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1、第1章绪论本文主要介绍通信基站运维综合管理系统V1.0的设计与实现。本章首先介绍本系统的背景知识以及研究意义；然后阐述国内外研究以及开发的最新动态，最后介绍本文的主要内容以及组织结构安排。1.1研究背景与意义本节主要介绍本文涉及的一些无线通信知识，首先介绍与本文描述的通信基站运维综合管理系统V1.0相关的WCDMA的概念，UTRAN系统，RAN系统以及Rbs的知识，然后详细描述本系统在WCDMA系统所处的位置和该系统所需要提供的功能。最后再系统阐述本文的研究意义。无线通信相关知识WCDMA1：WidebandCodeDivisionMultipleAccess宽带码分多址。是一种由码分多址（C
2、DMA），演变而来的第三代无线通信技术。WCDMA采用直接序列扩频码分多址、频分双工方式。WCDMA是一种由3GPP具体制定的，基于GSMMAP核心网，UTRAN为无线接口的第三代移动通信系统。UTRAN：TheUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork，陆地无线接入网。信令网和数据传输网在逻辑上分开2；UTRAN和CN的功能将和传输功能完全分开；UTRAN和CN使用的寻址方式将和传输功能的寻址方式无关；宏分级（FDD模式）的处理完全在UTRAN内，RRC的连接的移动性完全由UTRAN控制；定义UTRAN接口时候，通过接口的功能的划分应有尽量少的可选项；应基于此接口控制
3、的实体的逻辑模型。UTRAN由一组通过Iu接口连接到核心网CN的无线网络子系统RNS组成。一个RNS由一个无线网络控制器（RNC）和一个或者多个节点（NodeB）组成。Rbs通过Iub接口连接到RNC。图1.1是UTRAN系统的部分平面结构图。从图中可以看出：RNC主要负责跟核心网的交互以及与Rbs进行交互。Rbs主要负责与RNC交互，以及用户手机交互。从软件架构的角度，UTRAN主要分为以下3个逻辑节点：（1）RNC（RadioNetworkController）无线网络控制器。RNC主要负责跟核心网以及Rbs进行交互，并且负责管理无线链路。RNC控制通过Rbs的信息量。RNC同时负责建立信
4、道，处理与UE的连接，控制无线基站的资源的优化。WCDMA的Rbs提供无线资源以及无线广播，并且负责接受与发送UE信号。图1.1UTRAN系统的平面结构（2）OSS-RC(OperationSupportSystem-RadioandCore)运维支撑系统-无线基站跟核心网。OSS-RC主要处理从RNC过来的操作管理任务，比如软件的安装与升级，RAN层的管理配置，告警处理等。（3）COMINF(CommonOperate&ManageInfrastructure)通用操作管理架构。COMINF主要管理包括从网络设备到OSS-RC所需要携带的路由等网络协议。COMINF同时提供安全性服务，客户帮
5、助信息，软件管理，备份解决方案等服务。UTRAN的拓扑结构和关键节点的外部接口如图1.2所示：（节点跟接口在下图中仅仅是一个逻辑插图，跟实际情况不一定完全吻合。比如Mub和Iub接口可能承载相同的媒体，W-Rbs也可能以级联拓扑的形式连接）Rbs3（RadioBaseStation）：WCDMA中的Rbs就是UTRAN系统节点中基站的特有名称。NodeB是一个逻辑节点，负责发送，接收从UE过来的信道。Rbs节点除了处理最基本的功能以外，同时还控制与监管天线设备。Rbs通过luant接口或者其他一些专有的规范标准来控制与监管TMA、RET等天线设备。RbsElementManager：基站管理软
6、件，并不是UTRAN系统中的一个独立节点，但是他是Rbs系统的一部分，EM一般运行在PC端口，控制了包含一系列操作管理应用软件的安装。RbsCabinetViewer：机箱机柜查看器，是部署在OSS-RC上的一个应用程序，但是他仍然属于Rbs系统的一部分。机箱机柜查看器提供了一个可视化视图，并且提供了一个工具来处理由事件干扰引起的错误。图1.2UTRAN系统的拓扑结构图1.3是Rbs所处的位置以及Rbs与其他节点的关系：图1.3Rbs与RNC、OSS-RC的关系从图上可以看出：Rbs主要通过Mub接口与OSS-RC交互，通过lub接口与RNC交互，通过Uu接口与UE交互。管理软件EM在OSS-
7、RC节点上，负责管理与配置Rbs4。图1.4是Rbs外部接口的平面图：图1.4Rbs的外部接口Mub：Mub接口是由Rbs所提供的，由管理软件EM，机箱机柜查看器，网络管理系统等系统使用。Iub：连接RNC跟Rbs的相关接口。GUI：（GraphicUserInterface）由管理软件EM或者机箱机柜查看器提供，提供了一种用户友好型的图形化界面给基站操作人员操作和维护Rbs。VMI：（VisualandMechanicalInterface），主要提供给基站站点操作人员使用。VMI主要包括可视化指示器（LED灯），手动的可操作的开关/按钮（复位键）和传入的外部电源等。另外，装配的电缆螺丝等都
8、属于这个接口。1.1.2基站管理软件功能ITU-TTMN:TelecommunicationsManagementNetworkstandardfromtheITU-T)国际电信联盟电信标准化部，电信管理网络。由于该软件系统紧紧负责基站的管理与配置，暂时不考虑traffic事件部分，仅考虑操作管理部分。TMN操作管理部分策略主要由： 代理模式的使用，比如OSS-RC作为管理人，RbsEM作为代理。 使用管理对象（ManagedObject，MO）模型，即管理一系列抽象或者物理或者逻辑上的资源。 管理信息库（ManagementInformationBase，MIB）的使用，即一个存储了TMN中
9、所有MO的信息库。 管理信息模型（ManagementInformationModel，MIM）的使用，即抽象出一个面向对象的语言来抽象规定MO的定义，定义MO数据的基本操作。一个基本的逻辑架构模型如图1.5所示：图1.5TMN管理部分逻辑架构模型本文所描述的通信基站运维综合管理系统V1.0是一个OSS-RC系统下的子系统服务，从TMN管理部分的架构逻辑模型上来看，该系统处于架构的在表现层。通常，配站工程师会在软件中对基站进行配置，该软件系统将用户配置基站的数据信息收集起来，通过MO携带数据，通过COBRA等公共协议与指定基站进行通信，向下层传送管理和配置的信息，将所需配置信息发送到指定基站的
10、中央处理单元，而在基站端，通常会有一个类似于接口的子系统，对发送过来的消息进行解析并处理，并将配置信息进行反馈。这样就可以做到基站的安装跟配置分开进行，并且还可以随时对基站进行调控容量，监视基站中设备的状态等操作。基站通信结构示意图如图1.6所示:图1.6基站通信结构本文中通信基站运维综合管理系统V1.0主要提供以下功能：功能特点：1，IT资源可视化，轻松读懂各种IT数据2，业务拓扑视图，直观展现出业务与IT的关系3，IT资产管理与IT监控管理、运维流程管理等无缝集成，实现对以虚拟化和云计算为核心支撑的IT体系综合管控。4，完善的IT网络运维管理体系，依托统一的服务支持平台，形成自动化、流程化
11、的服务支持。技术特点：1，运行环境安装配置方便(.NetFramework,Asp.Net,IIS)2，技术成熟，主流技术，配套技术文档完善，众多开源或免费的文档或项目可供参考3，拥有众多新技术，方便构建企业级应用4，开发部署工具功能强大5，能与Windows平台紧密结合，最大限度利用系统功能1.1.3研究意义随着中兴，华为等新兴无线通信公司的崛起，无线通信行业的竞争越来越激烈，各大公司纷纷推出了新产品，软硬件更新速度日益加快，而市场上也出现了基站类型新旧各异，功能各异的复杂情况，即使是同一站型，也会因为需求的变动而导致硬件不同，或者设备参数不同等问题。将原有硬件进行整合，升级改造，已经成为了
12、当前3G基站发展的一个主流趋势。这样不仅仅可以节约成本，复用原有的硬件设备，提高利用率，同时可以在更好的兼容基站的原有设备的基础上，达到硬件微小改动，功能大大提升，基站大不一样的特点。目前市场上的一些基站管理配置系统，由于需求已经随着市场的变化而发生了重大改变，从原有的固定不变，几乎很少改动的硬件架构，变成当前这种需求随着市场的变化而迅速变化的情况。以市场为导向的新需求，使得软件层次的架构的变动势在必行。原有的架构层次过于简单，在新项目的开发中出现了架构兼容性不够，代码耦合度过强等问题，导致系统难以维护，升级，一旦有新需求变化，总会进行大幅修改，显然已经无法适应产品的不断更新的新要求。如何设计
13、出一个通用的基站管理系统，满足需求经常变动的特点，成为一个亟待解决的问题，也是本文的主要研究目的。1.2国内外研究动向爱立信：爱立信的基站管理系统采用了CI/RI（ConfigurationItem/ResourceItem）的架构。将基站资源抽象为一系列ResourceItem，将一组相近的资源以聚集的形式构成ConfigurationItem，构建出一个逻辑上的Rbs进行配置。该管理系统使用了MVC，JavaBean，SAX等技术，提供了一个用户友好型界面，通过一个通用平台CPP与基站端进行通信。客户端到基站端的通信使用了COBRA的技术处理并发。目前爱立信在市场上的主流基站及新硬件设备如
14、图1.7所示5。图1.7爱立信主流基站及新硬件设备华为6：提供了一个基于JAVAWeb的网页版基站软件管理系统。该管理系统使用了J2EE架构，并且使用了Struts+Hibernate+Spring等比较流行的框架。图1.8是部分华为在WCDMA市场上的主流基站。图1.8华为在WCDMA市场上的主流基站1.3本文主要内容本文一共分为五章，系统的介绍了通信基站运维综合管理系统V1.0的设计与实现，下面从分章节的角度详细阐述本文将要论述的主要内容：第一章：首先介绍了本系统所需要的无线通信的背景知识，该系统在UTRAN系统中所处的位置以及该系统所担当的职能等，其次介绍了国内外研究开发的动态，本章最后
15、介绍了本文的主要内容。第二章：主要介绍了本系统的需求分析以及详细架构设计。在需求分析中使用了ADMENS矩阵分析法。架构设计的时候先介绍系统的总体架构设计，再分层分别介绍每一层的设计。在介绍的时候不仅仅介绍了设计的思路，同时从设计模式的角度给出了实现策略。第三章：根据上一章设计出的架构，分架构层次，依次详细阐述了每一层的实现过程。实现过程主要以详细的UML类图以及时序图为例进行阐述，同时将设计过程中用到的设计模式串联起来。第四章：描述了系统测试的主要方法，以及本系统测试的步骤，最后展示了部分测试用例，同时总结了测试结果。第五章：总结了本论文的主要工作，分析系统中一些值得改进的地方，并且提出了后
16、续研究的一些展望。第2章通信基站运维综合管理系统V1.0的需求分析以及设计本章详细描述了基站管理系统的需求分析与架构设计。在需求分析中应用了ADMENS矩阵分析法进行分析，架构设计的时候体现了分层的思想，同时为了更好的局部结构，设计模式在本系统中得到了充分的应用。2.1系统的需求分析通信基站运维综合管理系统V1.0提供了一个基站管理配置的平台，针对不同种类的基站进行配置，同时提供了对基站的配置进行修改，删除，以及导入导出配置脚本等功能。在进行本文的需求分析的时候会借助ADMENS矩阵进行分析。ADMENS矩阵7（ArchitecturalDesignMethodhasbeenExtendedtoMethodSystem，架构设计方法已经扩展到方法体系），又称为“需求层次-需求方面矩阵”。该矩
