专利名称：用于监测、管理以及控制分散网络的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电信领域。特别地，本发明涉及电信中用于监测、管理以及控制分散网络设置的系统。说明书中所用的术语定义BTS :BTS(基站收发台)是有助于用户装备与网络之间的无线通信的装备。数据包数据包是从不同源结合的有格式的数据块，它通常在网络上进一步被压缩、加密以及运送。分散网络系统电信中的分散网络系统是分散在空间且通过联网装置连接的系统。零电势接触零电势接触是与主要设备配合但不与它电连接的干接触(dry contact) /辅助接触。站点装备站点装备是位于分散网络的若干远程站点中的一个站点处的各种无源基础设施设备、模拟设备以及类似物。原始数据包原始数据包是包含以解密和解压缩形式的数据的数据包。翻译数据包翻译数据包是进一步转换成系统可理解格式的原始数据包。状态与运行数据状态与运行数据是关于电气装备的运行情况(工作/失灵/评价/层次)和状态(开启/关闭)的数据。用户可读数据包用户可读数据包是进一步转换成适合于存储和生成有意义的数据的格式的翻译数据包。发明背景和现有技术分散网络系统包括电信网络、银行网络、ATM网络、接入网络、电缆网络、有关其运行需要远程能见度、监测以及控制的医院、大型工业或任何其它大型企业的网络。本发明在下文中将根据电信网络描述，尽管不应该认为其以任何方式被限制于此。电信市场以快速步伐增长。通常，电信运营商的运营开支是资本开支的4-5倍。对于部分的电信公司，大大减少运营开支是非常重要的。各种商业模式已经被尝试用来减少运营开支。在现有技术中，无源基础设施共享是问题的可行解决办法。无源基础设施共享的实现减少运营成本约30%。无源基础设施供应商(PIP)运转无线塔而且出租空间给电信运营商。这些PIP在各个塔站点具有包括电源、备用电池、发电机、空调以及类似物的基础设施，用于支持需要7天M小时的载波和天线运行的BTS (基站收发台)。然而，实际上运营开支没有减少，而是它仅从运营商转到PIP。当无源基础设施供应商不拥有有源基础设施时，在缺少来自承租运营商也是它们客户的反馈的情况下，它们不具有其网络的任何可见性。因此，站点级别的问题首先对客户已知，然后对PIP已知，然而，是PIP与客户签署了站点正常运行时间的服务水平协议(SLA)。当PIP的网络以高速疾驶的步伐增长时，管理它们变成大的挑战。每个塔公司拥有大的塔组合(portfolio)，而且当这些塔公司面对来自无线运营商因为停工时间或性能降低的严厉SLA处罚时，管理这个基础设施对于塔公司是关键问题。对此进一步补充，存在系统间的数据丢失、外部欺诈以及不充足的控制和程序，这对PIP会导致进一步的收入损失。在现有技术中存在各种尝试，来给无源基础设施供应商提供它们的可见性和控制，以确保一周7天、每天M小时的塔运转和塔装备的可利用性，来使运营成本最小化题为 ‘Geographic network management system(地理网络管理系统)，的美国专利6343四0公开了一种网络管理系统，其用于利用网络数据和地理空间数据来观察、监测、 配置以及管理无线电信网络。网络数据包括装备数据、包括故障票数据(trouble ticket data)、事件数据、报警数据、客户服务数据的性能数据、和/或用于调用网络元素和/或性能元素的配置数据。地理空间数据包括地理数据和/或空间数据。在网络数据数据库和地理空间数据数据库中存储数据的数据库服务器被提供。网络数据和地理空间数据在用户浏览器上显示，作为显示电信网络的网络元素相对于其它网络元素、地理元素以及客户的地图。用户通过电子邮件、文本寻呼、自动声音回复或声音电子邮件而被通知。题为‘蜂窝网络管理系统(Cell network management system)，的美国专利 6725032公开了用于管理蜂窝网络的系统，其接收和传送配置数据、性能数据、报警数据以及呼叫连接数据，用于蜂窝基站集合体(cell site complex)中的组件和网络元件中的每个。用户接口被提供，使得用户可配置参数和蜂窝基站集合体的组件以及网络元件。当参数在容许的范围外时，报警实时报告给用户。提供安全系统以确保在各个层次的安全，像登录安全、会议和超时安全、网页安全、组群安全、用户安全、市场安全以及检查模块安全。也提供报告接口模块，以生成配置差错报告和数据加载差错报告。尽管前述现有技术提供用于无线电信网络管理的手段，但是前述现有技术使用互联网/GPRS/以太网/Tl线路和文本消息手段用于传送装备的状态。互联网/GPRS/以太网 /Tl和文本消息/SMS(短信服务)分别是“尽最大努力”和“存储并转发”的技术，这些是不可靠的而且易遭受攻击和黑客。这些传送手段增加所有权的总成本，同时它们给基于数据使用的PIP增加成本。因此，需要一种系统，其能够提供有成本效益的、强有力且可靠的方法，用于安全传送在分散网络中被控制和监测的塔基础设施的状态。题为 iMethod for data communication via a voice channel of a wireless communication network(用于通过无线通信网络的语音通道的数据通信的方法)’的美国专利申请2007/0258398公开了利用允许数字数据在通信网络的语音通道上传送的无线通信网络的数据通信方法。该通信方法包括利用差分移相键控(DPSK)调制以数字数据来调制载波信号的步骤、传送经调制的载波信号的步骤、接收传送的经调制的载波信号的步骤、 以及将接收的经调制的载波信号解调回数字数据的步骤。^ 为 iMethod and apparatus for transferring data over a voice channel (用于在语音通道上传输数据的方法和仪器)，的美国专利US7069211公开了一种通信方法，其中数据被编码，使得它类似于语音帧，然而比较声码器参数和预定参数能帮助区分经传输的语音帧是必须作为数据通信还是作为语音通信在接收端被处理，因此提供将数据嵌入语音通道的方式。
IS为'Method and apparatus for providing reliable communications over an unreliable communications channel (用于在不可靠的通信通道上提供可靠通信的方法和仪器)，的美国专利申请US2006/(^91452公开了以克服由语音通道上正在传输的数据量所呈现的阻塞的方式，在语音调度通道上传输数据的方法。基于语音和数据的吞吐率的 ‘TCP友好’的速率控制机构被采用。如果TCP被给予与存在的那些相同的网络环境，在传输的持续期间近似于TCP的带宽使用特征基本上是协议操作。控制机构为优先于一个或多个其它语音或数据通信的语音或数据通信至少提供最小带宽，并因此修改数据吞吐量的流
Mo题为'Modem for communicating data over a voice channel of a communications system(用于在通信系统的语音通道上传递数据的调制解调器)’的美国专利申请US2007/01601M公开了一种通信方法，其中数据被编码为具有共振峰结构和结构上类似于人类言语的时变频谱的经调制的音频信号，因此使数据能够在使用压缩技术通信系统的语音通道上交流，而不丢失或影响数据。题为 ‘Circuitry for activating a modem in a cellular telephone (用于在移动电话中激活调制解调器的电路)’的美国专利申请US6681121公开了一种方法，其中数字数据被转换成合成了人类言语的频率特性的音频音调。数字数据也被编码以阻止电信网络中的语音编码电路损坏表示数字数据的合成音频音调。题为 ‘Simultaneous voice and data communication over a wireless netW0rk(无线网络上同步的语音和数据通信)’的美国专利US7117001公开了一种方法和系统，用于在利用像CDMA、FDMA、TDMA、GPRS、GSM以及类似物的通信协议进行打电话期间， 在语音通道上发送、接收和合成数据而不影响语音通道的质量。前述现有技术使用在用于传输数据的无线网络上的语音媒介，该数据是关于在分散网络中将被控制和监测的塔装备的状态。然而，在公开的方法中，语音和非语音数据都在相同的语音通道上传送。当语音和非语音数据必须被区分时，这增加了在接收端的开销。同样，在相同的语音通道上一起发送语音和非语音数据能导致数据损坏。此外，现有技术系统不为数据的安全和语音通话源的识别做准备。同样，现有技术系统不具有确保数据传递的确定性的机构。因此，需要一种安全、可靠和有成本效益和改进的系统和方法，用于管理、监测和控制分散网络系统。发明目的本发明的目的是提供用于监测、管理以及控制分散网络系统的有效系统和方法。本发明的另一个目的是提供系统和方法以使分散网络系统的管理自动化。本发明的又一个目的是提供系统和方法以实质上减少分散网络系统的运营开支。进一步，本发明还有另一个目的是提供减少处理网络系统的操作和维护所需要的人力的系统和方法。本发明的另一个目的是提供一种系统，该系统提供分散网络的整个组合的统一视图。本发明的又一个目的是提供用于在中央位置监测分散系统的健康状况的系统。本发明还有另一个目的是提供用于在中央位置管理和控制分散系统的系统。
本发明的又一个目的是提供需要最小化配置和基础设施用于部署的系统。本发明还有另一个目的是提供优化分散网络的能耗的系统。本发明的又一个目的是提供一种系统，该系统在分散网络的组件之间提供安全和闭环通信。系统的又一个目的是减少PIP所遭受的收入漏损。发明概述本发明设想一种系统，用于在中央监测、管理以及控制具有彼此远程定位的多个塔站点的分散网络系统，所述系统包括 安装在各个塔站点的至少一个数据发送器单元，所述数据发送器单元适于收集关于多个站点装备的状态和运行数据，而且进一步适于准备并在语音通道上传送结合所述已收集的状态和运行数据的数据包(DoV)； 数据接收器单元，其适于从多个数据发送器单元接收所述数据包，而且进一步适于将命令发送到所述数据发送器单元；參环形聚集网关(circle aggregation gateway)单元包括i)用于从所述数据接收器单元接收和聚合所述数据包的第一通信装置；ii)用于验证所述已接收的数据包的尺寸和内容和进一步丢弃无效数据包的验证
装置；iii)用于解密、译码和解压缩所述已接收的数据包的解密、译码和解压缩装置；iv)用于分析所述数据包的内容的分析装置；ν)适于在已分析的内容包括任何告警内容的情况下产生告警的告警产生装置；vi)用于翻译已分析的数据包的翻译装置；vii)用于传送所述已翻译和分析的数据包的第二通信装置；viii)用于将所述告警传达到与所述塔有关的现场工作人员的第三通信装置；以及ix)适于通过数据接收器单元将命令发送到所述数据发送器单元的第四通信装置。
数据处理中心，其适于从多个环形聚集网关单元接收已翻译的数据包，存储且处理所述已翻译的数据包，以基于所述已翻译的数据包来产生事件、故障票、通知、以及多个基于网络的报告。通常，数据发送器单元是DC供电，IU架可固定单元安装在每个塔站点。根据本发明，所述数据发送器单元包括 处理器，其适于从多个所述站点装备接收所述状态和运行数据，而且进一步适于加密和压缩所述状态和运行数据以形成所述数据包且更进一步适于利用DoV在语音通道上发送所述数据包； 数字和模拟接口，其适于将数字和模拟站点装备与数据发送器单元中的处理器连接；· RS 485接口，其适于将额外的站点装备与数据发送器单元中的处理器连接； 优化柴油发电机和空调在所述塔站点处的使用的运营成本优化器，所述运营成本优化器包括i.空调控制器，其适于基于来自所述运营成本优化器的输入而监测和控制空调参数；和ii. DG控制器，其适于基于来自所述运营成本优化器的输入而监测和控制柴油发电机参数。· BTS(基站收发台)开启/关闭控制器，其适于提供BTS的远程开启和关闭设施； 用于供应无线通信的Sim卡； 用于供应无线通信的天线； 用于本地配置所述远程发送器单元的小键盘； 适于闪现所述数据处理中心所发送的具体消息和配置消息的显示器；以及 适于指示DSU的运行状况的信号强度指示器。具体地，远程站点装备包括模拟设备、数字设备、计量设备、监测设备以及控制设备。通常，数据发送器单元利用无线网络在语音通道上传送所述数据包。通常，数据发送器单元利用有线网络在语音通道上传送所述数据包。特别地，数据发送器单元适于利用DoV传输将所述数据包传送到所述数据接收器单元。可选择地，数据发送器单元适于在语音呼叫未连接的情况下，利用短信服务将所述数据包传送到数据接收器单元。优选地，所述数据接收器单元利用两线硬件数据链路连接到环形聚集网关单元。根据本发明，所述环形聚集网关单元包括 通信服务器，其适于接收所述数据包和进一步适于解密、解压缩所述数据包和查验校验和； 轻应用服务器(light application server)，其适于接收和分析所述解密的数据包和进一步适于翻译和传送所述解密的数据包和更进一步适于发出告警和通知；· SMS/电子邮件服务器，其适于接收所述已发出的告警、通知；以及·向外通信装置，其适于接收已发出的告警与通知和进一步适于将告警SMS/告警电子邮件发送到现场工程师。优选地，通过从包括租用专线、宽带连接、Tl线路和广域网连接的一组装置中选择的装置，环形聚集网关单元将所述已翻译的数据包发送到数据处理中心。根据本发明，所述数据处理中心包括 全应用服务器(full application server)，其适于接收所述已翻译的数据包并将所述已翻译的数据包转换到用户可读数据包，所述全应用服务器进一步适于监测和控制所述分散网络的运行，而且更进一步适于发送所述用户可读数据用于存储； 控制台，其适于显示所述用户可读数据用于系统管理和监测； 中央数据库，其适于存储所述用户可读数据；以及 报告服务器，其适于从所述中央数据库检索所述用户可读数据且产生趋势分析报告、关键性能指标(KPI)监测报告、报警趋势报告和其它统计报告。根据本发明，全应用服务器包括 规则引擎，其适于制订和存储预定的业务规则；
故障票引擎，其适于基于所述预定规则评估所述已翻译的数据包，而且进一步适于为现场技术人员/工程师产生故障票； 个案管理引擎，其适于分配和跟踪已产生的故障票； 引擎，其适于通过包括电子邮件和SMS的手段，基于等级，给系统用户进行告警、通知、所述故障票的升级； 消息队列，其适于优化不同单元之间的通信； 监测服务引擎，其适于所述分散网络的自我监测和配置；以及 资产管理单元，其适于跟踪和监测多个所述站点装备的维护时间表。通常，所述数据处理中心包括用于所述数据发送器单元和所述数据接收器单元的动态密钥生成的验证和授权机构。优选地，所述系统包括灾难恢复机构，用于对所述中央数据库的定期维护和在不同物理位置对所述中央数据库复制。根据本发明，提供用于在中央监测、管理和控制分散网络系统的方法，所述方法包括以下步骤 接收关于多个监测的远程站点装备的状态和运行数据； 结合和压缩所述状态和运行数据； 加密已结合和压缩的数据且做成数据包； 编码数据包； 利用DoV在语音通道上将所述编码数据包传送到分散网络的中央位置； 在所述中央位置接收和译码所述编码的数据包； 解密和解压缩所述译码的数据包，以获得原始数据包； 将原始数据包转换成已翻译的数据包； 接收已翻译的数据包和将已翻译的数据包转换成用户可读数据包并将它存储在数据库中； 检查所述数据库中的状态和运行数据用于报警事件和/或告警事件； 如果产生的任何报警事件被接收，则产生故障票； 将所述报警事件的细节传达到现场工程师/技术人员； 基于它们的等级，给用户进行报警事件的升级； 跟踪故障票的状态； 基于所述存储数据，产生各种报告和用户控制板(user dashboard)，用于观察所述分散网络系统的整体组合；以及 控制所述远程站点装备。通常，接收状态和运行数据的步骤包括从包括模拟设备、数字设备、计量设备、监测设备以及控制设备的远程站点装备接收所述状态和运行数据的步骤。特别地，传送所述编码数据包的步骤包括在语音通道上作为多个恒定频率传送所述编码数据包的步骤。具体地，传送所述编码数据包的步骤包括首先在语音通道上发送密钥的步骤、和在成功验证密钥之后检查来源是否登记并进一步发送校验和的步骤。通常，传达报警的细节的步骤包括通过包括SMS和电子邮件的手段发送报警的步骤。
通常，跟踪故障票状态的步骤包括跟踪包含打开、分配、确认、解决和关闭的状态的步骤。附图简述通过考虑以下陈述的附图和它们的描述，本发明的其它方面将变得明显，这仅说明本发明的优选实施方式，且不以任何方式限制本发明的本质和范围。
图1图示了根据本发明的系统和它的组成部分的概况；图2图示了根据本发明的数据发送器单元的高级概况；图3图示了根据本发明的数据发送器单元与数据接收器单元之间的连接图；图4图示了根据本发明的中央集成网关单元和数据处理中心的高级概况；以及图5和图6是显示根据本发明的用于监测、管理以及控制分散网络系统的方法的流程图。详述本发明设想用于监测、管理和控制分散网络的系统和方法。尽管不应该被认为以任何方式将其限制于此，但本发明在下文中将参照电信网络详细描述。无源基础设施供应商(PIP)运行无线塔而且将空间出租给电信运营商。这些PIP 在各自塔站点提供包括电源、备用电池、发电机、空调以及类似物的基础设施，用于支持 BTS(基站收发台)和确保平稳的每周7天每天M小时的载波和天线运行。参考附图，图1显示根据本发明的系统的高级视图。根据本发明的优选实施方式，用于监测、管理和控制分散网络的、一般由图1的参考数字100表示的系统包括1.数据发送器单元，其一般由图1的参考数字102表示；2.数据接收器单元，其一般由图1的参考数字104表示；3.环形聚集网关单元，其一般由图1的参考数字106表示，包含至少一个数据接收器单元104;以及4.数据处理中心(DPC)，其一般由图1的参考数字108表示；根据优选实施方式，系统100是位于塔站点的数据发送器单元102的网络，其与位于中央位置的数据接收器单元104无线通信。数据接收器单元硬连接到环形聚集网关单元 106，该环形聚集网关单元106又通过包括租用专线、宽带网络、广域网以及类似物的联网装置而连接到中央数据处理中心(DPC) 108。数据发送器单元(DSU) 102是驻留于塔站点的基于智能微处理器的单元。DSU 102 收集远程站点中的各种相关站点参数数据，而且通常利用无线网络将它发送到其指定数据接收器单元104。所有数据接收器单元(DRU) 104驻留于环形聚集网关单元(CAG) 106中的相同中央位置。DRU 104从多个用户DSU 102收集数据，而且将它馈送到进一步发送数据到DPC 108 的 CAG 106。可选择地，根据另一实施方式，DRU 104能并入到DPC 108内部并从多个用户DSU 102收集数据且将它直接馈送到DPC 108。
根据另一实施方式，CAG 106和它的DRU 104—起能并入到DPC 108内部。DRU从多个用户DSU 102收集数据，而且将它馈送到进一步传递数据到DPC 108的CAG 106。根据另一实施方式，多个数据发送器单元102安装在本地的塔站点，而且通过无线网络系统进一步连接到并入到中央总网关单元106中的数据接收器单元104，形成区域网络。多个这种区域网络进一步连接，以在DPC108形成国家网络。因此，整个国家网络从中央位置能被监测。所有本地和区域网络的性能的记录保持在中央和/或区域和/或国家位置。根据本发明，DPC 108从中央位置控制网络的日常工作。数据处理中心108通过 DRU 104从各个数据发送器单元102接收数据并分析它，而且如果特定的站点报告行为中的任何问题或异常，则数据处理中心108检测它且将告警自动发送到有关当局来采取正确的行动。DPC 108通知服务工程师关于站点处的问题的确切本质，并因此他们能到达站点准备解决问题。这减少了纠正问题所需要的周转时间。可选择地，CAG 106能通过DRU 104 从每个数据发送器单元102接收数据并分析它，而且如果特定站点报告任何问题或异常， 则CAG 106能检测和自动发送告警用于采取纠正行动。因此，中央监测系统消除了将工作人员永久安置在站点以监测设置的要求。人力显著地减少。根据本发明，数据发送器单元(DSU) 102是DC供电，IU架可固定单元安装在每个塔站点。DSU 102具有“即插即用”设计，这允许它快速且简单地以具有非常最低配置安装到任何现存基础设施中。根据本发明的一个方面，DSU 102是具有内置管理、监测和控制功能的基于微控制器的单元。DSU 102是极其灵活的，而且它的功能有能力增长且适于电线塔的需求。根据本发明的另一个方面，DSU 102监测多个无源基础设施设备和它们的报警，包括(开关式电源)的AC输入失灵、整流器失灵、主要SMPS、次要SMPS、润滑油压力低、DG头 /水温度高、DG自动启动失灵、DG(柴油发电机)门打开、EB (电板)电源失灵、燃料液位低、 空调1失灵、空调2失灵、火警、掩蔽物/塔门打开、BTS(基站收发台)门打开、湿度大报警以及类似物。另外，DSU 102监测多个模拟输入，包括周围温度、电池电压和电流。根据本发明的又一个方面，DSU 102配备有像燃料液位监测器和燃料污染监测器的功能，这帮助保持对在塔站点的DG中的燃料质量和数量的检查。此外，DSU 102产生多个报警，包括室温高报警、临界室温报警、电池低报警、电池不平衡报警、燃料液位突然下降/升高报警以及燃料污染报警。另外，DSU 102也执行到不同BTS的EB主要管道、DG、电池以及SMPS馈送的能量
计量和管理。DSU 102将上述状态和运行数据以预定的时间间隔无线地传达到位于CAG 106中的DRU 104。另外，DSU 102将关于任意以上远程站点装备的状态变化的确认的状态和运行数据发送到DRU 104。因此，远程站点的功能从DRU 104保持可见，而且整个网络的远程能见度因此实现。根据还有另一个的方面，DSU 102内置有运营成本(运营费用)优化器能力，这动态地控制DG、电池、空调的操作，导致每个塔节省燃料。图2显示根据本发明的数据发送器单元102的框图。DSU 102通常从塔中的SMPS接收-48V DC电源，这确保DSU 102的最大可用性。
DSU 102包含以下组成部分处理器[200]图2中所示的处理器200接收来自不同接口的输入和DSU 102的控制，而且将这种输入转换成数据包。单独的数据包被加密、压缩且进一步由处理器200编码用于传送。数字和模拟接口一般由图2的框202表示的数字和模拟接口，提供用于连接零电势数字输入、模拟输入和计算器的接口。一般由图2的框204表示的数字输入，包括从由 SMPS、火、门、空调、湿度以及类似物组成的一组输入中选择数字输入。一般由图2的框206 表示的模拟输入和计算器，包括从由电池、温度传感器、DG以及EB组成的一组输入中选择模拟输入和计算器。RS 485接口 一般由框208表示的RS 485接口，通过接口与DC能量计量表210、 AC能量计量表212、图2的空调控制218、燃料液位监测器214、以及燃料污染监测器216连接。另外，RS 485接口 208给出DSU102的未来的扩展性。运营成本优化器由框220表示的运营成本优化器具有通过优化和空调控制218来减少运营成本(运营费用)的能力，因而减少站点的油耗。运营成本优化器220 包含帮助实现运营成本降低的以下组成部分 空调控制器并入到运营成本优化器220内部的空调控制器222，读取用于空调的状态和运行数据，而且跟踪塔站点的周围温度。空调控制222器基于运营成本优化器220 所提供的输入，促进空调的远程开启/关闭和温度设置。 DG控制器并入到运营成本优化器220内部的DG控制2 器，基于运营成本优化器220所提供的输入，根据周围温度和电池的充电状态，监测和控制包括发电机组运行时间的发电机参数。· BTS开启/关闭控制器BTS开启/关闭控制2 器，提供BTS 230的远程开启和关闭设施。DSU 102连续地监测、管理和控制在站点的设备，而且将设备的状态以预定频率无线地发送到DRU 104。如果有来自设备的任何报警，DSU即时传达到母体DRU。根据本发明，利用小键盘242能本地配置DSU 102，以及在DSU 102上提供IXD显示器对0。可选择地，利用DSU 102上所提供的RS 232端口 234，利用计算机/便携式电脑 /PDA/袖珍型电脑，能配置DSU 102。DSU 102也包含信号强度指示器(SSI) M0，其是LED， 指示了 DSU 102的运行状况。DPC 108发送具体DSU102中的具体显示消息，为了它能被站点工作人员读取。这些消息显示在IXD显示器240上。根据本发明，当通信在DRU 104与DSU 102之间发生之前，包含状态和运行数据的数据包由处理器200加密和压缩，以便不加载用于通信的无线网络。本发明提供在CAG106处的DSU 102与DRU 104之间的双向闭环通信。DSU 102包含天线和SIM卡236，用于将前述数据包无线传输到DRU104。DSU 102又通过DRU 104接收命令，包括查询状态、用于改变密码的命令、用于改变数据间的时间间隔的命令、用于改变通信模式的命令(语音或短信或两者)、网络信号强度以及用于在DSU 102的LCD中显示具体消息的命令。根据本发明，数据接收器单元104的主要功能是与几个DSU 102通信和将所收集的数据发送到CAG 106。DRU 104是监测、管理和控制DSU 102的强大且紧凑的单元。每个 DRU 104通常能与30个DSU 102通信。DRU 104被设计作为系统不可分割的组成部分来运行。它们是用于从塔站点到DPC 108的双向信息的集合点，而且在DSU 102和CAG 106和 /或DPC 108之间通信。图3显示根据本发明的DSU和DRU的连接图。通常，对于每4个DRU 104，有二级DRU S104，它能由DSU使用，用于发送编码数据包，以防指定的DRU 104由于通信失败不能到达。SDRUS104通常监测4个DRU 104且充当故障恢复和故障转移，以防DRU 104失灵。DRU 104和SDRU S104利用高速数据链路300而连接。根据本发明，DSU 102与它们的DRU 104之间的数据交换利用DoV(语音上的数据)而发生。每个DRU 104被指派至少一个DSU 102，因此为了与它指定的DRU 104通信， DSU 102通常在包括GSM或CDMA的无线网络上进行语音呼叫。DoV的传输机构包括传送调谐地无关的多个恒定频率。根据本发明，DSU 102和DRU 104各自装备有安全授权和验证机构。这些机构通过DPC 108提供动态密钥生成，这进一步存储在DRU 104以及DSU 102中。DoV传输进程如下1.DSU 102对其登记的DRU 104进行语音呼叫；2. DRU 104证实呼叫是否来自登记的DSU 102中的一个，而且仅在DSU 102被登记时利用验证进行；3. DSU 102发送它的密钥且等待来自DRU 104的密钥；4.在成功验证之后，DSU 102发送“更多命令跟随”指示。在此之后，它发送后面有效验和的命令且等待来自DRU 104的“0K”指示，这意味着DRU 104已接收正确的效验和。如果“0K”指示由DSU 102接收，则第一命令成功地完成。如果DSU 102接收任何其它指示，那么发送命令中有差错。然后它重新开始上述过程。如果这个过程对于预先配置的尝试是不成功的，那么DSU 102切断呼叫；5.如果DSU 102已完成发送数据，它发送“不再有命令跟随”指示。这些标志了源自DSU 102的数据结束。现在，在这个语音呼叫中，DSU 102仅能从DRU 104接收数据。如果DSU 102在通常3. 7秒的预先配置的延迟内，未从DRU 104接收到任何数据，则它切断呼叫；6.当DRU 104开始将数据发送到DSU 102时，它遵循与DSU 102所遵循的相同顺序；以及7.当DRU 104没有什么更多的可以发送时，呼叫能够由DRU 104切断。即使DRU 104不切断呼叫，来自DRU 104的最后指示“不再有命令跟随”告诉DSU 102数据结束。然后它切断呼叫。根据本发明的又一个方面，如果与DRU 104的主要通信模式失灵，DSU 102中集成且自动的故障转移和故障恢复的特征通过将故障转移到备用通信模式而确保连续的站点正常运行时间。当语音在无线传输中获得最高优先级时，对于发送数据，DSU 102对它的 DRU 104进行语音呼叫，然后等待直到呼叫建立为止。如果呼叫未连接，DSU 102在随机延迟后再次尝试。在进行语音呼叫的预先配置的不成功尝试之后，如果双通信模式在DSU 102中启用，则数据包由短信服务来发送。根据本发明，所有的DRU 104通过高速数据链路连接到CAG 106。CAG 106执行处理数据且将它发送到DPC 108的功能。CAG 106将查询命令发送到一个或多个DSU，而且将 SMS消息指定到DPC 108所指向的具体现场工作人员。同样，CAG 106以预定的时间间隔执行改变DSU 102密码的功能。图4显示根据本发明的中央数据聚集单元、环形聚集网关单元以及数据处理中心的高级概况。根据本发明，每个DSU 102登记到一个特定的DRU 104而且具有唯一的序列号和拨号。每当新DSU 102被安装时，它将通过它的管理员首先在DPC 108中登记。新DSU 102 将登记(手动或自动)在最小负载的DRU104下。这确保对于所有DRU 104的相等的工作分配。如果任意DSU 102必须从网络中退出，则它在DPC和DRU 104中的条目将被移除，或者如果包括DSU 102的拨号号码、序列号或类似物的任何参数改变，则在DPC108和DRU 104 中的相应条目也被改变。DRU 104通常利用两线硬件数据链路连接到CAG 106的通信服务器400。根据本发明，CAG 106包括以下组成部分 通信服务器400 ； 轻应用 402;· SMS/电子邮件服务器404 ；以及 向外通信装置406。CAG 106包括4方式通信通道用于 从DSU接收和聚集数据包； 通过数据接收器单元将命令发送到数据发送器单元； 将告警传达到与塔有关的现场工作人员；以及 将已翻译和分析的数据包传送到全应用服务器408。DRU 104所接收的数据包被传输到连续地监测通信通道的CAG 106的通信服务器 400。通信服务器400接收和聚集从不同DRU 104所接收的数据，而且验证所接收数据包的尺寸和内容，并丢弃无效的数据包。有效的数据包被解密、译码和解压缩，以获得原始数据包。这些原始数据包利用合适的消息队列被传输到CAG 106的轻应用服务器402。消息队列是用于在CAG 106与DPC 108的两个不同单元/组件之间的通信的手段。轻应用服务器402包括以下装置 用于分析原始数据包的内容的分析装置； 适于在已分析的内容包括任何告警内容的情况下生成告警的告警生成装置；以及 用于将已分析的数据包翻译成与DPC 108的通信兼容的已翻译的数据包的翻
译装置。轻应用服务器402所生成的告警被转发到SMS服务器404，该SMS服务器404将告警转发到用于发送SMS/告警电子邮件的向外通信装置406。每个CAG 106进一步连接到数据处理中心(DPC) 108且具有唯一的序列号。DRU104和CAG 106和/或DPC 108之间的通信是以突发数据(已翻译的数据包)的形式。连续的已翻译的数据包由空白期分离。已翻译的数据包的最后两字节是已翻译的数据包的接收者验证的16位校验和。如果校验和发现不正确，则接收者通知差错。根据本发明，DPC 108是系统100的中央命令中心。DPC 108接收DSU102所发送的运行信息且进一步处理和将数据转换成有用信息。另外，DPC108产生事件和通知。它也为现场技术人员产生故障票而且跟踪它们到结束。另外，DPC 108将通过电子邮件和SMS 将通知和升级发送到用户。此外，DPC 108针对用于SLA遵从性报告的预定关键性能指标 (KPI)而跟踪不同的运行参数，而且对于DPC监测人员显示多个可点击(钻取)信息用于实时观察塔的活动。DPC 108产生可执行的控制板来观察塔组合的健康和性能，以一眼就看出最好和/或最坏的执行站点。根据本发明，DPC 108包括以下组成部分 全应用服务器408 ； 控制台 410 ； 中央数据库412; 报告服务器414;以及· DR (灾难恢复)数据库416。系统100的应用服务器包括以下组成部分 并入到DPC中的全应用服务器408 ；和 并入到CAG 106中的轻应用服务器402。全应用服务器408从CAG 106的轻应用服务器402接收已翻译的数据包。DSU 102所发送的数据包由名为两种类型的数据组成，一种是快乐日情景数据，而另一种是报警日情景数据。根据本发明，在快乐日情景中，数据包包括远程站点装备的运行细节，其中远程站点装备运行良好且无报警产生。然而，在报警日情景中，数据包由关于一个或多个远程站点装备的失败或故障的报警组成。根据本发明，全应用服务器408由规则引擎(图中未显示)、故障票引擎(图中未显示)、个案管理引擎(图中未显示)、消息队列(图中未显示)、升级引擎(图中未显示)、 监测服务引擎(图中未显示)以及资产管理引擎(图中未显示)组成。根据本发明，在报警日情景下，轻应用服务器402调用SMS服务器404，这通过向外通信装置406将报警SMS和/或报警电子邮件发送到相关的现场工程师。轻应用服务器 402在接收报警SMS的交付状态时，将状态(交付/失败)附加到将被按路线发送到DPC 108的全应用服务器408的已翻译的数据包。进一步地，全应用服务器408通过故障票引擎打开故障票，并将它分配到现场工程师。全应用408调用规则引擎，该规则引擎用已翻译的数据包来评估预定规则并相应采取行动。全应用服务器408进一步将已翻译的数据包转换成用户可读的数据包，而且将它按路线发送到用于与控制台410通信的消息队列，这取决于包括监测团队和管理员以及 DSU 102映射的用户418的访问限制。控制台410连续地监测消息队列，而且一有将被处理的消息，它就读取消息且将数据变换成将用于监测团队的实况显示的文字、视听格式。并行的，这些用户可读取的数据包存储在DPC 108中的中央数据库412中。中央数据库412保持来自所有区域CAG 106的
统一数据。中央数据库412就像信息库而且帮助使问题解决时间、现场人力的培训最小化， 并帮助消除重新发明周期(wheel)，同时中央数据库412也存储远程站点装备的失败类型和用于克服失败的解决方式。中央数据库412经常地利用报警和它的解决数据被更新，因此使它成为坚固耐用且最新的信息库。全应用服务器408中的升级引擎(图中未显示)是在全应用服务器408上连续运行在背景中的过程，而且用于控制监测服务引擎(图中未显示)。监测服务是用于监测DPC 108的健康的引擎，而且还用于跟踪和处理系统100的配置。取决于监测服务所生成的通知和报警的持续时间，升级引擎基于它们的等级，利用SMS/电子邮件手段，而且利用SMS/电子邮件服务器404和进一步通过向外通信装置406 传送相同信息，通知在组织中的各个人。全应用服务器408中的个案管理引擎是用于跟踪故障票的不同状态的引擎，从它产生到它结束包括打开、分配、确认、解决、关闭以及类似物。全应用服务器408中的资产管理单元用于跟踪和监测在塔站点的多个远程站点装备的维护时间表。报告服务器414在给定期间内启用生成不同报告。利用中央数据库412中的数据产生报告。报告服务器414将数据划分/切割成用于产生趋势分析、关键性能指标(KPI) 监测、报警趋势和其它统计报告的可递呈的形式。另外，报告服务器414包括先进的站点搜索器，该站点搜索器快速找到与DPC 108登记的远程站点而且显示它的塔细节和实际地图上的站点位置。整个网络快照显示在报告服务器414所生成的控制板上，而且相关用户利用基于网络的接口可以使用整个网络快照。用户320包括区域用户、战略伙伴、区域监测团队、公司用户以及类似物。同样，报告服务器414与中央数据库412通信而且促进用户具体控制板的显示。作为灾难恢复机构，是中央数据库412的复制的数据库416，周期性地保持在不同物理位置且在中央数据库由于任何类型的失败而不可利用时能够被使用。在使用中，系统像图5和图6中看到的步骤中所描述地那样来工作 关于多个被监测的远程站点装备接收状态和运行数据，1000 ； 结合和压缩所述状态和运行数据，1002 ； 加密已结合与压缩的数据且做成数据包，1004 ； 编码数据包，1006; 利用DoV在语音通道上将所述编码的数据包传送到分散网络的中央位置， 1008 ； 在所述中央位置接收和译码所述编码的数据包，1010 ； 解密和解压缩所述译码的数据包以获得原始数据包，1012 ； 将原始数据包转换成已翻译的数据包，1014 ； 将已翻译的数据包转换成用户可读数据包且将它存储在数据库中，1016 ； 在所述数据库中检查状态和运行数据用于报警和/或告警事件，1018 ；
如果生成的任何报警事件被接收，产生故障票，1020 ； 将所述报警事件的细节传达到现场工程师/技术人员，1022 ； 基于它们的等级，对于用户升级报警事件，1024 ； 跟踪故障票的状态，1026 ； 基于所述存储数据，生成各种报告和用户控制板，用于观察所述分散网络系统的整个组合，1028 ；以及 控制所述远程站点装备，1030。技术优点本发明的技术优势包括提供积极主动地实时监测、管理和控制所分布的塔基础设施的系统。本发明管理塔的整个资产，包括它们预防性维护时间表。本发明提供减少运营费用和支持成本的有效系统。此外，本发明使出车服务 (truck roll)最小化而且给出较好的技术人员/塔的比。同样，本发明测量能耗而且控制极其重要的塔站点装备，来确保装备的最大可利用性和装备所耗能量的最佳使用。另外，本发明通过智能和自动操作而增加电池和发电机的燃料寿命。本发明提供实时系统，该实时系统给出整个塔组合的运营性能的统一视图，产生和跟踪用于运行支持的报警、通知、升级、故障票以及生成SLA(服务水平协议)报告。如果发生任意塔装备失灵，本发明通过电子邮件和SMS生成告警和升级的即时通知，而且产生故障票且跟踪它，直到它解决/结束为止。本发明提供包括集成、自动的故障恢复和故障转移机构的可靠系统，这确保实时通信发生，以防阻塞和/或系统组成部分失灵。本发明提供灵活的系统，这给予使用户能够配置时间间隔用于正常的塔健康状态通知和可配置的升级矩阵。另外，本发明给用户提供以多种格式查看报告的灵活性，像视频墙视图、任何时间和任何地方进入的基于网络化的报告、以文字或图形格式的报告、以及用于进一步分析的报告的MS Excel和PDF输出。同样，本发明通过给出可定义的KPI、以及用于整个组合、地理区域或单独站点视图的基于角色的访问，提供灵活性。进一步地，本发明提供在语音通道上双向传送数据的系统。因为语音通道获得最高优先级，所以系统所生成的报警和告警被实时传送，这与使用分别是“存储且转发”和“尽最大努力”的技术且具有可靠性问题的SMS (短信服务)/GPRS (通用分组无线服务)的现有技术系统相反。另外，本发明使用点对点、保护、闭环通信，以启用安全、单步数据传输，这与使用 SMS/GPRS的没有主机验证和交付保证机构的开环系统的现有技术系统相反。具体地，GPRS 使用涉及互联网主机的多步通信过程，这使系统易于攻击。此外，本发明提供有成本效益的系统，该系统不需要额外的基础设施而且涉及最小的部署、运行和维护成本。本发明提供最低TCO(所有权的总成本)，同时进行语音呼叫的费用与基于数据使用的群发SMS/GPRS计划相比较是最低的。同时，语音计划费用与以太网计划以及Tl成本相比较是可以忽略的。另外，电话服务供应商给予‘封闭用户群’用于语音呼叫的呼叫设施，这能有助于以非常低的每月固定价格在某个圈子内具有无限制的通
fn °进一步地，本发明提供“即插即用”系统，该系统利用SOA(面向服务的架构)和开放标准被开发，并因此能轻易地集成到现有网络管理系统和/或操作源系统中。本发明使用现有零电势接触来连接到塔装备并利用现有无线基础设施上的DoV来无线传送状态和运行数据，这与为SNMP (简单网络管理协议)监测而建造的且需要大量配置或依靠不同的端设备来支持干传感器数据的技术系统相反。同样，DoV确保尽可能最快的部署，且在任何地理地形中，总具有可利用的网络能见度。更进一步，本发明提供系统，该系统在基于网络化的控制板上实时跟踪客户限定的KPI (关键性能指标)，而且若有的话，则准确地找出服务失败的根本原因。另外，本发明包括快速找到网络上的站点且显示它的塔细节和实际地图上的站点位置的先进站点搜索器。本发明提供充当中央数据库且帮助使问题解决时间、现场人力培训最小化和帮助消除重新发明周期的信息库。本发明通过提供系统而给予高于现有技术的战略和竞争性的优势，该系统给予 整个塔组合性能中的基于网络、实时可见性； 精确地测量关键初始/变化的运行影响； 通过展示较好的运行性能和控制而吸引运营商；以及 减少碳足迹和给予“环保”系统。
权利要求
1.一种用于在中央监测、管理以及控制具有彼此远程定位的多个塔站点的分散网络系统的系统，所述系统包括 安装在各个塔站点处的至少一个数据发送器单元，所述数据发送器单元适于收集关于多个站点装备的状态和运行数据，而且还适于准备结合了所述被收集的状态和运行数据的数据包并在语音通道上传送结合了所述被收集的状态和运行数据的数据包(DoV)； 数据接收器单元，其适于从多个数据发送器单元接收所述数据包且还适于将命令发送到所述数据发送器单元； 环形聚集网关单元，其包括i)用于从所述数据接收器单元接收所述数据包和聚合所述数据包的第一通信装置； )用于验证所述被接收的数据包的尺寸和内容且还丢弃无效数据包的验证装置；iii)用于解密、译码和解压缩所述被接收的数据包的解密、译码和解压缩装置；iv)用于分析所述数据包的内容的分析装置；ν)适于在被分析的内容包括任何告警内容的情况下产生告警的告警产生装置；vi)用于翻译所被分析的数据包的翻译装置；vii)用于传送所述被翻译和被分析的数据包的第二通信装置；viii)用于将所述告警传达到与所述塔有关的现场工作人员的第三通信装置；以及ix)适于通过所述数据接收器单元将命令发送到所述数据发送器单元的第四通信装置； 数据处理中心，其适于从多个环形聚集网关单元接收经翻译的数据包，存储且处理所述经翻译的数据包，以基于所述经翻译的数据包来产生事件、故障票、通知、以及多个基于网络的报告。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述数据发送器单元是安装在每个塔站点的DC供电的、IU架可固定单元。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述数据发送器单元包括 处理器，其适于从多个所述站点装备接收所述状态和运行数据， 而且还适于加密和压缩所述状态和运行数据以形成所述数据包， 而且还进一步适于利用DoV在语音通道上发送所述数据包； 数字和模拟接口，其适于将数字和模拟站点装备与所述数据发送器单元中的所述处理器连接； RS 485接口，其适于将额外的站点装备与所述数据发送器单元中的所述处理器连接； 优化在所述塔站点处的柴油发电机和空调的使用的运营成本优化器，所述运营成本优化器包括i.空调控制器，其适于基于来自所述运营成本优化器的输入而监测和控制所述空调的参数；和ii.DG控制器，其适于基于来自所述运营成本优化器的输入而监测和控制所述柴油发电机的参数； BTS(基站收发台)开启/关闭控制器，其适于提供所述BTS的远程开启和关闭设施； 用于供应无线通信的sim卡； 用于供应无线通信的天线； 用于本地配置所述远程发送器单元的小键盘； 适于闪现由所述数据处理中心发送的具体消息和配置消息的显示器；以及 适于指示所述DSU的运行状况的信号强度指示器。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述远程站点装备包括模拟设备、数字设备、计量设备、监测设备以及控制设备。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述数据发送器单元利用无线网络在语音通道上传送所述数据包。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述数据发送器单元利用有线网络在语音通道上传送所述数据包。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述数据发送器单元适于利用DoV传输将所述数据包传送到所述数据接收器单元。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述数据发送器单元适于在语音呼叫未连接的情况下，利用短信服务将所述数据包传送到所述数据接收器单元。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述数据接收器单元利用双线硬件数据链路连接到所述环形聚集网关单元。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述环形聚集网关单元包括 通信服务器，其适于接收所述数据包且还适于解密、解压缩所述数据包和查验校验和； 轻应用服务器，其适于接收和分析所述被解密的数据包且还适于翻译和传送所述被解密的数据包和还进一步适于发出告警和通知； SMS/电子邮件服务器，其适于接收所述被发出的告警、通知；以及 向外通信装置，其适于接收被发出的告警与通知且还适于将告警SMS/告警电子邮件传送到现场工程师。
11.如权利要求1所述的系统，其中通过从包括租用专线、宽带连接、Tl线路和广域网连接的一组装置中所选择的装置，所述环形聚集网关单元将所述经翻译的数据包发送到数据处理中心。
12.如权利要求1所述的系统，其中所述数据处理中心包括 全应用服务器，其适于接收所述经翻译的数据包并将所述经翻译的数据包转换为用户可读数据包，所述全应用服务器还适于监测和控制所述分散网络的运行，而且还进一步适于发送所述用户可读数据用于存储； 控制台，其适于显示所述用户可读数据用于系统管理和监测； 眷中央数据库，其适于存储所述用户可读数据；以及 报告服务器，其适于从所述中央数据库检索所述用户可读数据且产生趋势分析报告、关键性能指标(KPI)监测报告、报警趋势报告和其它统计报告。
13.如权利要求1所述的系统，其中所述全应用服务器包括 规则引擎，其适于制订和存储预定的业务规则； 故障票引擎，其适于基于所述预定的规则评估所述经翻译的数据包，而且还适于为现场技术人员/工程师产生故障票； 个案管理引擎，其适于分配和跟踪所述被产生的故障票； 升级引擎，其适于通过包括电子邮件和SMS的手段，基于等级，对于所述系统的用户升级所述报警、通知、所述故障票； 消息队列，其适于优化不同单元之间的通信； 监测服务引擎，其适于所述分散网络的自我监测和配置；以及 资产管理单元，其适于跟踪和监测多个所述站点装备的维护时间表。
14.如权利要求1所述的系统，其中所述数据处理中心包括用于所述数据发送器单元和所述数据接收器单元的动态密钥生成的验证和授权机构。
15.如权利要求1所述的系统，其中所述系统包括灾难恢复机构，用于对所述中央数据库的定期维护和在不同物理位置对所述中央数据库复制。
16.一种用于在中央监测、管理和控制分散网络系统的方法，所述方法包括以下步骤 眷接收关于多个被监测的远程站点装备的状态和运行数据； 结合和压缩所述状态和运行数据； 加密所结合和压缩的数据且做成数据包； 编码所述数据包； 利用DoV在语音通道上将所述被编码的数据包传送到所述分散网络的中央位置； 在所述中央位置接收和译码所述被编码的数据包； 解密和解压缩所述被译码的数据包，以获得原始数据包； 将所述原始数据包转换成经翻译的数据包； 接收经翻译的数据包并将经翻译的数据包转换成用户可读数据包并将它存储在数据库中； 检查在所述数据库中的所述状态和运行数据，用于报警事件和/或告警事件； 眷如果产生的任何报警事件被接收，则产生故障票； 将所述报警事件的细节传达到现场工程师/技术人员； 基于用户的等级，对于用户升级报警事件； 跟踪所述故障票的状态； 基于所述被存储的数据，产生各种报告和用户控制板，用于观察所述分散网络系统的整个组合；以及 控制所述远程站点装备。
17.如权利要求16所述的方法，其中接收状态和运行数据的步骤包括从包括模拟设备、数字设备、计量设备、监测设备以及控制设备的远程站点装备接收所述状态和运行数据的步骤。
18.如权利要求16所述的方法，其中传送所述被编码的数据包的步骤包括在所述语音通道上作为多个恒定频率传送所述被编码的数据包的步骤。
19.如权利要求16所述的方法，其中传送所述被编码的数据包的步骤包括首先在所述语音通道上发送密钥的步骤和在成功验证所述密钥之后，检查来源是否被登记的步骤和进一步发送校验和的步骤。
20.如权利要求16所述的方法，其中传达所述报警的细节的步骤包括通过包括SMS和电子邮件的手段发送所述报警的步骤。
21.如权利要求16所述的方法，其中跟踪所述故障票的状态的步骤包括跟踪包含打开、分配、确认、解决和关闭的状态的步骤。
全文摘要
公开的本发明涉及用于监测、管理和控制分散网络设置的系统和方法。系统(100)是位于塔站点的数据发送器单元(102)的网络，塔站点利用DOV与位于中央位置的数据接收器单元(104)无线地通信。数据接收器单元是硬连接到环形聚集网关单元106，该环形聚集网关单元106又通过包括租用专线、宽带网络、以及广域网的联网装置而连接到中央数据处理中心(DPC)(108)。
文档编号H04L12/24GK102239663SQ200980141415
公开日2011年11月9日 申请日期2009年8月18日 优先权日2008年8月18日
发明者兰吉特·苏迪埃·瓦德卡尔 申请人:兰吉特·苏迪埃·瓦德卡尔