——基于GPRS的APN网络技术

周礼坤

（贵州广播电视台）

【摘要】 调频发射台站伴随着广播的快速发展而迅速增加，许多台站都处在无人值守的状态下运行。为了实现对这些台站的及时有效管理，建立科学可靠的远程监控系统非常重要。结合贵州综合广播、交通广播同步覆盖台站的实际情况，我们采用了GPRS的APN网络技术，根据安全播出和管理工作的需要，对综合广播同步网、交通广播同步网分别建立了远程监控管理系统。实现了对同步发射台站工作数据的实时采集，对台站工作状态的实时控制和故障报警状态的及时处理，大大提高了同步覆盖工作的效率和智能化管理水平。【关键词】 同步广播 发射台站 远程监控 APN专网 服务器端 客户端 1. 调频同步广播覆盖网监控系统建设的背景目前，贵州综合广播、交通广播都建设了全省高速公路调频同步覆盖系统，已开播发射台站一百多个，覆盖了全省1900多公里的高速公路。大部分发射系统是租用通信基站及其附属设施而建，并且多数处于无人值守的情况，对系统维护和管理的难度大，安全播出隐患多。因此，建设远程监测控制管理系统很有必要，贵州台按照广电总局“62号令”中有关无人值守无线覆盖台站安全播出的要求，对高速公路调频同步网做了远程监控管理系统，以提高发射台站管理的安全性、及时性、可控性，确保安全播出。 2. 调频同步广播站点监控系统的总体设计系统设计的总体思路是在监控系统的服务器端，通过监控网络对所有站点数据进行采集和存储；客户端接入服务器端后，获取各个站点的设备状态数据，实现对站点设备的监控。建设调频同步广播远程监控系统的主要目的就是要实现对发射站点运行状态的实时监测和故障诊断，便于维护人员及时、准确地分析处理，缩短故障处理的时间，提高工作效率，保障安全播出[1]。2.1. 系统设计目标及功能调频同步网监控系统是基于GPRS的APN网络设计的，是将GPRS移动通信网络、计算机网络以及软件技术融合在一起来实现调频同步广播发射台站自动化管理的系统[2]。系统的主要功能如下：1) 参数采集，工作人员只需在监控中心即可完成连续、准确、实时的监测数据，主要工作参数包括信源信号参数，射频发射参数、机房电源参数，以及室内外温、湿度等。2) 故障报警，当参数越限时，对站点可能发生的部分紧急故障状态进行实时诊断，并将故障信息及时传送到监控中心，监控中心可以对远程设备进行遥控；当出现报警事件时，可以及时发送报警事件代码给监控中心，便于维护人员及时补救。3) 实时显示，监控中心可以实时显示发射站点状态参数，出现异常情况时可以发送指令以控制设备的运行状态；比如电源开、关控制；发射机射频开、关控制；系统整机重启等。4) 数据共享，监控中心可以分类存储采集的数据，并可以通过内部局域网对有权限的节点实现数据共享，以方便各部门查询和分析；5) 故障诊断，监控中心能根据采集的故障状态报警信息建立科学的发射站点故障诊断系统，以便及时、准确地判断发射站点故障、从而拟定出适合的维修维护措施，保障发射站点的正常运行。2.2.发射站点监控网络每个发射站点都将电源、信号源、发射机等各个环节的监控设备通过通讯串口接入到串口服务器上，然后将串口服务器的工作模式，设置为TCP/SOCKET模式，即将串口数据转化为网络模式。然后用一台GPRS路由器通过移动公司预先提供的SIM卡将串口服务器接入到移动公司的GPRS的APN网络中。从而实现在APN网络中能够通过分配到的固定IP地址和串口服务器中的端口映射，实现对接入设备的监测和控制[3]。站点监控网络拓扑图如图1所示。

图1.站点监控网络拓扑图

2.3.基站站点网络子系统系统在同步广播监控系统中，采用了混合的网络接入方式，其中发射台站通过无线APN专网固定IP接入方式接入监控系统、监控服务器通过2M的APN专线接入监控系统、客户端通过办公局域网接入到监控服务器。在站点通过移动通信公司预先绑定入APN网络的SIM卡，通过无线的GPRS路由器接入到APN网络中，然后无线路由器将串口服务器直接作为DMZ主机，这样就实现了将串口服务器直接映射到了APN网络中，而串口服务器又能通过端口号，实现对每个串口的访问，监控服务器只需要知道相应的设备在哪个固定IP上和哪个端口上，就能实现对设备的访问[3]。监控服务器由于作为数据监控的中心，对于网络的稳定性和带宽都有较高的要求，选择2M的APN专线接入到移动的GPRS网络中，这样就将数据监控中心和各发射站点组成了一个APN的专网，监控服务器就能够实现对所有站点的访问，这样的网络结构无论实时性，安全性和稳定性都很高[4]。客户端需要在办公网或者Internet上使用。然而，办公网或Internet和APN网络之间是隔离的，无法实现通信，因此，监控服务器需要支持双网卡，其中一个网卡接入到APN网络中，另一个网卡接入到办公网或者Internet中，只需要将服务器端的程序设置为支持双网卡的访问，即可实现不同客户端程序对APN网络中设备的监控。监控网络系统拓扑图如图2所示。

图2.监控系统网络拓扑图

3. 服务器端的设计和实现服务器端设计主要包括数据采集、用户管理、数据存储、故障分析、通讯等5个模块：数据采集模块，根据设备提供的串口通信协议，将设备的状态查询指令，定时的向APN网络中的对应IP地址的端口上发送数据，然后设备将接收的数据解析后，回复相应的状态数据用户管理模块，根据用户登录的用户名，识别用户的等级和使用权限，实现对用户对设备管理的权限和状态数据查看范围。从而实现了对客户端的用户等级管理，也给客户端的软件开发带了统一性。数据存储模块，采集模块将采集到的数据，一路用作数据分析，一路用作状态上传给客户端、另一路将设备状态原始数据进行分类存储。故障分析模块，将采集到的设备状态数据通过预先规定的故障代码进行解析，然后上传给客户端，保证设备在出现故障时，能够实现故障状态的实时报警。通讯模块，将发给设备的控制指令发送到对应的设备上，同时能够通过设备回复的数据，判断指令是否执行成功，从而实现对通讯网络的状态监测，从而能够知道设备是网络原因造成通讯中断还是设备连接不通造成通讯中断。服务器端的设计实现了以下功能：（1） 实时采集设备的状态。（2） 向相应的站点发送控制指令。（3） 存储采集到的设备状态的数据。（4） 根据采集到的设备状态数据，分析故障状态和故障等级，通讯状态信息。（5） 验证客户端登陆信息，设定客户端的用户等级。（6） 向客户端分发采集到的设备状态数据。（7） 向客户端分发站点故障状态和故障等级。（8） 根据客户端列表中的用户等级，处理客户端的数据下载。

4. 客户端的设计和实现客户端应用程序设计主要包括登录、实时状态展示、故障展示、数据回放、设备控制5个模块：登录模块，根据服务器所在的IP地址或者域名，向服务器发起连接，然后将用户名和密码发送到服务器端进行校验，校验通过后，和服务器端建立数据通信连接。实时状态数据展示模块，包括系统状态展示、同步状态数据展示、站点设备状态展示，通过接收服务器端分发的站点设备状态信息，更新客户端用户软件界面对应设备的状态信息。故障展示模块，将服务器端发送过来的故障状态信息，通过故障定位的方式展示出来，同时能够将相同的故障进行综合，通过查看故障提示信息来安排相应的抢修工作。历史数据回放展示模块，可对设备历史工作状态和设备参数的日志进行查阅，判断设备运行变化，为故障报警找到准确的原因。设备控制模块，授权的用户可通过发送指令的方式对系统设备进行远程控制。客户端设计实现了以下功能：1） 使用授权用户名和密码，向服务器端发起登陆信息，并获取客户端的用户等级和站点配置文件信息。2） 根据用户等级信息和下载的配置文件，生成客户端用户软件交互界面。3） 接收服务器端分发的站点设备状态数据，分析通讯状态信息、故障状态、故障等级，更新软件界面上的状态信息。

图3.系统状态展示图

4） 向服务器端发送设备的设置指令，对设备进行远程操作。5） 向服务器端下载设备的状态数据，并在状态列表中回放设备的状态信息。系统状态展示将接收到的数据通过分析得出故障状态和通讯状态，并展示在监控系统的地图界面上，对整个监控系统中所有站点状态的一目了然。系统状态展示如图3所示。同步广播中最重要的是同步状态，需要同步的是同一高速上站点间的同步。这是将同一高速上所有发射站点的同步状态数据展示在同一个界面上，就能快速了解当前高速上，发射站点的同步发射状态。同一高速同步站点状态数据如图4所示。

图4.同一高速站点同步状态数据图

站点设备状态，是将设备按照信号的流程，将设备状态都展示出来，整个系统的数据设置为每15秒刷新1次，能够快速的定位站点内设备的工作状态，从而迅速判断故障点。站点设备状态展示如图5所示。

图5.站点设备状态展示图

对设备的远程控制，包括对UPS电源远程开关或定时重启，对卫星解码器的下行频率、音频PID、电平值大小等进行设置，对发射机射频开关、激励功率大小、载频、频偏、预加重、防插播、射频延时等进行设置，如图6所示为对发射机的远程控制图。

图6.发射机远程控制图

5. 结束语结合贵州综合广播、交通广播同步覆盖台站无人值守的实际情况，为了实现对同步网所有发射台站进行及时有效的监测、控制，保障同步发射点安全播出，贵州台对这两套广播的同步覆盖系统都做了远程监控管理系统。本文介绍了同步网监控系统的设计思路，并对监控系统实现的功能作了详细阐述。从整体上给出了一个基于GPRS的APN网络结构、B/S（浏览器器和服务器）软件架构的监控系统的实现过程，对于搭建同步广播发射台站远程监控系统具有一定的参考和借鉴意义。 参考文献 编辑：中国新闻技术工作者联合会