Научные разработки

СИСТЕМА МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА УСЛУГ СЕТИ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ (GSM)

Система мониторинга качества сетей сотовой подвижной связи предназначена для обеспечения контроля качества оказываемых услуг связи, сравнения уровня аналогичных услуг, оказываемых разными операторами связи, создания уверенности у потребителей и других заинтересованных сторон в возможности оператора связи обеспечивать стабильность качества услуг в соответствии с установленными нормативными требованиями, утвержденными Минсвязи России.

Система позволяет измерять параметры в соответствии с нормами на показатели качества услуг связи и проводить статистическую обработку результатов в соответствии с методиками контрольных испытаний министерства связи и информатизации, обеспечивать оперативное обнаружение ошибок и узких мест в производительности и конфигурации сотовой сети, проводить автоматизированные измерения с минимальными затратами на персонал.

В процессе мониторинга обеспечивается:
– измерение основных параметров сети (уровень сигнала, качество приема (RxQual) и др.) в режиме ожидания и соединения;
– определение местоположения точки измерения;
– определение границ соты, верификация Handover;
– поиск неисправностей в сети;
– сохранение результатов измерений в базе данных (Microsoft SQL Server);
– статистическая пост-обработка результатов измерений;
– генерация статистических отчетов в табличной и графической формах по задаваемым пользователем параметрам.

Система мониторинга состоит из мобильных измерительных терминалов (МИТ) (до четырех) и центрального терминала (ЦТ) на базе персонального компьютера, двух сотовых телефонов Siemens XT55 (MC35i) и программного обеспечения.

Мобильный измерительный терминал, в свою очередь, содержит перепрограммируемый контроллер со встроенным программным обеспечением, GPS приемник (с антенной), четыре GSM телефона Siemens ХТ55 с sim-картами различных операторов связи, съемную Flash-память, четыре автомобильных антенны GSM телефонов.

Система реализует следующие основные режимы работы:
- конфигурации МИТ;
- дистанционного обмена с ЦТ;
- совместно с ноутбуком;
- интерактивный;
- автономный.

Таким образом, в рамках описанного проекта удалось решить целый ряд важных и принципиальных задач. Среди них можно выделить программирование управляющего микроконтроллера, сопряжение различных устройств, разработка протоколов обмена данными, создание программы, управляющей устройствами и ГИС системы для мониторинга данных (рис. 1).

Рис. 1 Общий вид системы

Для обеспечения режима конфигурации МИТ через com-порт подключается к ЦТ. Режим конфигурации позволяет обеспечить доступ центрального терминала к ресурсам МИТ. В частности, к любому из четырех телефонов и их sim-картам (наличие регистрации телефонов в сети, IMSI sim-карт, запись в sim-карты номеров автоответчиков); GPS приемнику (исправность GPS приемника, чтение сообщений с GPS приемника: дата, время, координаты, высота над уровнем моря, скорость движения относительно Земли); Flash-памяти (степень заполнения Flash-памяти, чтение и стирание). При конфигурации МИТ определяются параметры и режимы тестирования:
– режим работы;
– интервал измерения параметров сети (3-15 с);
– разрешение/запрет отправки SMS сообщений;
– интервал отправки SMS сообщений (1-15 мин);
– маска разрешения звонков на автоответчики;
– текущая дата;
– номер МИТ;
– число используемых телефонов;
– интервал времени накопления данных между процессами передачи данных на ЦТ;
– объем измерительных данных между процессами передачи данных на ЦТ;
– номер основного телефона ЦТ;
– номер телефона для отправки SMS сообщений.

В режиме дистанционного обмена с ЦТ возможны четыре вида тестирования сети. Первые три вида тестирования производят измерения параметров сети с периодической передачей (по инициализации МИТ) накопленных данных на ЦТ. После передачи данных осуществляется передача с ЦТ на МИТ управляющего слова, которое позволяет изменить параметры и вид тестирования для конкретного МИТ. В частности, изменяются: режим работы, интервал измерения параметров сети, разрешение/запрет отправки SMS сообщений, интервал отправки SMS сообщений, маска разрешения звонков на автоответчики. При первом виде тестирования осуществляется запрос таблиц net-монитора SMONC всеми активными телефонами МИТ. Определяются параметры сети в конкретной точке местности без установления соединения. При втором виде тестирования все активные телефоны МИТ осуществляют вызовы на автоответчики (их номера записаны в памяти sim-карт). Осуществляется запрос таблиц net-монитора MONI всеми активными телефонами МИТ. Определяются параметры сети в конкретной точке местности в режиме установления связи. Третий вид тестирования является смешанным (объединяет первый и второй вид тестирования). В этом виде тестирования одни телефоны МИТ измеряют параметры сети без установления соединения, другие – в режиме установления соединения. Нужный вид тестирования задается маской разрешения звонков на автоответчики, которая обновляется при получении нового управляющего слова от ЦТ.

Четвертый вид тестирования инициализируется с ЦТ путем звонка с дополнительного телефона на конкретный МИТ. После обмена накопленными измерительными данными и управляющим словом между ЦТ и МИТ сохраняется соединение. В этом виде тестирования одним из телефонов измеряются параметры сети путем запроса таблицы MONI, другие три телефона дают таблицы SMONC. При этом производится одновременная передача измерительных данных на ЦТ и сохранение их во Flash-памяти МИТ. Данный вид тестирования позволяет получать и отображать на центральном терминале параметры сети в реальном времени. Завершение четвертого вида тестирования производится по инициализации ЦТ, после которой МИТ переходит к одному из трех оставшихся видов тестирования.

В режиме работы совместно с ноутбуком МИТ подключается к ноутбуку через com-порт. После завершения режима конфигурации МИТ и задания ему этого режима работы на выходе com-порта появляются измерительные данные, которые принимаются ноутбуком, заносятся в базу данных и отображаются на карте местности. Кроме того, все измерительные данные сохраняются во Flash-памяти МИТ. При необходимости изменения параметров или режима тестирования с ноутбука посылается новое управляющее слово, в котором определяются желаемые параметры тестирования.

Интерактивный режим работы является развитием режима работы «Совместно с ноутбуком». В этом режиме программными средствами МИТ осуществляется доступ ноутбука к ресурсам МИТ (GPS приемнику, четырем телефонам). Алгоритм работы МИТ в этом случае задается с ноутбука, путем подачи АТ-команд в МИТ. При этом становится возможным составить произвольный режим работы телефоном МИТ. Алгоритм работы МИТ реализуется за счет последовательности AT-команд и специальных функций, помещаемых в рабочую область программы. AT-команды и специальные функции, например, отправка SMS, набор номера, измерение параметров сети, установка (сброс) таймера, выполнение цикла из группы AT-команд, чтение данных GPS-приемника, берутся из перечня команд. Перечень команд формируется автономно и позволяет включать новые AT-команды, специальные функции и макрокоманды (совокупность AT-команд и специальных функций, позволяющая решить типовую задачу). Результаты выполнения AT-команд заносятся в базу данных ноутбука.

Автономный режим работы заключается в осуществлении работы МИТ без процедуры обмена данными с ЦТ. В этом режиме не задействуются ресурсы ЦТ, а все измерительные данные сохраняются во Flash-памяти МИТ.

Перечень контролируемых параметров приведен ниже.
– параметры протокола MONI: номер канала сервисной соты, уровень приема в относительных единицах (0-63), уровень приема в дБм (при значениях меньше минус 110 не показывается), десятичный код страны, десятичный код сети, шестнадцатиричный код зоны, шестнадцатиричный идентификатор соты, цветовое кодирование сети, цветовое кодирование базовой станции, максимальный уровень канала RACH, минимальный уровень сигнала в дБм для регистрации в сети, значение критерия потери для С1 (-99...99), номер выделенного канала (для GSM 900 значения 0..128, для GSM 1800 - 500 и выше), номер тайм-слота (0...7), данные синхронизации в битах, текущий уровень мощности, уровень приема в дБм, качество приема (0...7)
– параметры протокола SMONC: десятичный код страны, десятичный код сети, шестнадцатеричный код зоны, шестнадцатеричный идентификатор соты, номер базовой станции, номер канала сервисной соты, значение критерия потерь (-99...99), значение порогового критерия переключения на другую соту (-99...99), уровень приема в относительных единицах (0-63).
– параметры протокола GPS: время по Гринвичу, широта, индикатор С/Ю, долгота, индикатор В/З, высота над уровнем моря, скорость относительно земли, дата.

Протокол измерений, соответствующий четырем описанным видам тестирования приведен на рис. 2.