GPRS通信方式下直放站远程升级设计与实现

刘雪莲　黄涛

摘 要： 由于直放站的大量应用，直放站远程升级也备受重视，主要研究基于GPRS通信方式下直放站远程升级设计与实现，为直放站维护人员升级直放站软件提供便利，节省人力，具有很大的实用价值。在阐述网管系统与直放站之间GPRS通信原理的基础上，实现网管系统对直放站的远程升级功能。

关键字： GPRS； 直放站； 网管系统； 远程升级

中图分类号： TN929.5?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）01?0041?03

Abstract： Due to the wide use of the repeater， its remote upgrade has been paid more attention than before. The design and implementation of the remote upgrade of repeater based on GPRS are studied in this paper， which will facilitate the maintainer of the repeater to upgrade the repeater system and economize on manpower， so this study has great practical value. Based on the GPRS communication principle between the network management system and repeater， the remote upgrade function of repeater was achieved.

Keywords： GPRS； repeater； network management system； remote upgrade

0 引 言

随着无线通信的迅猛发展及在各行各业的大量应用，人们越来越依赖于无线通信，但是生活中还是存在很多信号难于覆盖的盲区或弱区，如山区、地铁、隧道、停车场、商场、电梯等这些地方。为了解决这些问题，实现信号“无缝”覆盖，提高通话质量，直放站受到广泛应用[1]。直放站一般部署在室外，并且分布范围广，有时需要成批地升级直放站的软件。假如不能远程更新直放站的软件，维护人员就需要跑到实地去一台台地升级，费时费力，所以远程升级功能具有很大的实用价值。现在网管系统与直放站之间有三大主流的通信方式：GPRS无线通信、IP有线通信、SMS短信息无线通信。由于GPRS通信方式相对于IP通信方式组网方便，不需要铺设网线连接直放站与网管系统；相对于短信方式，速度快，且短信息实时性不好，信息长度有限，甚至有可能发生短信息丢失现象[2]，于是GPRS通信方式凭借自身的优势，成为直放站网管系统的主流通信方式。

1 网管系统GPRS通信方式实现

在项目工程中，GPRS组网方式如图1所示，每个直放站设备配置一个GPRS Modem，也就是GPRS调制解调器，类似于移动设备，它与直放站通过串口相连，可将直放站发来的数据组成GPRS包无线发送至基站。基站将收到的数据发送至SGSN，也就是GPRS服务节点，它是移动设备与GPRS网络之间的接口，主要提供路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能[3]。SGSN再把数据发往GGSN，也就是网关GPRS支持节点，是GPRS网络的网关和路由器，它可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，其实质就是SGSN和GGSN利用GTP（GPRS隧道协议）对数据进行封装[4]，从而可以把这些分组数据包传送到Internet网络，实现GPRS网络与Internet网络之间数据传输。最后数据再由Internet网络发往直放站网管系统。而来自直放站网管系统带有直放站地址的IP数据，先发至Internet网络，再经过GGSN、SGSN、基站、GPRS Modem，最后到达直放站。以上就是直放站与网管系统之间数据的交互流程。

从上而知，对于直放站网管系统，与它直接连接的是Internet网络，于是在编程实现GPRS通信方式时，可直接使用IP/TCP协议，将带有直放站目标地址的数据包直接发向Internet网络，或从Internet网络接收表示发向本网管系统的数据，即可实现网管系统和直放站之间的GPRS通信。

2 升级通信报文格式及编码

远程升级总的来说就是网管系统与直放站进行通信，然后把升级文件传给直放站，直放站在接收到完整的升级文件后进行重启，重启后直放站就会用最新的配置来运行。网管系统与直放站之间通信时严格遵守《2 GHz WCDMA数字蜂窝移动通信网模拟直放站设备网管接口技术要求》，按照协议进行数据报文编码才能实现两者之间无障碍通信。上述通信协议共有四层，从底至上依次是承载层、接入层、访问层和监控控制层[5]。

根据上述协议，直放站远程升级有两种方式：MCP：B方式和FTP方式，这里采用MCP：B方式。当网管系统进行升级时，网管系统分为两种运行模式：远程升级模式和监控模式。监控模式主要用于采集直放站各项监控数据和接收告警上报，采用MCP：A协议，当远程升级开始时，网管系统需要在监控模式下，查询直放站远程升级的各项参数，并在此模式下启动切换到远程升级模式的操作。在远程升级模式下，网管系统将停止采集和告警等功能，进行升级文件的传输，此模式下采用MCP：B协议；当设备完成远程升级后或由于各种原因而无法完成远程升级时，网管系统要回到监控模式。在整个过程中，关键点就是要把设备从监控状态切换到升级状态，并且在此过程中要断开与监控中心的连接转而与升级中心进行连接。

MCP：A与MCP：B这两种协议处于协议监控控制层，它们不同的地方在于MCP：B协议中表示长度的数据采用2 B无符号整型，而MCP：A中采用1 B无符号整型，并且在监控数据中，MCP：B对数据标示进行了重新分配，不使用MCP：A中已规定了的标示。数据标示的详细信息可参见文献[5]。

为保证数据的正确解析，多字节数据会采用“低字节在前，高字节在后”的编码原则，而字符串不使用此原则，现对这两种协议下数据组包编码进行举例说明。例如远程升级开始时，会在监控模式下采用MCP：A协议将升级信息设置到设备，则其编码如图2所示（设直放站站点编号为00000000，设备编号为00）。

图2详细解释如下：

1.起始标示；

2.接入层协议类型，0x03表示采用AP：C协议；

3.承载层协议类型，0x01表示采用VP：A协议；

4.直放站站点编号；

5.直放站设备编号；

6.通信包标示号，采用“低字节在前，高字节在后”的编码原则，图2此号为0x0003，表示第3个通信包；

7.访问层VP交互标志，0x80表示正常的命令请求；

8.监控控制层协议，0x01表示MCP：A协议；

9.命令标示，0x03表示设置命令；

10.应答标示，0xFF表示此包为发出的命令，而非收到的应答；

11.监控数据，0x07表示数据长度，也就是11单元共有7个字节，0x3001为数据标示，采用了“低字节在前，高字节在后”的编码原则，实为0x0130，表示监控中心IP地址（IPv4），且这个数据的高4位（也就是这个数据中的“0”）为错误标示代码，表示在通信过程中的错误信息，如“0”为正常，“1”表示数据无法识别，“2”表示数据超出范围等，详见上述协议，0x AC150121为其值；

12.监控数据，此为监控中心IP地址端口号，其值为0x0BD5；

13.监控数据，此为PS域传输协议，其值0x02表示采用IP+TCP协议；

14.监控数据，此为通信方式，其值0x02表示通信方式为PS域方式，GPRS通信方式属于PS域方式；

15.CRC校验单元；

16.结束标示。

在升级模式下，采取MCP：B协议，网管中心向设备逐帧传送数据包，其编码如图3所示（设直放站站点编号为00000000，设备编号为00）。

图3详细解释如下（其中1、2、3、4、5、6、7、9、10、14、15见图2详细解释）：

8.监控控制层协议，0x02表示MCP：B协议；

11.监控数据，0x0500表示数据长度，与MCP：A中的不同，MCP：B用2字节无符号整型表示长度，采用“低字节在前，高字节在后”的编码原则，所以此数据表示11单元共有5个字节，0x0303为数据标示，也采用“低字节在前，高字节在后”的编码原则，代表文件数据包应答，0x00表示成功接收，可以继续接收下一个数据包；

12.监控数据，表示升级包文件数据块序号，从0开始编号；

13.监控数据，表示文件数据块，因数据块较长，不全部显示，这里用4F...C1表示。

3 升级流程

升级工作流程如图4所示。

（1） 在监控模式下获取直放站信息，并将升级通信相关参数设置到直放站。

（2） 将直放站从监控模式切换至升级模式。

（3） 开始升级，网管系统的升级模块按照升级包的格式将升级包逐帧发给直放站，每发一帧数据给直放站，都要等待收到直放站的确认应答后，再发下一帧，直到将升级包全部成功发送给直放站。如果网管系统发了一帧数据给直放站，但在一定时间内未收到直放站的确认应答，则将数据重发，若重发三次还未收到应答，网管系统就会认为与直放站断开连接，取消升级。

（4） 等升级包传送完毕后，直放站重启，使用新的程序，重新连接网管系统，升级结束。

4 升级实现

基于上述描述代码框架，用Java语言对其进行编程实现，将升级过程各环节进行打印显示，方便对升级过程进行监控，如图5所示。

5 结 语

利用GPRS通信接入快、价格低廉、稳定可靠和实时性强等优点[6]，直放站的远程升级可以非常可靠迅速的完成，方便直放站维护人员远程批量升级直放站，实现智能化管理，节约了人力成本，提高了直放站网管系统的服务质量，具有很高的实用价值。

参考文献

[1] 王冬，孙月.浅谈直放站监控系统的应用技术[J].中国科技投资，2013（6）：223?225.

[2] 辛胜利.基于GPRS的通信设备监控系统设计[D].西安：西安电子科技大学，2005.

[3] 柴丽.SGSN?SERVER测试的研究和应用[D].北京：北京邮电大学，2004.

[4] 舒华英，胡一闻.移动互联网技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2001.

[5] 中华人民共和国工业和信息化部.YD/T 2231?2011 2 GHz WCDMA数字蜂窝移动通信网模拟直放站设备网管接口技术要求[S].北京：人民邮电出版社，2011.

[6] 王春喜，何良.GPRS在CMMB基站远程监控中的运用[J].电视技术，2011，35（14）：82?84.