рисунок 4.2 - Подсистема базовой станции

Базовая приемопередающая станция (BaseTransceiverStation - BTS). BTS поддерживает интерфейс радиосвязи со станциями MS под контролем BSC.

4.2 Функции подсистемы базовой станции

BSS взаимодействует с тремя внешними компонентами:

· NSS через интерфейс А;

· MS (Mobile Station) через воздушный Air интерфейс;

· OMC-R через интерфейс BSS/OMC-R.

Независимо от конкретной реализации каждая из перечисленных подсистем выполняет стандартный набор функций по обеспечению мобильной связи.

Подсистема базовой станции (BSS) обеспечивает все функции, связанные с радиоканалом и отвечает за управление радиосетью. BSS обеспечивает зону действия радиосвязи для абонентов GSM/DCS в определенной географической области, включающую множество сот. Главной задачей BSS является организация и поддержка каналов сигнализации и трафика между мобильной станцией MS (MobileStation) и центром коммутации (NSS). В связи с этим BSS выполняет несколько наиболее важных задач.

· Контроль за радиоканалом

В GSM сети подсистема базовой станции - это часть сети, ответственная за радиоресурсы, то есть за назначение радиоканала и качество радиосоединения.

· Обеспечение синхронизации

В сети используется иерархический принцип синхронизации, который означает, что мобильный коммутатор MSC (MobileServicesSwitchingCentre) управляет контроллерами базовых станций BSC (BaseStationController), а BSC далее осуществляет синхронизацию базовых радиопередающих станций - BTS (BaseTransceiverStation), связанных со своими BSC. Внутри подсистемы базовой станции контроль над синхронизацией выполняет BSC. Если цепь синхронизацииработает некорректно, звонки будут прерываться, а качество связи может оказаться хуже требуемого, что в конечном итоге, приведет к невозможности установления соединения.

· Поддержка сигнализации по радио - и А-интерфейсу

Для того чтобы установить соединение, MS должна иметь соединение для передачи сигналов управления через BSS.

· Установление соединения между MS и NSS

BSS соединяется внешними интерфейсами: радио - (Air) с мобильной станцией и А-интерфейсом и подсистемой коммутации. До осуществления вызова должно быть установлено соединение между мобильной станцией и сетью через эти два интерфейса, т.е. должно быть установлено сигнальное соединение или трафик (данные, речь).

· Управление мобильностью

Управление мобильностью в BSS главным образом включает различные случаи переключений, связанных с мобильностью абонентов.

· Речевое транскодирование

Используется для транскодирования и адаптации скоростей в сети GSM.

Рассмотрим каждый из элементов BSC более подробно.

4.3 Базовая станция, Base Transceiver Station

Базовая станция (БС, англ. Base Transceiver Station, BTS) включает в себя приёмо-передающие антенные устройства, оборудование для ретрансляции радиосигнала (Трансивер), блоки шифрования данных. БС обслуживает отдельный участок сети с помощью нескольких нацеленных в различные участки сектора трансиверов (TRX), осуществляющих вещание на разных частотах. Руководит работой БС Контроллер Базовой Станции (КБС, англ. Base Station Controller, BSC) посредством функционального блока управления базовой станцией (англ. Base Station Control Function, BCF), который может быть выполнен как отдельный элемент, или же как составная часть трансивера. Этот блок связан посредством служб управления и эксплуатации (англ. Operations and Maintenance, O&M) с системой управления сети (англ.network Management System, NMS), и контролирует состояние каждого трансивера с помощью библиотеки команд.

Перечислим основные функции базовой станции.

· Функция приема /передачи сигнализации и трафика

Большинство так называемых типов сигнализации call и non-call необходимы для нормальной работы системы. Например, при включении MS, еще до получения и осуществления вызовов, необходимо отправить и получить большое количество управляющей информации от сети (а именно от VLR). Примерами использования сигнализации в мобильной сети являются этапы установления и завершения звонка, момент переключения на новый канал во время сеанса связи, когда информация управления используется для того, чтобы информировать MS о необходимости выполнить хэндовер, и позже, когда MS посылает сообщение в направлении uplink, извещая сеть, что хэндовер завершен.

· Шифрование

Как BTS так и MS должны позволять шифровать и расшифровывать информацию для того, чтобы защищать передаваемые по воздушному интерфейсу речь и данные. В зашифрованном виде передается:

o абонентская информация, такая, как IMSI;

o пользовательские данные;

o SMS;

o номера вызываемого и вызывающего абонентов.

Возможны три различных режима шифрования, использование которых зависит от метки класса MS и пропускной способности BTS:

o шифрование, используя алгоритм А5/1;

o шифрование, используя алгоритм А5/2;

o отсутствие шифрования.

В GSM определены два алгоритма шифрования. При этом как MS, так и BTS должны иметь одинаковую способность шифрования.

· Обработка речи

Обработка речи относится к функциям, которые BTS выполняет для того, чтобы гарантировать минимально возможную вероятность ошибки соединения MS - BTS. Обработка речи включает такие функции, как речевое кодирование (цифровой сигнал в аналоговый в направлении downlink и наоборот), канальное кодирование (для защиты от ошибок), перемежение и burst - форматирование (организация временных интервалов).

· Разнесение антенн

Разнесение антенн обеспечивает защиту от многоканального замирания. Оно используется для улучшения характеристики радиоканала на восходящей линии связи в конфигурациях больших сот.

Антенное разнесение дублирует приемную антенну и канал приема вплоть до устройства выбора кадра (Frame Unit - FU). FU использует пакет данных, который имеет меньше ошибок. Это увеличивает диапазон MS низкой мощности, позволяет увеличивать размеры соты и снижает инвестиции в инфраструктуру. Результатом разнесения антенн является улучшение сигнала по сравнению с одним принимающим каналом на 2.0-6.1 дБ. Поэтому антенное разнесение является стандартной возможностью мини и стандартного исполнения BTS.

· Управление мощностью радиосвязи

Управление мощностью радиосвязи (Radio Power Control - RPC) обеспечивает динамический баланс качества различных одновременных сигналов радиопередачи внутри соты и препятствует чрезмерным помехам со стороны сигналов других сот. Баланс поддерживается посредством контроля выходного уровня мощности для установления баланса между уровнем мощности приема и качеством приема. Настройка мощности в обоих направлениях радиолинии между MS и BTS происходит непрерывно. Настройка мощности BTS и MS находится под контролем BSC. Регулировка мощности BTS может осуществляться в пределах диапазона 30 дБ с шагом 2 дБ. RPC улучшает эффективность спектра посредством ограничения внутрисистемных помех. Оно увеличивает также автономию MS посредством экономии энергии батарей.

Причинами для изменения уровня мощности MS являются:

слишком высокий или низкий уровень радиосигнала восходящей линии связи;

слишком высокое или низкое качество восходящей линии связи.

Аналогично, причинами для изменения уровня мощности BTS являются:

слишком высокий или низкий уровень радиосигнала нисходящей линии связи;

слишком высокое или слишком низкое качество нисходящей линии связи

· Скачкообразная перестройка частоты

Скачкообразная настройка частоты обеспечивает частотное разнесение и разнесение источника помех. Скачкообразная настройка частоты усредняет эффекты замирания сигнала посредством использования для передачи одного канала в разные моменты времени разных частот. Препятствия, такие, как здания, производят замирание посредством отражения сигнала не в фазе с главным сигналом. На каждой частоте глубина замираний различна.

Скачкообразная перестройка частоты изменяет частоту временного интервала канала трафика (Traffic Channel - ТСН) от одного TDMA - кадра (Time Digital Multiplex Access) к другому в заранее заданной группе частот, называемой группой скачкообразной перестройки частоты. Каждый пакет данных передается на различной частоте внутри группы скачкообразной перестройки частоты, в соответствии с алгоритмом скачкообразной перестройки частоты (всего 217 скачков в секунду).

Алгоритм скачкообразной перестройки частоты может быть случайным или циклическим. Последовательность скачкообразной перестройки частоты является одинаковой для частот восходящей и нисходящей линий связи. Алгоритм смены частоты передается по каналу (BoardControlChannel - BCCH), который не использует смену частоты и всегда передается на частоте базового канала.

Информация, передаваемая через воздушный интерфейс, подвергается помехоустойчивому кодированию, затем данные разбиваются на пакеты. В случае скачкообразной перестройки частоты радиосвязи, все временные интервалы блока кадра (FU) всегда посылаются на один и тот же блок несущей, который выполняет скачок по частотам. При этом BTS может производить скачки по большему количеству частот, чем количество блоков несущей (CarrierUnit - CU).

Базовые станции вооружены оборудованием, способным модулировать сигналы физического уровня среды передачи информации; поколение 2G+ сотовых сетей использует в своей работе типовую модуляцию GMSK, функции в сетях EDGE требуют осуществления дополнительных модуляций по алгоритму 8-PSK.

Антенные сумматоры, комбинаторы направляют нагрузку на одну антенну от нескольких отдельных трансиверов, при этом степень сжатия зависит от комбинируемого числа. Один сумматор может поддерживать до восьми трансиверов.

Использование чередования несущей частоты, FHSS часто применяется для повышения производительности базовых станций и ёмкости сети; метод подразумевает собой ускоренное чередование нагрузки между несколькими трансиверами. Между трансиверами и мобильными терминалами сектора идёт обмен различными последовательностями, и их быстрое чередование позволяет осуществлять постоянное нахождение в одном секторе мобильных терминалов, использующих разную несущую.

Принципы работы трансиверов построены в соответствии со стандартами технологии GSM, которые подразумевают использование восьми временных каналов TDMA. Трансиверы могут увеличить нагрузку на эту ёмкость путём вещания дополнительных услуг БС, которые позволяют мобильным терминалам идентифицировать сеть и получать туда доступ. Этот служебный трафик передаётся по каналу BCCH (Broadcast Control Channel).

Выделение секторов, Sectorisation

Использование узконаправленных антенн на базовых станциях делает возможным выделение нескольких секторов в пределах одной соты. Ширина диаграммы направленности таких антенн варьируется в пределах от 65° до 85°. Это условие позволяет повысить ёмкость сети (на каждой частоте может одновременно работать до восьми голосовых каналов), однако получить все преимущества этой технологии мешает явление интерференции волн, что заставляет выделять в каждом направлении лишь ограниченное число рабочих частот. Типовым является использование в одном секторе двух антенн при условии наличия не менее десяти диапазонов рабочих частот. Это позволяет операторам связи преодолеть эффект затухания сигнала, являющегося следствием таких физических явлений как, например, многолучевой приём, а усиление сигнала на выходе антенны позволяет поддерживать баланс между уровнем входящего и исходящих сигналов.

4.4 Контроллер базовых станций BSC

Контроллер базовых станций (BSC) служит для управления и обмена данными группы базовых станций, при этом число элементов группы может варьироваться от 10 до 100. Этот блок руководит процессом назначения радиоканалов, принимает контрольную информацию от телефонных терминалов, контролирует процесс передачи данных от одной БС до другой (в случае, если обе БС подчиняются данному контроллеру, соединения с БС других контроллеров осуществляет подсистема сети и коммутации MSC). Ключевой функцией контроллера является концентрация: преобразование различных потоков низкой ёмкости (и относительно низким сжатием) из базовых станций в гораздо меньшие по объёму схожие цифровые потоки путём большего сжатия данных, и направить их в подсистему сети и коммутации MSC. В конечном итоге, типовая структура сотовой сети представляет собой распределённую сеть контроллеров БС, окружённых базовыми станциями и объединённых в крупные сайты под контролем коммутаторов MSC.

Несомненно, что функции контроллера нельзя свести только к управлению базовыми станциями. Развитие технологий позволяет разработчикам оборудования превращать этот элемент в полноценный коммутационный центр, связанный посредством системы сигнализации ОКС № 7 с центром коммутации сотовой подвижной связи, а для соединения с Интернет - с подсистемой GPRS. Функция обмена данными с Подсистемой Поддержки (Operation Support Subsystem, OSS) делает этот элемент незаменимым при осуществлении мониторинга состояния сети.

Большинство контроллеров, построенных с использованием архитектуры распределения вычислений, позволяющей сохранять устойчивость при большом количестве некорректно работающих элементов, гарантируют работоспособность порой в самых критических условиях.

База данных обо всех сайтах сети, информация о рабочих частотах, списки переменных несущих, уровни мощности оборудования, карта охвата территории - всё это хранится в памяти контроллера базовых станций. Эта информация является незаменимой при планировании, строительстве и эксплуатации сети, помогая контролировать уровень распространения сигнала и передачу трафика.

4.5 Транскодер, Transcoder

Несмотря на то, что транскодирование (уплотнение и обратное разуплотнение потока данных) является типовой функцией контроллера, некоторые производители коммуникационного оборудование предлагают это решение в качестве отдельного элемента сети со своим собственным интерфейсом. Более функциональную модель этого блока можно встретить под названием TRAU (Transcoder and Rate Adaptation Unit). Его функция заключается в конвертировании голосовых данных между форматами GSM (RPE-LPC) и более ранним PCM (рекомендация Консультативного комитета по связи и телеграфии под номером G.711). Скорость одного потока в этих форматах различна (для PCM это 64 кбит/с, для GSM - 13 кбит/с), потому этот элемент сети также выполняет функцию задержки, что позволяет производить перекодировку восьмибитных пакетов PCM в блоки GSM длительностью в 20 мс, сжимать голосовые каналы из 64 килобитных, распространяющихся по каналам связи, в 13 килобитные, которые можно передавать через воздушную среду. Некоторые сети используют сжатие 32 кбит/с по технологии ADPCM вместо 32 килобитной PCM, и в данном случае TRAU также выполняет конвертирование.

Так или иначе, в архитектуре таких производителей телекоммуникационного оборудования как Siemens и Nokia, транскодер является отдельно опознаваемой независимой подсистемой, которая может быть легко интегрирована с ЦК СПС, а Ericsson в некоторых своих решениях делает эти элементы даже более взаимосвязанными, чем ЦК СПС и КБС: это позволяет снизить объём служебного трафика.

4.6 Блок управления пакетами, Packet Control Unit

Блок управления пакетами (англ. Packet Control Unit, PCU) является более поздним добавлением в стандарт GSM. Он выполняет часть функций, схожих с задачами контролера базовых станций, но для сети передачи данных. Распределение каналов между передачей данных и голосовыми данными относится к компетенции базовых станций, но как только канал передачи данных назначен - он переходит под контроль PCU.

Этот блок может размещаться как на площади базовой станции, так и внутри КБС, в настоящий момент имеются решения с размещением этого блока в пределах подсистемы управления GPRS.

Как можно увидеть, подсистема базовых станций - самая большая по количеству элементов часть всей сети по сравнению с подсистемой коммутации и центром технического обслуживания. За всеми элементами необходимо следить, а в случае возникновения неполадок - локализовать и устранить. При больших количествах оборудования и параметров очень тяжело найти участок, который вызывает нестабильность в работе системы.

Вся информация находится в разрозненном виде. Обработка этой информации, получаемая от элементов сети, происходит в ручном режиме, а также отсутствует возможность сравнения параметров нескольких узлов сети. Все эти факторы крайне отрицательно влияют на скорость технического обслуживания базовых станций. Создание единой базы данных обо всех базовых станциях (оборудования, параметров и т.д.) и удобного интерфейса для отображения позволит повысить скорость и качество технического обслуживания базовых станций, а также позволит предотвращать подобные ошибки в дальнейшем.

5. Создание информационной системы

5.1 Обзор СУБД

Система управления базами данных (СУБД) - совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.

Основные функции СУБД

· Управление данными во внешней памяти (на дисках);

· Управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

· Журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

· Поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно, современная СУБД содержит следующие компоненты:

· ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти, и журнализацию;

· процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных, и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода;

· подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД;

· а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Классификация СУБД

ь по модели данных

· иерархические

· сетевые

· реляционные

· объектно-ориентированные

ь по степени распределенности

· локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере);

· распределенные СУБД (части СУБД размещаются на двух и более компьютерах).

ь по способу доступа к БД

· файл-серверные

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. СУБД располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на центральный процессор сервера. Недостатки: потенциально высокая загрузка локальной сети; затрудненность централизованного управления; затрудненность обеспечения таких важных характеристик, как высокая надежность, высокая доступность и высокая безопасность. Применяются чаще всего в локальных приложениях, которые используют функции управления БД.

На данный момент файл-серверная технология считается устаревшей.

Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.

· клиент-серверные

Клиент-серверная СУБД располагается на сервере вместе с БД и осуществляет доступ к БД непосредственно, в монопольном режиме. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной СУБД централизованно. Недостаток клиент-серверных СУБД состоит в повышенных требованиях к серверу. Достоинства: потенциально более низкая загрузка локальной сети; удобство централизованного управления; удобство обеспечения таких важных характеристик, как высокая надежность, высокая доступность и высокая безопасность.

Примеры: Oracle, Firebird, Interbase, IBM DB2, Infornix, MS SQL Server, Sybase Adaptive Server Enterprise, Postgre SQL, MySQL, Cache, ЛИНТЕР.

· встраиваемые

Встраиваемая СУБД - СУБД, которая может поставляться как составная часть некоторого программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. Встраиваемая СУБД предназначена для локального хранения данных своего приложения и не рассчитана на коллективное использование в сети. Физически встраиваемая СУБД чаще всего реализована в виде подключаемой библиотеки. Доступ к данным со стороны приложения может происходить через SQL либо через специальные программные интерфейсы.

Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, FireBird Enbedded, Sav Zigzag, Microsoft SQL Server Compact, ЛИНТЕР.

После сравнения популярных СУБД по надежности, безопасности и многим другим параметрам для создания всей структуры была выбрана СУБД от компании Microsoft под названием Microsoft SQL Server. Данная система управления широко распространена и активно используется не только в отрасли связи, но и во многих других отраслях, и будет использована для создания базы данных.

5.2 Проектирование базы данных

5.2.1 Постановка задачи и определение требований

Целью разработки информационной системы является создание программы, в которой будут представлены:

• Хранение информации о базовых станциях

• Поиск базовых станций по параметрам

• Отображение всей информации о базовой станции с возможностью сравнения параметров от нескольких базовых станций

• Загрузка информации в автоматическом режиме

Создание программы, удовлетворяющей следующим требованиям:

наличие удобного пользовательского интерфейса;

простота распространения и сопровождения программного продукта;

возможность использования программы без дополнительных навыков пользователя;

возможность быстрого расширения программы.

В общем виде база данных (БД) - это совокупность данных, предназначенная для машинной обработки.

Преимущества БД:

• скорость доступа к данным;

• полная доступность данных;

• обеспечение безопасности данных (защита от несанкционированного доступа);

• обеспечение целостности (правильности) данных.

При проектировании базы данных должно быть обеспечено хранение всех данных, определенных при анализе предметной области. Кроме этого необходимо исключить избыточность данных, т.е. не допустить дублирования данных.

В процессе проектирования базы данных различаются следующие этапы:

• анализ предметной области;

• концептуальное моделирование;

• логическое моделирование;

• физическое проектирование.

5.2.2 Анализ предметной области и концептуальное моделирование

Анализ предметной области - это анализ части реального мира, который относится к решаемой задаче. В поставленной задаче необходимо определить взаимосвязь объектов предметной области.

Для анализа предметной области была выбрана компания ОАО "МТС".

Во время прохождения преддипломной практики было выявлено, что у каждой базовой станции существует свое логическое имя, позволяющее отличить ее от сотен других станций. Также существуют дата ввода в эксплуатацию, набор оборудования, параметров и лицензий. Лицензия на базовой станции - набор функций, позволяющий получить доступ к определенным закрытым возможностям, которые были заложены производителем оборудования.

Каждая лицензия имеет свой набор параметров, позволяющий проводить тонкую настройку оборудования для достижения наилучших показателей качества.

Следующим этапом проектирования базы данных является концептуальное моделирование данных. Это первичное описание предметной области об информации, которая хранится в проектируемой базе данных. Одна из наиболее распространенных концептуальных моделей данных - модель "Сущность - связь" (или ER-модель). Основными понятиями ER - модели являются сущность, атрибут, связь. Следовательно, при разработке ER-моделей необходимо получить:

Список сущностей предметной области.

Список атрибутов каждой сущности.

Описание взаимосвязей между сущностями.

Сущность - это класс однотипных объектов, информация о которых должна сохраняться, быть доступной и иметь определенное имя. Согласно анализу предметной области в решаемой задаче присутствуют следующие сущности:

· Базовые станции

· Лицензии

· Параметры

· Оборудование

Экземпляр сущности - это конкретный представитель данной сущности. Например, представителем сущности "Обращения абонентов" является общая информация о конкретном обращении определенного абонента.

Атрибут сущности - это именованная независимая характеристика, являющаяся определенным свойством сущности.

Атрибутами для сущности "Базовые станции" является следующее:

· Номер по порядку

· Серийный номер

· Дата ввода

Атрибутами для сущности "Лицензии" является следующее:

· Код лицензии

· Время жизни

· Описание

Атрибутами для сущности "Параметры" является следующее:

· Код

· Значение

· Описание

Атрибутами для сущности "Оборудование" является следующее:

· Тип

· Производитель

· Расположение

· Данные

· Дата ввода в эксплуатацию

Следующий этап концептуального проектирования базы данных - определение взаимосвязей между сущностями.

Связь - это ассоциация, поясняющая отношения между сущностями. Каждая связь может иметь один из следующих типов связи по значности.

Связь "один к одному" означает, что одному экземпляру первой сущности соответствует один экземпляр второй сущности.

Связь "один ко многим" означает, что одному экземпляру первой сущности соответствует несколько экземпляров второй сущности, но не наоборот.

Связь "многие ко многим" означает, что нескольким экземплярам первой сущности соответствует несколько экземпляров второй сущности и наоборот.

Каждая связь может иметь один из следующих типов связи по ассоциативности: обязательная, необязательная и возможная.

Анализируя отношения сущностей между собой, определяются следующие виды связей, указанные в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Виды связей между сущностями

Сущности

Тип связи

Тип связи по ассоциативности

"Базовые станции" - "Оборудование"

Один-ко-многим

Обязательная

"Базовые станции" - "Параметры"

Один-ко-многим

Обязательная

"Базовые станции" - "Лицензии"

Один-ко-многим

Обязательная

Результатом концептуального моделирования является отображение всех сущностей, атрибутов и связей в виде ER-диаграммы, представленной на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - ER-диаграмма

5.2.3 Логическое моделирование данных

После построения ER-диаграммы наступает этап логического моделирования данных. При логическом моделировании происходит окончательное определение структуры данных, определяются ограничения, накладываемые на эти данные, целью которых является обеспечить целостность данных. Наиболее распространенной моделью данных является реляционная модель. В этой модели данных каждая сущность представляется в виде таблицы.

Логическое моделирование заключается в переходе от ER-диаграммы к взаимосвязанным таблицам. Этот переход состоит из следующих шагов:

преобразование сущностей:

• каждая простая сущность становится таблицей;

• каждый атрибут становится столбцом таблицы;

• уникальный идентификатор сущности становится ключом таблицы.

преобразование связи:

• сущности, связанные обязательной связью "один к одному" можно объединить в одну таблицу.

• связи типа "один к одному" возможные и связи типа "один ко многим" реализуются путем переноса ключевых атрибутов таблиц соответствующих сущностей, стоящих со стороны "один" в таблицы соответствующих сущностей, стоящих со стороны "многие";

• связи типа "многие ко многим" реализуются при помощи промежуточных таблиц содержащих ключевые атрибуты связываемых таблиц в качестве внешних ключей.

В результате моделирования получаем таблицы для хранения данных.

Заключительным шагом в проектировании БД является создание таблиц (баз данных) в конкретной СУБД.

Результат физического проектирования на выбранной СУБД представлен на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Результат физического проектирования (фрагмент)

Поясним названия таблиц:

- BS_list - список базовых станций;

- license_list, CapacityKeys и FeatureKeys - результат декомпозиции (разбиения) сущности "Лицензии";

- DataRBSLocalCell и NodeBFunction - результат декомпозиции (разбиения) сущности "Параметры".

5.3 Интерфейс

Эффект от внедрения программного продукта зависит от качества программного интерфейса. Интерфейс человек-компьютер - это среда, через которую пользователь взаимодействует с системой.

Для оценки интерфейса существуют несколько критериев. Все они охватывают три основных аспекта:

простота освоения;

быстрота достижения целей задачи, решаемой с помощью системы;

субъективная удовлетворенность при эксплуатации системы.

Структура диалога является основой для классификации интерфейса человек-компьютер.

Традиционно выделяют четыре основные структуры типов:

- вопрос-ответ;

- меню;

- панель инструментов;

- экранных форм.

Разработка интерфейса использует алгоритм, представленный на рисунке 5.3, работа которого соответствует типу интерфейса человек-компьютер "меню".

Рисунок 5.3 - алгоритм функционирования интерфейса.

Для разработки интерфейса использованы web-технологии, а именно язык программирования PHP, который имеет следующие преимущества:

· подключение к серверам баз данных, выборка, запись, удаление и изменение записей;

· большой набор функций для обработки данных;

· возможность программирования собственных процедур и функций для уменьшения объема кода, отвечающего за отображение информации на экран.

6. Инструкция пользователя

6.1 Требования к аппаратной части и установка системы

Для нормальной эксплуатации информационной системы в качестве клиентской части необходимо иметь персональный компьютер (ПЭВМ) типа IBMPC, обладающий следующими характеристиками:

процессор Pentium III - совместимый процессор с тактовой частотой 1GHz;

не менее 256 Мбайт оперативной памяти;

монитор с разрешением 1024x768 или выше

Необходимым требованием является работа ПЭВМ под управлением операционной системы Windows 2000 и выше. Кроме этого обязательным условием служит наличие на компьютере интернет-обозревателя (браузера) Internet Explorer или любого другого из существующих на сегодняшний день.

Для серверной части информационной системы необходимо наличие установленных версий СУБД Microsoft SQL Server 2008 и web-сервера Apache (для серверов на платформе Windows) или ngnix (на Unix-систем), на которые происходит установка и настройка базы данных и самой информационной системы.

Для быстрого доступа к данной системе можно создать ярлык в удобном для пользователя месте. Для этого необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши на пустом месте, в выпадающем меню выбрать "Создать" => "Ярлык". В появившемся окне ввести интернет-адрес, по которому находится информационная система (его можно узнать у администраторов сети). Нажать "Далее". В следующем окне в поле Имя ввести "Информационная система" и нажать "Готово".

6.2 Работа с информационной системой

Информационная система предназначена для отображения информации по базовым станциям, лицензиям, а также позволяет загружать данные в базу.

Для начала работы с программой, необходимо щелкнуть левой клавишей мыши ярлык на рабочем столе "Информационная система". После его запуска на экране появится меню рисунок 6.1.

Рисунок 6.1 - Главное окно

В нем выбрать тип работы:

· работать с базовыми станциями (BaseStations);

· работать с лицензиями (Licenses);

· загрузить информацию из файла в базу данных (Upload)

При выборе лицензий появится соответствующее окно (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 - Список присутствующих в системе лицензий

В данном окне показано, какие лицензии присутствуют во всей подсистеме BSS. Весь список представлен в виде таблицы, где столбец ID обозначает идентификационный номер лицензии, столбец Description - краткое описание лицензии. Третий столбец отображает количество лицензий, которые были установлены в системе, но не были помечены как активные соответствующим параметром. Объясним описание некоторых лицензий.

Лицензия с номером CXC4020002 и описанием "FAJ121903; HSDPA16qam". Данная лицензия отвечает за высокоскоростную передачу пакетных данных в прямом направлении (от БС к абоненту) с использованием модуляции КАМ16 (HSDPA - High Speed Download Packet Access).

Лицензия с номером CXC4020012 и описанием "FAJ1211318; Support for 2x2 MIMO". Данная лицензия отвечает за поддержку технологии передачи информации MIMO (Multiple Input Multiple Output) - множественный вход - множественный выход.2х2 означает, что используются два входа и 2 выхода. Данная технология позволяет передавать информацию с более высокой скоростью за счет использования нескольких антенн, причем каждая антенна передает разные фрагменты информации. На приемной стороне получение информации происходит по аналогичному принципу - разные антенны принимают разные части информации.

Каждый номер лицензии сделан в виде ссылки, перейдя по которой можно увидеть одно из трех сообщений:

· список базовых станций, где параметр, отвечающий за работу данной лицензии, выключен (есть число, отличное от нуля - рисунок 6.3);

· выбранная лицензия активирована на всех базовых станциях, присутствующих на данный момент в базе данных (рисунок 6.4)

· поиск базовых станций недоступен по причине отсутствия связи между выбранной лицензией и параметром, отвечающим за его работу (рисунок 6.5)

Если в главном окне выбрать базовые станции, то появится список доступных по базе данных базовых станций, названия которых также выполнены в виде ссылок. Выбрав одну из базовых станций, можно увидеть всю информацию о ней - установленные на ней лицензии, параметры (рисунок 6.6). Такой же результат можно получить, если перейти по ссылке из желтой области рисунка 6.3.

Рисунок 6.3 - Выбрана лицензия с номером CXC4020002 (количество - 5)

Рисунок 6.4 - Выбрана лицензия с номером CXC4020008 (количество - 0)

Рисунок 6.5 - Выбрана лицензия с номером CXC4020020 (количество - неизвестно)

Рисунок 6.6 - информация о выбранной базовой станции

7. Анализ результатов эффективности использования информационной системы

Целью разработки информационной системы для повышения качества технического обслуживания базовых станций является возможность поиска и отображения информации о базовых станциях, где либо точно известно, либо предположительно имеются ошибки в конфигурировании данного узла связи.

С использованием данной информационной системы были проведены следующие операции:

· Обработка xml-файлов, полученных путем опроса базовых станций;

· Добавление информации из данных файлов в базу данных;

· Получение информации об интересующих пользователя данных.

7.1 Обработка и добавление данных в базу

Данная операция происходит в автоматическом режиме с определенной периодичностью, которую можно установить в зависимости от количества времени, необходимого на работу с базовой станцией - обновлять информацию с определенной периодичностью.

7.2 Анализ использования информационной системы

Данная система позволяет получать необходимую информацию быстрее, чем при использовании программных средств, полученных от производителя. Такая скорость обеспечивается тем, что при использовании данной информационной системы все данные уже находятся в базе и необходимо выбрать только необходимые. Использование программ от производителя не имеет такой возможности. Необходимо произвести подключение к коммутатору, отправить запрос на конкретную базовую станцию, получить ответ, обработать его и представить в наглядном виде пользователю. При этом отсутствует возможность сравнения параметров от нескольких базовых станций. Данный недостаток был устранен при разработке информационной системы.

Оба продукта можно использовать одновременно: информационную систему для поиска неисправностей, специализированную программу - для их устранения. До внедрения информационной системы поиск неисправностей занимал достаточно долгое время (до 30 минут) с учетом того, что известно, на какой именно базовой станции произошла неисправность и неизвестно, какой именно параметр надо исправить. В противоположном случае (известен параметр, но неизвестны базовые станции) данное время увеличивается до одного часа - полутора.

На рисунке 7.1 представлены графики, отображающие количество неисправностей, связанных с неправильной настройкой параметров после внедрения информационной системы.

Рисунок 7.1 - количество неисправной в БС и сотах

Несмотря на введение данной системы в эксплуатацию, количество неполадок остается примерно на одном уровне. Связано это с тем, каждый месяц вводят в строй новое оборудование, старое обновляется. Также причиной могут быть сбои в питании, зависание системы, после которого часть настроек может быть автоматически выставлены по умолчанию, отличные от тех, которые были установлены ранее. График, отражающий количество времени, необходимое на то, чтобы найти неисправность, изображен на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 - График зависимости времени поиска от месяца

7.3 Обобщение результатов анализа

Подобного рода информационные системы позволяют просматривать информацию о базовых станциях и в случае необходимости - исправлять неисправности еще до того момента, как это серьезно отразится на работе системы. Время, затрачиваемое на устранение неисправностей, занимает меньше времени, что позволяет сотрудникам все сэкономленное время отдать на выполнение других обязанностей.

8. Безопасность жизнедеятельности

Безопасность жизнедеятельности (БЖ) - это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение безопасности человека в среде обитания, сохранение его здоровья, разработку методов и средств защиты путем снижения влияния вредных и опасных факторов до допустимых значений, выработку мер по ограничению ущерба в ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени

Дипломный проект предполагает работу на компьютере, поэтому в данном разделе мы рассмотри вопросы охраны труда при работе с компьютером.

8.1 Характеристика опасных и вредных факторов.

Для многих людей основным рабочим инструментом в настоящее время является компьютер. Основной объем информации человек-оператор получает с помощью зрительного анализатора. Представление информации в удобном для восприятия виде осуществляется устройствами отображения. Между тем, согласно результатам исследований, существует ряд причин в результате действий которых, работа с компьютером попадает в разряд потенциально опасных для здоровья.

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены