CN103281713A - 一种4g基站天线工作状态实时监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种4G基站天线工作状态实时监控方法，发射天线处增设一个智能监测设备，当正常工作时，采用传感器采集相应的天线工作状态数据信息，并传送到智能监控设备的数据处理部分，进行必要的滤波整形，在变换成数字信息，分析这些数据后做出判断，检测天线是否正常工作。如果天线正常，那么智能监测设备不做反应，直到定时器T到来，智能监测设备自动发送心跳包给维护终端，证明自己在线工作正常；如果天线失常，智能监测设备立即将天线失常的参数以及基站天线地理位置传送到维护终端，找到出现异常的基站以及它可能出现异常的原因。本发明可以采用更为自动化的方式监控基站天线的工作情况，实现天线工作状态的智能监控。

Description

一种4G基站天线工作状态实时监控方法

技术领域

本发明属于通信领域，涉及一种基于4G（第四代移动通信）的移动通信技术，具体的说是一种4G基站天线工作状态实时监控方法。

背景技术

4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像且图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。4G通信中使用的天线，例如智能天线技术，如多端输入—多端输出系统 (MIMO)，可以扩展4G系统的性能，在移动高速数据应用领域给客户提供更高的数据荐吐量。MTMO系统在发射机和接收机端部采用了多天线技术来增加无线通道的容量。

通常环境下对基站的检测，采用的方法都比较费时，导致天线出现异常时，并不能及时的得知，更不能准确的知道哪里的天线出现了故障，所以需要一种实时的监测天线状态的方法，来保证对天线状态进行实时的掌握。同时由于目前为了保证手机用户的使用体验，4G基站的分布一般较为密集，这在提高了手机信号覆盖质量的同时，也为监控基站天线工作状态带来难度。极端情况下可能出现，某一基站天线失效，但是其周边天线可以替代它提供给手机用户满意的服务体验，但是要反应出基站的工作状态就比较困难了。

目前对于基站天线工作状态的监控技术中，有基于物联网应用的基站天线角度智能监控系统，该系统可为无线网络的精确规划和高效优化提供强有力的工具。该系统以M2M（Machine-to-Machine）协议为基础，利用传感模块采集天线角度信息，同时由高精度步进电机、减速驱动机构、高可靠性驱动电路等组成户外型精密数控伺服系统，以此控制天线角度。使用者利用手机、PC或其他终端，即可在一到两分钟内，在任何地方、任何时间内对基站天线下倾角和方位角进行智能控制调整，实时监测天线角度偏离告警信息，快速浏览天线角度信息。可以看出，目前4G天线基站的监控是有必要的，而且现有的技术方法只是监控了其工作角度，并没有对天线的其他工作特征进行有效的监控，一旦天线失效，这种角度的监控方法必然无法有效发现和上报这一状况。

综上所述，监控4G基站工作状态，尤其是其工作信号强度，并上报维护终端，有着现实的技术需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种4G基站天线工作状态实时监控方法，可以采用更为自动化的方式监控基站天线的工作情况，特别是对于特殊地理环境中基站的监控，并将基站天线工作信息传递给维护终端，实现天线工作状态的智能监控。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种4G基站天线工作状态实时监控方法，该方法通过在基站发射天线上增设的智能监测设备与维护终端以及维护中心数据平台之间的通信来进行基站天线工作状态的监控，该智能监测设备包括电磁传感器、温度传感器、风速传感器、加速度传感器、通信模块和GPS模块，该方法包含以下步骤：

㈠智能监测设备通过传感器采集天线状态数据，智能设备通过移动网络及时向维护中心数据平台上报异常信息；

㈡维护中心数据平台分析上报的数据，决定是否需要通知维护终端，如果需要就通过移动通信网络向前维护终端通报异常信息，并确定出现异常的基站的具体地理位置；

㈢维护终端获得该基站天线的地理位置和异常数据，运维人员找到出现异常的基站以及出现异常的原因。

该方法具体包含以下步骤：

㈠智能监测设备通过电磁传感器、温度传感器、风速传感器和加速度传感器分别采集天线的辐射信号强度、工作温度、风速以及加速度数据，并将这些采集数据进行滤波、降噪和A/D转换成数字采集数据；

㈡通过网管或者维护人员在维护中心数据平台上设定天线监测变量正常值的浮动范围；

㈢天线监测变量正常值的浮动范围设定完毕后，打开定时器T，开始接受智能监测设备传过来的数字采集数据，根据设定的浮动范围判定数字采集数据是否异常；

㈣如果数字采集数据没有异常，则转向判断定时器T是否过期，如果过期就向维护终端发送心跳包，并重设定时器T，然后再对数字采集数据进行监测；如果没过期，则继续对数字采集数据进行监测；

㈤如果数字采集数据有异常，说明天线可能异常，但此时并不确定天线一定异常，进入天线异常假定验证阶段；

㈥启动异常报警定时器T1，在T1时间内继续接受数字采集数据，判定数据是否异常，如果异常，则确认天线异常，清零异常报警定时器T1，下发告警短信，同时清零定时器T，并返回步骤㈡；

㈦如果在T1时间内再没有监测到异常数据，则认为先前的异常为偶发，天线异常假定解除，停止T1，查看定时器T的状态，定时器T过期则向维护平台发送心跳，没过期则并返回步骤㈡；

㈧维护中心数据平台将异常数据发送给维护终端，同时将智能监测设备中GPS模块获取的该基站天线的地理位置发送至维护终端，维护终端获得该基站天线的地理位置和异常数据，运维人员找到出现异常的基站以及出现异常的原因。

这样，在eNodeB发射天线处增设一个智能监测设备，该设备作为天线状态监控部件与天线装配在一起。当正常工作时，采用电磁传感器，温度传感器，风速传感器和加速度传感器，采集相应的天线工作状态数据信息。在维护中心数据平台中设置好了基站天线正常工作时这些参数的取值范围，一旦采集数据完成，这些采集到的值会被传送到智能监控设备的数据处理部分，进行必要的滤波整形，在变换成数字信息，维护中心数据平台分析这些数据后做出判断，检测天线是否正常工作。如果天线正常，那么智能监测设备不做反应，直到定时器T到来，智能监测设备自动发送心跳包给维护终端，证明自己在线工作正常；如果天线失常，则立即将天线失常的参数以及基站天线地理位置传送到维护终端，根据得到的地理位置和失常数据，运维人员可以很快找到出现异常的基站以及它可能出现异常的原因。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的4G基站天线工作状态实时监控方法，步骤㈥中，同时统计告警的频率，如果告警频率过高，则认为设定天线监测变量正常值的浮动范围有问题，进行调整参数浮动范围，减少误报。

前述的4G基站天线工作状态实时监控方法，智能监测设备采用基站天线的电源供电。

前述的4G基站天线工作状态实时监控方法，在上报天线异常情况给维护终端时，仅仅只是上报异常的参数值，并不上报所有参数，以降低数据量。

本发明在eNodeB的发射天线处增设一个智能监测设备，与发射天线组装在一起，专门负责收集天线的工作状态信息，获得天线的实时的工作状态，以便有异常时，及时定位失常的天线，并初步确定失常的原因。同时在本方法中，设置一个定时器T，一旦这个定时器到时失效，则向维护终端发送心跳包，保证维护终端知道智能监测设备的工作状态，定时器再启动；但是如果智能监测设备监测到基站天线的工作状态存在异常，那么定时器清空重新开始计时，同时监测设备向维护终端发送天线的异常参数。

由此可见，通过在基站处增设一个智能监测设备，使它基站天线组合协同工作，从而获取基站工作的各种参数，再判断各个参数是否在正常值范围，同时智能监测设备上报数据与否又定时器和异常事件共同决定。相比现有测试技术方案，这种方法可以全面监测基站天线的工作状态，及时定位失效的基站天线，并初步反应出现异常的参数，同时上报数据的行为，受到定时器和异常事件的双重控制，保证了控制上报数据流量大小，同时又高效的通知异常事件；从而使得在运营4G网络时，本发明可以采用更为自动化的方式监控基站天线的工作情况，特别是对于特殊地理环境中基站的监控，并将基站天线工作信息传递给维护终端，实现天线工作状态的智能监控。

附图说明

图1是本发明智能监测设备与其它设备之间的通信连接图。

图2是本发明智能监测设备结构示意图。

图3是本发明智能监测设备的功能模块图。

图4是本发明智能监测设备的工作流程图。

图5是本发明智能监测设备上报天线异常工作参数的控制流程。

图6是本发明维护中心数据平台对异常数据处理过程的流程图。

具体实施方式

    实施例1

本实施例是在4G网络接入网部分的eNodeB（evolved Node B，演进型基站）的发射天线处，增设一个智能监测设备，该设备作为天线状态监控部件与天线装配在一起，该智能监测设备由基站电源供电，与基站天线配套工作。图1是本发明智能监测设备与其它设备之间的通信连接图。图1示意性示出了智能监测设备向维护终端上报异常天线及其参数的过程。智能监测设备101会通过移动网络，图中用云来示意，及时向维护中心数据服务器平台102上报异常信息，或者是自己是否在线工作的心跳数据包信息。维护中心数据服务器平台102分析上报的数据，决定是否需要通知前端的维护人员，如果需要就通过移动通信网络，向前端维护人员的维护终端103通报异常信息，确定出现异常的基站的具体地理位置，同时由于智能监测设备101只上报出现异常的参数，所以维护终端103可以初步确定出现的问题，如果是加速度参数异常，可以初步认为是天线掉落；如果是信号强度异常，那么认为天线内部信号发射出现问题。

图2为智能监测设备结构示意图，在4G网络基站天线中增设一个智能监测设备，天线与监测设备组合在一起，装配在抱杆上。主要有以下几个组成部分，基站天线主体201、监测设备主体202和抱杆204；监测设备主体202接受传感器信号，进行必要处理，主体部分也应当包含通信模块，以便必要时与维护终端进行通信；监测设备主体202上设有传感器203，包括电磁传感器，用于测量所在天线工作时发射信号的电磁强度；温度传感器、风速传感器以及加速度传感器，分别用来测量天线工作环境中的温度、风速和天线本身的加速度，监测设备中采集基站天线的加速度，可以防止天线被风吹落，单臂悬挂在抱杆上的情况。

图3为智能监测设备的功能模块图，除了必要的传感器模块外，智能监测设备还应当包括数据处理模块、通信模块和GPS模块，智能监测设备由基站电源供电，与基站天线配套工作；在智能监测设备中，内置GPS功能，用于定位天线的地理位置，快速定位故障天线；数据处理模块用于对电磁传感器、温度传感器、风速传感器和加速度传感器分别采集天线的辐射信号强度、工作温度、风速以及加速度数据这些采集数据进行滤波、降噪和A/D转换成数字采集数据。

图4为智能监测设备的工作流程图，各传感器进行数据的采集，主要收集天线辐射信号强度、工作温度、风速以及天线加速度，得到这些数据后，通过数据处理模块进行数据处理，主要是必要的带通滤波和降噪以及A/D转换，将数字化的数据传给应用分析模块，应用分析模块把这些数据与事先设定在设备中的天线工作参数正常值的范围比较，在符合条件时，上报数据给维护终端。在上报天线异常情况给维护终端时，仅仅只是上报异常的参数值，并不上报所有参数，以降低数据量。

图5为智能监测设备上报天线异常工作参数的控制流程，通过一定的条件判定是否要向维护终端上报数据信息，这一判定的过程包括：

⑴智能监测设备启动一个定时器T；

⑵在定时器工作时间内，实时监控传感器上传的数据，并判定是否出现天线的异常情况；

⑶如果在定时器工作时间内，监测到天线出现异常，那么立即上报异常参数给维护终端，同时将定时器清零，重新开启定时器；如果到定时器失效时任然没有监测到异常，那么将定时器清零，智能监测设备向维护终端发送心跳包，证明自己在线正常工作，同时重启定时器。

图6描述了维护中心数据平台对异常数据进行处理的过程，通过网管或者维护人员本地设定/调整监测变量的正常值的范围。本实施例中监测变量为天线辐射信号强度、工作温度，风速，以及天线加速度，对这四个参量设定正常工作时允许的浮动范围；设定完毕后打开图5中描述的定时器T，开始接受上传的传感器数据；根据设定的浮动范围判定采集的数据是否异常；如果没有异常，程序转向判断定时器T，过期发心跳，重设定时器T，然后接着采集传感器数据进行监测，没过期则继续采集传感器数据进行监测；如果采集数据有异常，说明天线可能异常，但此时并不确定天线一定异常，进入天线异常假定验证阶段，启动异常报警定时器T1；在T1时间内继续接受传感器数据，判定数据是否异常，如果异常，则确认天线异常，清零定时器T1，下发告警短信，同时清零定时器T，进入循环状态；如果在T1时间内再没有监测到异常数据，则认为先前的异常为偶发，天线异常假定解除，停止T1，查看T定时器状态，过期则向维护平台发送心跳，没过期则继续采集传感器数据，并循环下去；网管平台可以统计告警的频率，如果告警频率过高，则认为软件初始化后设置的参数浮动范围有问题，则通过网管系统调整参数浮动范围，减少误报；反之，什么都不做。

综上，本实施例的4G基站天线工作状态实时监控方法具体安以下步骤进行：

㈠智能监测设备通过电磁传感器、温度传感器、风速传感器和加速度传感器分别采集天线的辐射信号强度、工作温度、风速以及加速度数据，并将这些采集数据进行滤波、降噪和A/D转换成数字采集数据；

㈡通过网管或者维护人员在维护中心数据平台上设定天线监测变量正常值的浮动范围；

㈢天线监测变量正常值的浮动范围设定完毕后，打开定时器T，开始接受智能监测设备传过来的数字采集数据，根据设定的浮动范围判定数字采集数据是否异常；

㈣如果数字采集数据没有异常，则转向判断定时器T是否过期，如果过期就向维护终端发送心跳包，并重设定时器T，然后再对数字采集数据进行监测；如果没过期，则继续对数字采集数据进行监测；

㈤如果数字采集数据有异常，说明天线可能异常，但此时并不确定天线一定异常，进入天线异常假定验证阶段；

㈥启动异常报警定时器T1，在T1时间内继续接受数字采集数据，判定数据是否异常，如果异常，则确认天线异常，清零异常报警定时器T1，下发告警短信，同时清零定时器T，并返回步骤㈡；

㈦如果在T1时间内再没有监测到异常数据，则认为先前的异常为偶发，天线异常假定解除，停止T1，查看定时器T的状态，定时器T过期则向维护平台发送心跳，没过期则并返回步骤㈡；

㈧维护中心数据平台将异常数据发送给维护终端，同时将智能监测设备中GPS模块获取的该基站天线的地理位置发送至维护终端，维护终端获得该基站天线的地理位置和异常数据，运维人员找到出现异常的基站以及出现异常的原因。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种4G基站天线工作状态实时监控方法，该方法通过在基站发射天线上增设的智能监测设备与维护终端以及维护中心数据平台之间的通信来进行基站天线工作状态的监控，该智能监测设备包括电磁传感器、温度传感器、风速传感器、加速度传感器、通信模块和GPS模块，该方法包含以下步骤：

㈠智能监测设备通过传感器采集天线状态数据，智能设备通过移动网络及时向维护中心数据平台上报异常信息；

㈡维护中心数据平台分析上报的数据，决定是否需要通知维护终端，如果需要就通过移动通信网络向前维护终端通报异常信息，并确定出现异常的基站的具体地理位置；

㈢维护终端获得该基站天线的地理位置和异常数据，运维人员找到出现异常的基站以及出现异常的原因。

2.如权利要求1所述的4G基站天线工作状态实时监控方法，其特征在于：该方法具体包含以下步骤：

㈠智能监测设备通过电磁传感器、温度传感器、风速传感器和加速度传感器分别采集天线的辐射信号强度、工作温度、风速以及加速度数据，并将这些采集数据进行滤波、降噪和A/D转换成数字采集数据；

㈡通过网管或者维护人员在维护中心数据平台上设定天线监测变量正常值的浮动范围；

㈢天线监测变量正常值的浮动范围设定完毕后，打开定时器T，开始接受智能监测设备传过来的数字采集数据，根据设定的浮动范围判定数字采集数据是否异常；

㈣如果数字采集数据没有异常，则转向判断定时器T是否过期，如果过期就向维护终端发送心跳包，并重设定时器T，然后再对数字采集数据进行监测；如果没过期，则继续对数字采集数据进行监测；

㈤如果数字采集数据有异常，说明天线可能异常，但此时并不确定天线一定异常，进入天线异常假定验证阶段；

㈥启动异常报警定时器T1，在T1时间内继续接受数字采集数据，判定数据是否异常，如果异常，则确认天线异常，清零异常报警定时器T1，下发告警短信，同时清零定时器T，并返回步骤㈡；

㈦如果在T1时间内再没有监测到异常数据，则认为先前的异常为偶发，天线异常假定解除，停止T1，查看定时器T的状态，定时器T过期则向维护平台发送心跳，没过期则并返回步骤㈡；

㈧维护中心数据平台将异常数据发送给维护终端，同时将智能监测设备中GPS模块获取的该基站天线的地理位置发送至维护终端，维护终端获得该基站天线的地理位置和异常数据，运维人员找到出现异常的基站以及出现异常的原因。

3.如权利要求2所述的4G基站天线工作状态实时监控方法，其特征在于：所述步骤㈥中，同时统计告警的频率，如果告警频率过高，则认为设定天线监测变量正常值的浮动范围有问题，进行调整参数浮动范围，减少误报。

4.如权利要求1或2所述的4G基站天线工作状态实时监控方法，其特征在于：智能监测设备采用基站天线的电源供电。

5.如权利要求1或2所述的4G基站天线工作状态实时监控方法，其特征在于：在上报天线异常情况给维护终端时，仅仅只是上报异常的参数值，并不上报所有参数，以降低数据量。

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