移動網絡感知系統設計分析

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移動網絡感知系統設計分析當前，隨著移動互聯網、物聯網應用的快速發展，我國已經進入了信息化時代。人們對移動網絡的質量要求和業務需求越來越高，這對移動網絡質量優化提出了更高的要求，為了解決網絡優化費用高、支撐手段匱乏、優化分析效率低下的問題[1-2]，本文提出了一種基于物聯網技術的移動網絡感知系統。該系統依托移動網絡感知智能終端采集GPRS，LTE，NB-IoT這三種目前使用較多的網絡制式的網絡質量數據，包括基站信息、信號強度、鄰區信息等，通過MQTT協議將數據上傳至移動網絡感知管理云平臺，再由云端進行數據分析與處理，配合告警和工單系統，以大幅提升網絡優化管理和信息化水平，對實現降本增效具有深遠的現實意義[3-4]。

1系統總體架構

移動網絡感知系統采用物聯網、無線通信等技術，通過移動網絡質量檢測模塊進行網絡質量感知，實現網絡質量監控，當移動網絡發生持續性波動甚至信號質量滑坡時，可以及時通知相關人員進行實地現場查看，為網絡優化決策提供幫助。終端具有體積小、易拓展、低功耗、部署簡單等優點，能夠為運營商提供新的網絡優化思路。移動網絡感知系統整體分為兩大部分，包括移動網絡感知智能終端和移動網絡感知管理云平臺，其中移動網絡感知智能終端包括主控核心板模塊、GPRS檢測模塊、LTE檢測模塊、NB-IoT檢測模塊、電源模塊、LED燈和溫濕度傳感器等；移動網絡感知管理云平臺由設備管理平臺和業務平臺組成，其中設備管理平臺包括設備接入、設備信息與狀態查詢、命令收發、數據查詢等功能，而業務平臺包括設備監控、基礎管理、人員管理、工單業務管理、系統管理、大屏展示等功能。移動網絡感知系統通過云平臺進行遠程管理，移動網絡感知管理云平臺可以查詢每一個智能終端的工作狀態和上報數據，并且根據數據生成圖表或者熱點圖來對網絡質量進行量化描述，使運營商可以完全掌握移動網絡質量的歷史狀態，并根據網絡質量的波動大小輔助網絡優化決策。同時移動網絡感知系統可以根據實際需要，通過云平臺設定狀態上報周期，做到重點時間重點照顧[5]。

2移動網絡感知智能終端設計

移動網絡感知智能終端作為移動網絡感知系統的感知層，根據后端云平臺的設置負責為物聯網系統提供移動網絡質量的原始數據信息。它包括主控核心板模塊、GPRS檢測模塊、LTE檢測模塊、NB-IoT檢測模塊、電源模塊、LED燈和溫濕度傳感器等。主控核心板模塊采用STM32L系列低功耗MCU，既能滿足終端運行的性能需求，也能滿足成本和低功耗需求，延長終端使用壽命。GPRS檢測模塊、LTE檢測模塊、NB-IoT檢測模塊分別用于對GPRS網絡、LTE網絡和NB-IoT網絡質量進行檢測。檢測方法：檢測模塊采集與對應基站間的通信質量和鄰區信息，通過終端與基站間的信號連接質量來反映終端部署區域移動網絡信號質量。目前這三種網絡制式使用較多，故而選擇此三種模塊分別對相應的網絡進行檢測，主要檢測參數包括CellId，RxLev（RSSI），LAC（TAC），BSIC，PCI，RSRP，RSRQ，SINR，鄰區信息等[6-8]。電源模塊為終端提供電源，主要由一塊鋰亞電池和對應的DC-DC電路構成，能夠滿足至少1年無需更換電池的低功耗需求，LED燈用于指示設備運行狀態，溫濕度傳感器用于采集設備周圍環境的溫濕度信息。終端運行流程如下：（1）設備啟動后連接云平臺獲取命令和檢測任務，下發的命令只包括運行參數配置，例如設置上報平臺IP、LED燈亮滅和遠程升級指令，檢測任務包含檢測不同制式網絡的信號質量與數據上傳周期；（2）在完成獲取命令和檢測任務后采集溫濕度信息，隨后分別對GPRS，LTE，NB-IoT三種網絡制式的網絡質量進行檢測；（3）將數據發送至云平臺并進入休眠模式，直至下一次運行時間的到來。

3移動網絡感知管理云平臺設計

移動網絡感知管理云平臺作為系統的重要組成部分，由設備管理平臺和業務平臺組成，分別負責設備管理和業務管理兩大部分。移動網絡感知管理云平臺基本框架如圖3所示。3.1設備管理平臺。設備管理平臺主要具有設備接入、設備信息與狀態查詢、命令收發、數據查詢功能。作為云平臺的設備接入層，將業務交互與終端設備進行隔離，有助于保障平臺的安全和可拓展性，在必要時還可以提供接口供第三方平臺調用數據信息[9]。設備接入部分負責終端設備的接入，保證設備可以在正?；蚍钦Ｇ闆r下連接平臺進行通信，保證業務流程順利進行。設備狀態查詢功能可以查看設備的鑒權信息、部署安裝位置等。命令收發功能的作用是對設備下發各類命令并接收來自設備的回復。數據查詢功能可以查看設備上傳的全部數據，最長可保存一年。3.2業務平臺。業務平臺包括設備監控、基礎管理、人員管理、工單業務管理、系統管理、大屏展示。設備監控是針對設備管理平臺的設備狀態和上傳數據進行分析，展示給用戶，方便用戶查看設備是否運行正常，數據是否正常，命令是否執行。人員管理可以進行終端設備運維人員信息的各項管理和查詢工作。工單業務管理分成終端故障工單管理和網絡質量工單管理兩部分，使得云平臺可以進行工單自動化管理。終端故障工單管理是在終端發生故障時自動派發工單到指定運維人員處，以進行現場檢查；網絡質量工單管理是移動網絡質量在一定時間內持續處于較低水平時，自動發出通知，提醒相關單位到現場進行網絡質量查勘。系統管理包括用戶賬號管理、權限管理、短信報警管理等。大屏展示功能則是以大屏幕配合GIS展示移動網絡感知系統的各項狀態指標，如移動網絡質量態勢熱力圖、終端故障情況、移動信號質量告警情況、終端整體部署情況以及終端部署位置的溫濕度等[10]。

4結語

本文提出的一種基于物聯網技術的移動網絡感知系統采用多模組多網絡感知形式，利用MQTT協議傳輸移動網絡質量參數，實現了對GPRS，LTE和NB-IoT三種網絡制式的網絡質量監控，方便用戶實時了解網絡狀態的變化趨勢，對特定時間段的網絡質量進行針對性跟蹤，輔助網絡優化策略，還可根據需要自動生成和派發工單，未來還可以接入5G網絡質量探測，系統具有很強的可拓展性。通過該系統可以提高運營商的網絡優化效率，輔助進行網絡優化策略，實現降本增效。

參考文獻

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作者:譚云月 單位:中移物聯網有限公司