浅析“边界漫游”引起的区域自动气象站通信故障

浅析“边界漫游”引起的区域自动气象站通信故障黄锐（十堰市气象局湖北·十堰442000）摘要：随着我省区域自动气象站点的不断增多，由各种原因引起的区域自动气象站通信故障也开始显现出来。这里介绍一起处于省际交界处的区域自动气象站因信号交叉而引起的通信故障。对于站址地处省与省交界边缘而引起的区域自动气象站信号“边界漫游”问题进行了分析，并提出了相应的解决办法。关键字：通信故障；边界漫游；区域自动气象站1引言区域自动气象站自动以GPRS的方式，将所观测到的风速、风向、气压、湿度和温度要素等气象要素资料，向省局中心站服务器上传送，能够真正共享全省气象资料。由于设备无人值守，长年在野外工作，一些设备会产生较高的故障发生率，导致设备不能正常运行，或不能向省局中心站上传，这就需要工作人员根据实际的设备保障经验，查找原因。本文着重介绍因GPRS信号原因引起的区域自动气象站通信故障，对由“边界漫游”现象引发的区域自动气象站运行过程中的常见问题和处理方法进行分析。2“边界漫游”产生的原因“边界漫游”是指处于行政区划交界处或省与省之间的两地基站信号出现信号交叉覆盖现象。因无线信号的特点是扇形传播，基站信号的覆盖范围难以与行政区划的边界完全吻合，如果两地信号交叉覆盖，通信时就可能在未漫游出省的情况下使用了外省的基站信号，省与省交界地区的基站信号太强以致对邻省产生了信号覆盖，是导致边界漫游问题的根本原因。十堰市地处鄂西北山区，与鄂豫陕渝四省交界。出现“边界漫游”而导致通信故障的区域自动气象站为郧西县最西北边的乡镇湖北口乡西川，东经109°28'54，北纬33°09'01，海拔高度794m，与陕西交界，三面环陕，一面归鄂。区域自动气象站DTU通信方式为移动GPRS信号，大都使用移动SIM卡，通过GPRS网络传输采集到的气象数据（图1）。当站点位置处于省与省交界的地方时，由于GPRS信号覆盖范围受天气环境、周围建筑及树木等影响，经常会出现信号不稳定的情况。在省与省的交界地段，哪边的GPRS信号强，自动气象站的DTU就会登陆到哪个省的通信网络中。由于各省往往独立地进行频率规划与网络建设，从而造成省际边界地区存在基站信号互相干扰、越界覆盖等问题的出现，而我市区域自动气象站用于通信的SIM卡没有开通漫游功能，因此使DTU通信模块登陆不上本省网络，造成区域自动气象站的通信传输故障[1]。图1数据传输路由3区域自动气象站出现“边界漫游”的故障现象及判断方法故障站点Q2454西川站，自动气象站设备是华云气象科技集团公司生产的HY321型太阳能供电单要素雨量站。打开采集箱，检查电源正常。观察采集器网络和状态指示灯的闪烁状态，通信正常情况下，网络指示灯（红灯）三秒一闪，证明设备正常找到网络；状态指示灯（绿灯）三秒两闪，证明设备与中心站连接正常。而西川站点的采集器网络和状态两个指示灯闪烁均不正常：网络指示灯为一秒一闪，状态指示灯为三秒一闪[2]。从两个指示灯的状态可以看出设备搜寻不到网络，连接不上中心站。取出采集器上的SIM卡放入手机中上网，发现连接GPRS网络正常，但不稳定。因此初步排除为SIM卡欠费、通信模块等硬件故障，判断为网络通信故障。区域自动气象站受通信信号原因影响导致通信故障通常有三种情况：一是自动气象站的DTU处在两个或多个基站信号范围中，DTU可以同时接收两个或多个基站信号，DTU通信链路不断在不同的基站信号中跳变，造成GPRS网络中断；二是DTU所在地基站信号太弱，场强过低，网络连接时段时续，造成数据丢包，甚至网络连接中断；三是自动站附近有别的信号干扰源（如：变电站、无线电发射基站、变压器等）对自动站DTU的传输信号发生了干扰。考虑到自动站站址位于省与省交界边缘，现场观察站址环境，发现区域自动气象站靠西边山顶有陕西境内的移动基站，而东边山顶则有湖北境内的移动基站，结合设备的状态指示灯的闪烁状态，因此判断为第一种情况，即：DTU处在两个或多个基站信号范围中，也就是由“边界漫游”引起的通信信号故障（图2），图中扇形交叉阴影部分即为产生的“边界漫游”范围。而判断当地是否处于边界漫游状态，可将本站SIM卡插入手机试拔10086，如果听到提示音为“欢迎**（你的归属地）移动客户致电10086”则证明正处于边界漫游状态。图2“边界漫游”效果图4“边界漫游”通信故障解决办法4.1屏蔽信号的方法针对在边界地区遇到两省GRPS信号交叉覆盖，而外省网络信号强于本省信号时，就会产生“边界漫游”效应，在本省网络和外省网络信号之间跳变。从而造成自动气象站监测网上该站点通信状态时而在线，时而通信中断。为解决信号交叉覆盖的问题，可将伸出采集箱穿线孔外的天线收回到采集箱内部，利用天线底部自带的磁铁将其吸合于采集箱内。利用这种天线放置于采集箱内的办法通过金属机箱屏蔽掉较弱的那股信号（一般来说本省境内通信信号较强），从而有效地解决“边界漫游”引起的通信故障。4.2计费优化对屏蔽方法无效而仍然存在边界漫游问题的情况下，可考虑开通区域自动气象站通信SIM卡的漫游功能，以进行计费优化的方法解决“边界漫游”问题。由于区域自动站的SIM卡的上网费用是固定包月计费，而计费优化的关键是对自动站DTU在数据传输时如果自动登陆外省网络而产生省际漫游，但按非漫游计费，这样可以不用产生多出的费用，即：使用邻省基站信号的用户话单按非漫游的标准进行计费。当用户在边界地区使用了邻省的基站信号时，GPRS费用将产生在邻省[3]。4.3通信基站优化可联系移动通信公司，在省际交界易产生“边界漫游”效应的地区进行通信基站的优化。为了防止移动信号互相产生干扰，与边界距离太近的基站应后撤距离边界最少1公里以上，而且需要使用定向天线，不能对相邻省进行主瓣覆盖。还要通过控制基站天线高度、方位角、俯仰角和发射功率使基站信号强度在邻省范围内保持-85dBm以下，各省都应确保在本省的边界地区最强基站信号属于本省。4.4迁站如上述方法不起作用或不便于操作，则需考虑迁站。迁站地点应尽量离外省通信基站较远的地段，在新站址设备安装前先用手机查看是否能上网，信号是否稳定，并且新站址要避开变电站、高压线、无线电发射基站等信号干扰源，以防对区域自动站GPRS信号传输的干扰[4]。5结语对由“边界漫游”引起的区域自动气象站通信故障，进行快速的排除和诊断，作为一项业务工作，具有极强的操作性。但其前提条件，是对其工作原理和结构能够熟练的掌握。由于不同的原因，可能会导致同样的故障发生，因此分析时一定要灵活[5]。在实际工作中，为了使自动气象站的运行质量努力提高，应及时监控自动气象站的运行状况，发现故障站点后及时排查；同时还应对自动气象站的备件库建设工作进行加强，将检修时间节省下来。随着不断发展的现代化的气象事业，也日益加重了区域自动站网面临的维护任务，对由“边界漫游”引起的通信故障，还亟待在今后的实践中不断总结和探索。参考文献：[1]纪春艳,公芙萍.自动气象站维护及普通故障排查方法[J].科学之友.2010(07)：51-52[2]中国华云新型区域站安装维护手册[Z].2011[3]郑澜.边界漫游问题的计费优化方案[J].移动通信.2003(07)：96-98[4]李黄.自动气象站实用手册[M].北京：气象出版社.2007[5]张立清,张洪卫.自动气象站观测数据异常的检查方法[J].气象水文海洋仪器.2010(03)：125-127