室內(nèi)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

翟 銳，張 量

（杭州師范大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 杭州 310036）

室內(nèi)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

翟 銳，張 量＊

（杭州師范大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 杭州 310036）

隨著新一代3G／4G無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，室內(nèi)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與管理迫在眉睫.為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信布局設(shè)備數(shù)據(jù)的規(guī)范化、系統(tǒng)化管理，解決各個(gè)公司之間設(shè)備表示的巨大差異，通過(guò)研究無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的屬性特征，提出基于XML格式的設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)方法，對(duì)設(shè)備屬性進(jìn)行合理的分類，并滿足了跨平臺(tái)情形下的應(yīng)用，最后通過(guò)實(shí)際案例對(duì)上述方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證和應(yīng)用.

XML數(shù)據(jù)庫(kù)；無(wú)線通信設(shè)備；跨平臺(tái)

0 引 言

無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，其中室內(nèi)信號(hào)覆蓋的質(zhì)量已成為一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題.據(jù)統(tǒng)計(jì)，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，將近2／3的通話和90%的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)是在室內(nèi)進(jìn)行，但是糟糕的室內(nèi)信號(hào)，已使得約45%的家庭用戶和30%的商業(yè)用戶都經(jīng)歷了室內(nèi)無(wú)線通信的煩惱[1].因此，研究和設(shè)計(jì)室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)

劃相關(guān)軟件十分必要，其中設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和管理是重要的組成部分.設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)需要表征設(shè)備相關(guān)的信息，提供設(shè)備的編輯和查詢功能，并提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信鏈路中有線信號(hào)計(jì)算時(shí)的相應(yīng)功能的調(diào)用.

為了保證數(shù)據(jù)庫(kù)的通用性，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)需要滿足在PC、Web或其它手持移動(dòng)終端上的應(yīng)用，這需要設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)要有良好的擴(kuò)展性和跨平臺(tái)的特性.項(xiàng)目提出采用基于XML數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，在XML數(shù)據(jù)接口基礎(chǔ)上，構(gòu)建設(shè)備信息表示的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn).在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，以.Net為開(kāi)發(fā)工具，完成設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的研發(fā).

1 設(shè)計(jì)思路

1.1 XML數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介

XML（extensible makeup language）即可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言，與 HTML一樣，都是從SGML（standard generalized makeup language，通用標(biāo)記語(yǔ)言）發(fā)展而來(lái)的一種描述性標(biāo)記語(yǔ)言.

近幾年，隨著非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的不斷增多和對(duì)跨平臺(tái)要求的不斷提高，XML數(shù)據(jù)庫(kù)得到了廣泛的應(yīng)用[2].XML數(shù)據(jù)庫(kù)常見(jiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有支持XML數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)（XEDB，XML-enable databases）和純數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（native XML database），相關(guān)的研究也比較多，也有一些開(kāi)源的管理系統(tǒng)，如 W.Meier.等[3]做的eXist等.

XML之所以流行，是因?yàn)閄ML數(shù)據(jù)庫(kù)具有以下幾個(gè)突出的優(yōu)勢(shì)：1）跨平臺(tái)特征；2）更具保值性；3）具有面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的一些特征.

而且，由于XML機(jī)制是父子機(jī)制，非常適合處理一對(duì)多的關(guān)系，所以設(shè)備屬性特點(diǎn)正好滿足這個(gè)特征.另外，XML在各種交換平臺(tái)、WEBGIS等方面都有廣泛的應(yīng)用.

1.2 設(shè)備特征分析

無(wú)線通信設(shè)備種類繁多，目前各個(gè)無(wú)線設(shè)備生產(chǎn)廠商的設(shè)備數(shù)據(jù)信息的格式、類型有很大差異，不同公司的同類產(chǎn)品在表征方面都采用各自的定義標(biāo)準(zhǔn)，存在著大量的非兼容性問(wèn)題.例如：兩款不同的直放站（repeater），Advanced RF Technologies公 司 的 “Delos201”和 Powerwave Technologies公司的“ALR1200／002”它們被分別表示為如下形式：

Advanced RF Technologies將直放站設(shè)備的屬性分為了2個(gè)大類：電氣屬性和一般屬性，具體字段名和屬性值見(jiàn)表1和表2.

表1 Delos201的電氣屬性Tab.1 Electrical specifications of Delos201

表2 Delos201的一般屬性Tab.2 General specifications of Delos201

而Powerwave Technologies公司的則將直放站的屬性分為了4類：電氣屬性、技術(shù)規(guī)格、機(jī)械屬性和環(huán)境信息，如型號(hào)為“ALR1200／002”的信息，由表3～表6四類屬性表示.

表3 ALR1200／002電氣屬性Tab.3 Electrical data of ALR1200／002

表4 ALR1200／002技術(shù)規(guī)格Tab.4 Technical specification of ALR1200／002

表5 ALR1200／002機(jī)械屬性Tab.5 Mechanical data of ALR1200／002

從上述對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，雖然是同類產(chǎn)品直放站，但是不同公司設(shè)備的屬性表征有很大的差異，這給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)極大的不便.為了能夠應(yīng)用這些設(shè)備信息，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)必須擁有表征以及兼容這些不同標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的能力.

表6 ALR1200／002環(huán)境信息Tab.6 Environmental data of ALR1200／002

1.3 設(shè)備信息建模

為了能夠充分地利用設(shè)備的各種信息，并為設(shè)備管理、無(wú)線布局等提供數(shù)據(jù)支持，根據(jù)設(shè)備的不同功能，可以大致將其歸為12類：天線（antenna）、衰減器（attenuator）、放大器（BDA）、電纜（cable）、連接器（connector）、光纖放大器（fiberBDA）、光纖干放集線器（fiberBDAhub）、過(guò)濾器（filter）、信號(hào)源（power supply）、直放站（repeater）、功分器（splitter）以及雜項(xiàng)（misc）等.其中，每個(gè)大類包含多個(gè)子類，例如：電纜包括同軸電纜、光纜和雙絞線等，而同軸電纜又可以非為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜等.

通過(guò)對(duì)設(shè)備的屬性進(jìn)行分析，又可以將其分為4大類：基本屬性、頻率相關(guān)屬性、非頻率相關(guān)屬性以及錨點(diǎn)信息屬性.基本屬性指設(shè)備的一些基本信息，如生成廠商、設(shè)備的型號(hào)、簡(jiǎn)單的描述信息等；頻率相關(guān)屬性時(shí)指與信號(hào)計(jì)算的一些信息，如上述兩個(gè)repeater中的noise figure、antenna中的pattern等；非頻率相關(guān)屬性指設(shè)備的一些物理信息、電氣屬性、機(jī)械參數(shù)等；錨點(diǎn)信息屬性在不少設(shè)備的信息文件中并沒(méi)有表示出來(lái)，這一信息主要是用于設(shè)備的信號(hào)計(jì)算，還可以用于無(wú)線設(shè)備網(wǎng)絡(luò)布局中，設(shè)備與設(shè)備之間的有線連接；此外，在進(jìn)行信號(hào)計(jì)算時(shí)，設(shè)備庫(kù)還應(yīng)該包含設(shè)備的有線鏈路信號(hào)計(jì)算的公式，需要在設(shè)備的信息中能夠表述.

1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息屬于典型的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，XML格式正是目前最適合存儲(chǔ)半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的方式，而且XML格式具有良好的可擴(kuò)展性，要對(duì)信息進(jìn)行擴(kuò)展，只需要修改相應(yīng)的DTD或XSD即可.

利用XML格式表達(dá)設(shè)備信息，首先需要完成設(shè)備信息到XML文檔的表征.作為W3C推薦的標(biāo)準(zhǔn)，XML Schema可以用來(lái)表征XML的文檔結(jié)構(gòu).通過(guò)上一個(gè)部分對(duì)設(shè)備屬性的分析，可以將一個(gè)設(shè)備的信息分為4個(gè)部分.目前XML概念建模方面的理論研究還不夠深入，根據(jù)當(dāng)前案例的特征，采用UML對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行建模.分為如下3個(gè)步驟：使用UML類圖進(jìn)行概念建模，使用UML Profile進(jìn)行邏輯建模，使用UML Profile到XML Schema的自動(dòng)映射完成物理建模，將UML模型轉(zhuǎn)化成XML Schema.

首先是設(shè)備基本屬性的設(shè)計(jì)，基本屬性包括設(shè)備類型、生產(chǎn)廠商、設(shè)備型號(hào)、一些簡(jiǎn)單的描述信息、GUID等，這些信息將來(lái)可能要作為篩選和查詢的條件，這些屬性名一般相對(duì)固定，可采用元素來(lái)表示，設(shè)備基本信息在XML Schema文件中的表示如下：

大部分的設(shè)備都包含錨點(diǎn)信息，錨點(diǎn)信息主要有2個(gè)用途：一是進(jìn)行設(shè)備布局時(shí)顯示設(shè)備間線路的連接；二是信號(hào)流經(jīng)設(shè)備時(shí)，錨點(diǎn)信息可以用于信號(hào)強(qiáng)度的變化的計(jì)算.所以，錨點(diǎn)信息應(yīng)該包含連接位置屬性、可連電纜的屬性種類和錨點(diǎn)的編號(hào)等等，其XML Schema可表示如下：

設(shè)備的非頻率相關(guān)屬性指一些與頻率無(wú)關(guān)或者與信號(hào)分布計(jì)算無(wú)關(guān)的一些數(shù)據(jù)，指設(shè)備的物理屬性信息，設(shè)備的屬性一般包括屬性分類、屬性名、屬性值和屬性單位等，其XML Schema表示如下：

頻率相關(guān)屬性是設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的部分，要包含各個(gè)頻段的相關(guān)信息（包括頻率范圍、上行及下行屬性），還包括某一頻段下信號(hào)的計(jì)算方法，除采用與基本屬性相同描述的方法外，本文還增加一個(gè)CalFct字段，其4個(gè)元素分別表示信號(hào)流經(jīng)兩個(gè)錨點(diǎn)時(shí)的計(jì)算方法和單位.

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)案例

由于用戶的需求不同，因此應(yīng)該采用面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）[4]，利于信息集成與擴(kuò)展.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體框架如圖1所示，大致可以分為4個(gè)層次：數(shù)據(jù)層、實(shí)現(xiàn)層、表示層和用戶層.

各個(gè)層次的功能和實(shí)現(xiàn)具體如下：

1）數(shù)據(jù)層.指基于XML格式的無(wú)線布局設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù).

2）實(shí)現(xiàn)層.實(shí)現(xiàn)了對(duì)XML設(shè)備庫(kù)的各種操作，包括添加設(shè)備、刪除設(shè)備、編輯設(shè)備及根據(jù)條件查尋設(shè)備等.

3）表示層.指在實(shí)現(xiàn)層的基礎(chǔ)上，可以將讀取到的設(shè)備信息應(yīng)用種不同的需求，如Web、桌面應(yīng)用程序等.

4）用戶層.指用戶根據(jù)各自不同的需求，在表示層的基礎(chǔ)上，進(jìn)行相關(guān)的操作，例如：無(wú)線布局設(shè)計(jì)人員可能使用桌面應(yīng)用程序進(jìn)行無(wú)線設(shè)備布局的設(shè)計(jì)等，而其他的一些Web用戶則可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)的設(shè)備信息.

整個(gè)系統(tǒng)框架中，實(shí)現(xiàn)層的功能是以上各層的基礎(chǔ)，是整個(gè)架構(gòu)的核心部分，提供了對(duì)設(shè)備庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)操作和接口調(diào)用.該文采用.Net進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，即采用如下幾個(gè)接口調(diào)用實(shí)現(xiàn)：IDeviceLibrary（設(shè)備庫(kù)管理）、IDevice（設(shè)備）、IFrequencyRange（頻段）、IConnector（錨點(diǎn)）、ICalFct（信號(hào)計(jì)算方法）、IProperty（屬性信息，頻率和非頻率相關(guān)屬性都是從這個(gè)屬性繼承而來(lái)）.其中設(shè)備庫(kù)管理接口IDeviceLibrary中應(yīng)該包含如下功能：提供各種不同條件進(jìn)行查詢，根據(jù)GUID獲取對(duì)應(yīng)設(shè)備，創(chuàng)建、打開(kāi)和編輯設(shè)備庫(kù)等.單個(gè)設(shè)備的接口調(diào)用IDevice除了提供設(shè)備的基本屬性信息外，還應(yīng)該提供錨點(diǎn)與對(duì)應(yīng)電纜是否吻合，獲取同一個(gè)設(shè)備兩個(gè)錨點(diǎn)之間的信號(hào)計(jì)算值等，例如：GetDiffValue（IFrequencyRange range，IConnector source，IConnector destination），該方法表示source結(jié)點(diǎn)到destination結(jié)點(diǎn)的在range頻段下的信號(hào)計(jì)算方法.

XML數(shù)據(jù)庫(kù)跨平臺(tái)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，在.Net開(kāi)發(fā)環(huán)境中，可以采用命令行將設(shè)計(jì)好的XML數(shù)據(jù)庫(kù)直接進(jìn)行解析轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的強(qiáng)類型的DataSet，然后使用該強(qiáng)類型DataSet的實(shí)例就可以直接完成從文件到內(nèi)存的映射.例如，采用C＃開(kāi)發(fā)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)，可以用如下命令：

xsd／dataset／language：cs DeviceeDB.xml

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 System architecture diagram

然后就可以采用這個(gè)強(qiáng)類型的DataSet進(jìn)行XML文件的讀取操作：

dataSet.ReadXml（filePath）

對(duì)其它的一些開(kāi)發(fā)環(huán)境中，如Java環(huán)境中，也提供了類似的XML操作功能，也可以采用XQuery等技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢.還可以采用日益流行的Tamino數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)完成XML文件的讀取操作，支持XED和 NXD 數(shù)據(jù)庫(kù)[5].

3 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)XML特征和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，創(chuàng)新性地給出了基于XML格式的設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)方法，有效解決了采用傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)需要多表表征的復(fù)雜情形，并且基于XML的數(shù)據(jù)庫(kù)為跨平臺(tái)的應(yīng)用提供良好基礎(chǔ)，系統(tǒng)已成功應(yīng)用于室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)軟件中.但是，目前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商產(chǎn)品種類繁多，各個(gè)公司產(chǎn)品數(shù)據(jù)表示的形式和標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，如何能夠快速地將原有數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入已經(jīng)完成設(shè)計(jì)的XML數(shù)據(jù)庫(kù)，也是亟待解決的一項(xiàng)工作.

[1]Zhang Jie，Roche G，Valcarce A，et al.Femtocell technologies and deployment[M].Wiley：Preface XVII，2010.

[2]龔紅炎，劉奕明，陳涵生.XML與數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合技術(shù)的探討[J].計(jì)算機(jī)工程，2005，31（4）：114-116.

[3]Meier W.eXist：an open source native XML database[C]／／Revised Papers from the NODe 2002Web and Database-Related Workshops on Web，Web-Services，and Database Systems.UK：London.Springer-Verlag，2003：169-183.

[4]Josuttis N M，Nicolai M J.SOA in practice：the art of dist ributed system design[M].California：O'Reilly Media Inc，2007.

[5]司功閃，王鴻谷，徐捷.以 XML為核心的 Tamino數(shù)據(jù)庫(kù)的研究與分析[J].計(jì)算機(jī)工程，2004，8（16）：78-79，123.

Design and Implementation of Indoor Wireless Communication Network Device Database

ZHAI Rui，ZHANG Liang
（College of Information Science and Engineering，Hangzhou Normal University，Hangzhou 310036，China）

With the development of new communication technologies，3G／4Gwireless indoor wireless networks are more and more widely used.The design and management of indoor wireless communication network equipment database become the matter of great urgency to achieve the standardization and systematic management of various companies'devices.This paper studied the properties of the wireless communication network equipment，proposed XML-based format of the equipment database to meet the applications of cross-platform，and verified and applied the validity of the methods mentioned above by apractical case.

XML database；wireless communication device；cross-platform

TP182

A

1674-232X（2011）04-0364-06

10.3969／j.issn.1674-232X.2011.04.016

2010-12-20

翟 銳（1981—），男，河南武陟人，計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)碩士研究生，主要從事圖形圖像處理研究.

＊通信作者：張 量（1968—），男，浙江象山人，副教授，博士，主要從事模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)圖形圖像研究.E-mail：zhl＠hznu.edu.cn