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当前，现代通信技术发展迅猛，各类无线电台站的设置和使用数量迅速增加，这给各级无线电管理机构带来了很大压力。为了能够对无线电台站特别是固定类型无线电台站实施及时、有效的管理，本文提出了利用中国移动公司的GPRS通信系统进行实时管理的方法。
一般情况下，固定类型无线电台站管理的重点项目包括：无线电发射设备的功率、频率、坐标（经纬度）、天线高度、邻道功率、杂散功率等。传统的管理方法是，在收到用户设台申请后，无线电管理部门进行设备检测、电磁环境监测、频率指配，然后办理审批设台手续。之后，无线电管理部门不定时对该频率进行监测，每隔三年或五年对设备进行核查。核查的手段往往是手工操作，较为先进的方法是二维条形码或RFID半自动化模式。因此，无线电管理部门的工作量很大，效率较低，后期管理成本高。为了加强后期监督、实现实时管理，笔者认为可采用GPRS网络的实时台站管理监控系统。
1 系统组成
GPRS实时台站管理监控系统框图见图1。
图1 GPRS实时台站管理监控系统
1.1 GPRS控制终端
安装在固定电台上的远程GPRS控制终端（以下简称终端），通过信号采集模块采集数据，经压缩、加密后通过GPRS数传模块对数据进行处理和协议封装，然后发送到GSM网络。
终端的主要功能包括：
（1）信号采集：主要通过电流传感器对电台使用的交流（或直流）电实时检测，判断是否按照核准功率正常运行。
（2）GPRS实时通信：
＊ 实现与控制中心的数据通信功能。
＊ 获取与本模块通信的基站ID数据，以确定一定精度的位置信息。
（3）控制模块：实现对固定台站电源的开启和关闭操作等。
（4）中央处理和分析：
＊ 通过对信号采集模块的数据分析，实现固定台站的占用度统计和位置信息的记录。
＊ 对GPRS实时通信模块的操作。
＊ 对控制模块的操作。
＊ 固定台站的参数记录、身份标志、数据加密（银行级安全级别）等。
＊ 与控制中心数据交换。
＊ 在线升级固件，随时实现功能升级。
＊ 遭遇非法操作的自毁功能等。
＊ 其他扩展功能。
1.2 监控中心
服务器申请配置固定IP地址，和中国移动通信公司之间通过DDN (Digital Data Network数字数据网络)专线与GPRS网络相连。监控中心RADIUS服务器接受GPRS网络传来的数据，并对其进行3A认证，传送到监控中心服务器，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理。
＊DDN专线：连接到中国移动通信公司，通过GPRS网络实现与终端的通信功能。
＊RADIUS服务器：对接收到GPRS传来的数据进行AAA认证，传送到监控中心的应用服务器。
＊应用服务器：以数据库方式存储固定无线电台站的位置、功率、频率以及历史占用度等各类信息；通过对终端返回的信息和数据库的数据进行综合分析，以确认固定无线电台的位置、功率等参数是否按照核准要求运行，进而实施远程监督管理和控制。
1.3 GPRS/GSM移动数据传输网络
现场终端采集的数据经GSM网络空中接口功能模块，可以对数据进行编解码处理，转换成Internet网络的数据传送格式，通过中国移动通信公司的GPRS无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心。
2 系统方案
各终端使用GPRS透明数据传输模块，通过GPRS网络与监控中心相连。各终端使用中国移动通信公司统一的STK卡，监控中心同时对各点进行登记，保存相关资料以便于管理。各终端运行监控系统软件，支持不间断实时在线，实现信息采集和传送。
2.1 安全措施
由于实时台站管理监控系统的特殊性，本系统需要较高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意或无意破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定性要求系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统运行也不能中断。
一般而言，监控中心与终端的通信方式可分为以下三种：
（1）VPN网络接入
可通过Internet使用VPN（Virtual Private Network虚拟专用网)接入到移动GPRS网。通过VPN方式，客户端在连接应用服务器前，要经过RADIUS服务器的认证，整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。VPN方式成本比较低。
（2）APN网络接入
监控中心也可以采用APN方式接入，租用专线接入到移动公司的GGSN设备上，这种方式成本高，安全性高、稳定可靠。
（3）APN+VPN混合方式
对安全性要求非常高的系统，可考虑在专用APN接入的基础上加VPN网络的混合接入方式，进一步提高系统的安全性。
＊VPN虚拟专网模式：管理机构内部网络中配置VPN服务器，移动终端加载具有VPN二次虚拟拨号的功能的客户端软件。采用VPN安全技术，用户通过接入企业内部虚拟专网的方式与Internet进行隔离，可对整个数据传送过程进行加密保护，有效避免非法入侵。
＊利用SIM卡的唯一性，对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围，只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，终端与数据中心采用中国移动分配的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专用APN。
＊对于特定用户，可通过数据中心分配特定的用户ID和密码，其他没有数据中心分配的用户ID和密码的用户将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。
＊数据加密：通过VPN对整个数据传送过程进行加密保护。
＊网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络权限和安全防范功能，保障系统安全。
＊利用终端设备提供的端到端加密算法，对原始数据进行加密处理，增加数据安全性。
3 可行性分析
3.1 需求分析
近年来无线通信事业迅猛发展，无线电固定台站大量设立，而无线电管理机构的人员和设施配备相对落后，面对大量的已设台站缺乏实时有效的监督手段，每三年至五年一次的核查工作往往耗费大量的人力、物力，但效果依然不理想，特别是在遇到突发事件或紧急情况时，管理机构对电台的实时控制能力更是缺乏。
基于这种情况，GPRS实时台站监控系统的需求较大。
3.2 成本分析
（1）硬件成本
＊ 终端
终端主要包括了信号采集模块、GPRS实时通信模块、控制模块、中央处理以及分析模块。目前其价格如表1所示。
表1 终端各模块价格
由表1可知，一个终端硬件成本约700元，不包含开发商的利润和运维成本。
＊ 监控中心
监控中心的硬件主要包括网络和服务器，根据应用规模可以配备20万元～50万元的设备。各级无线电管理机构一般有自己的监测系统和信息系统，因此可以把监控中心与原有的信息系统数据库合并使用。
（2）软件成本
终端的软件部分主要涉及中央处理和分析模块中的单片机软件的开发，其规模在Mbytes之内。
监控中心的软件需要满足基于B/S模式的查询统计功能，能够融合到（或充分利用）原有的台站数据库系统，其规模相对较大，且涉及原有系统的数据结构等方面。
（3）运行成本
＊ 功耗
终端待机功耗约为0.2W～0.5W，保持在线状态时1W～3W，一年的耗能为1×24×365<9kW，费用小于5元。
＊ 通信费用（每个终端）
GPRS通信费按照信息量每k字节0.01元，按目前的控制信息量分析，终端每次上传和下载的数据在1k字节左右，每天传送次数不超过10次，这样每天的通信费大概在0.2元以内，一年的费用不超过60元。此外，按照集团用户方式计费将更加便宜。
＊通信费用（DDN 128kbit/s专线）：租赁费用每年约6000元。
＊系统运行维护费用等。
3.3 方案特点
中国移动公司GPRS系统可提供全面覆盖的无线IP连接。在其GPRS业务平台上构建无线电台站管理监控系统可充分利用现有网络，建设周期短，建设成本低，而且设备安装方便、维护简单。
GPRS无线电台站管理监控系统具备如下特点：
（1）可靠性高
GPRS采用面向连接的TCP协议通信，避免了数据包丢失现象，保证数据可靠传输。监控中心可以与多个监测点同时进行数据传输。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能。
（2）实时性强
GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此GPRS监测数据中心可以在多个监测点之间快速、实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性要求。目前GPRS实际数据传输速率在30kbit/s左右，完全能满足系统数据传输速率（≥10kbit/s）的要求。
(3)监控范围广
GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容升级和接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。无线电台数量众多且地理位置分散，部分位于偏僻地区，因此，GPRS网络是实时监测系统的理想选择。
（4）系统建设成本低
由于采用GPRS公网平台，无需建设网络，只需安装设备即可，建设成本低，也免去了网络维护费用。
（5）系统运营成本低
采用GPRS公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去了昂贵的漫游费用, GPRS网络可按数据实际通信流量计费，(1分～3分/1k字节)，也可以按包月不限流量收费，从而实现了系统的低成本通信。
（6）可对终端台站进行控制
通过GPRS数据监控中心，可实现对现场台站的远程控制，例如：远程开关控制、远程复位控制、状态查询、参数配置以及远程固件升级等。
（7）传输扩容性能好
由于终端数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要；由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监控中心可支持几千个终端的通信接入。
（8）传输功耗小
终端与数据中心的距离与其通信功率没有关联，GPRS传输设备在工作时只需与附近的移动基站通信即可，其整体功耗仅为0.2W左右。因此GPRS传输方式更节约能耗，符合国家提倡的节能要求。
（9）安全性有待加强
由于该平台建立在Internet环境下，对系统和数据保障而言，实时监测系统的安全性成为必须解决的首要问题。在解决该问题的同时也增加了软硬件成本和传输开销。
4 总结
上述系统方案设计过程中主要考虑了方案的经济性，其不足处是定位精度等比较低。目前全球卫星定位系统发展很快，其接收系统整体成本在迅速降低，如果能将定位系统集成到该系统中，则可显著提高定位和计时精度。
综上所述，基于GPRS的台站管理系统对固定台站具有相当强的监督和控制能力，然而，涉及到系统开发还有很多细节和环节需进一步深入调研和摸索。目前所设想的系统还只能实现监控台站的开关、检测发射功率、记录占用度和核对相对位置功能，对其他参数的监控能力还不够，需要进一步研究和分析。
目前电力、环保、水利、人防等各行业对GPRS系统的开发利用都有成功的案例，GPRS实时台站管理监控系统是可以实现，并值得开发推广的具有良好经济和社会效益的系统。
作者：
常州市无线电管理监测站 裴士青
常州市新北区人防工程建设管理处 方方
