山區(qū)復(fù)雜地型移動(dòng)通信質(zhì)量勘察系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周斌 趙利

（桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院，廣西 桂林541004）

山區(qū)復(fù)雜地型移動(dòng)通信質(zhì)量勘察系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周斌 趙利

（桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院，廣西 桂林541004）

本次研究主要是針對(duì)山區(qū)復(fù)雜地型中選取良好的移動(dòng)通信點(diǎn)，能夠?yàn)樗谋O(jiān)測(cè)提供較為可靠的通信，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以Linux-ARM11嵌入式平臺(tái)搭載SIMCOM公司的SIM5320E模塊，實(shí)時(shí)對(duì)當(dāng)前測(cè)試點(diǎn)的發(fā)射功率、接收電平、信號(hào)接收質(zhì)量、接收信號(hào)碼功率等能夠體現(xiàn)當(dāng)前通信質(zhì)量的參數(shù)進(jìn)行整合打包且以GPRS方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，在接收端以PC機(jī)為平臺(tái)設(shè)計(jì)接收數(shù)據(jù)處理軟件。

通信質(zhì)量；數(shù)據(jù)處理；監(jiān)測(cè)

復(fù)雜的山區(qū)地型對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋造成了一定的影響，利用3G移動(dòng)通信在對(duì)復(fù)雜地型的水文監(jiān)測(cè)時(shí)就要兼顧移動(dòng)通信質(zhì)量與合適的水文監(jiān)測(cè)地點(diǎn)。本文針對(duì)此實(shí)際情況設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基于SIM5320E模塊的強(qiáng)大功能，可以對(duì)發(fā)射功率（TxPower）、接收電平（RxLevel）、信號(hào)接收質(zhì)量（Qual）、接收信號(hào)碼功率（RSCP）以及體現(xiàn)了所接收信號(hào)的強(qiáng)度和鄰小區(qū)干擾水平的比值（EC/IO）等表征網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量的參數(shù)進(jìn)行采集，利用S3C6410作為系統(tǒng)主控核心負(fù)責(zé)前端采集信息的整合與處理。經(jīng)前端系統(tǒng)長(zhǎng)期采集的據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比最終確定水文監(jiān)測(cè)的地點(diǎn)。

1 終端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

終端設(shè)備采用SIMCOM公司的SIM5320E模塊和Linux-ARM11嵌入式平臺(tái)以及4.3寸彩色LCD顯示屏。GPRS數(shù)據(jù)下/上行最大傳輸速率分別為85.6Kbps(DL),42.8Kbps(UL),內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，支持通常用于PPP連接的PAP（密碼驗(yàn)證協(xié)議）協(xié)議，接收靈敏度為-109dBm。

Linux-ARM11嵌入式控制器能夠從SIM5320模塊中對(duì)當(dāng)前的接收信號(hào)強(qiáng)度（RxQAL）和誤碼率（BER）進(jìn)行讀取。接收信號(hào)強(qiáng)度（RxQAL）可以檢測(cè)的信號(hào)功率強(qiáng)度范圍是-113 dBm到-51dBm，可以檢測(cè)的誤碼率（BER）能給出具體數(shù)值范圍（例如：0-0.01%，0.01%-0.1%，0.1%-0.5%，……，＞8.0%），所以對(duì)于誤碼率測(cè)試只提供參考范圍。

系統(tǒng)利用4.3寸彩色LCD顯示屏對(duì)當(dāng)前測(cè)量的站號(hào)、日期和時(shí)間、經(jīng)緯度、接收信號(hào)強(qiáng)度、誤碼率等信息進(jìn)行詳細(xì)顯示，并以GPRS方式發(fā)送到遠(yuǎn)端數(shù)傳收發(fā)與數(shù)據(jù)分析設(shè)備，同時(shí)顯示發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)目。具體設(shè)備系統(tǒng)框圖和用戶界面如圖1、圖2所示

2 遠(yuǎn)端數(shù)傳接收與數(shù)據(jù)分析設(shè)備

遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)的收發(fā)是一臺(tái)能夠連到Internet上的PC機(jī)，利用VisualBasic.net進(jìn)行監(jiān)測(cè)軟件的開(kāi)發(fā)，對(duì)前端的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作相應(yīng)處理，具體工作流程如圖3。在PC終端上通過(guò)軟件能接收并顯示勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)送來(lái)的站號(hào)、日期和時(shí)間、經(jīng)緯度、高程、接收信號(hào)強(qiáng)度、誤碼率等站點(diǎn)測(cè)量信息數(shù)據(jù)包，并分析計(jì)算丟包率和暢通率。

作為接收端，在數(shù)據(jù)接收和處理方面主要完成以下幾個(gè)方面的任務(wù)：

2.1 對(duì)連接套接字進(jìn)行初始化：

通常在為協(xié)議創(chuàng)建了套接字，那么就必須將套接字與一個(gè)已知地址進(jìn)行綁定。用命令空間創(chuàng)建函數(shù)將指定的套接字同一個(gè)已知地址進(jìn)行綁定。在主機(jī)上采用傳輸控制協(xié)議TCP，創(chuàng)建套接字的類(lèi)型服務(wù)器，當(dāng)勘測(cè)終端設(shè)備發(fā)來(lái)的連接請(qǐng)求，數(shù)據(jù)接收軟件會(huì)獲取設(shè)備的IP地址，同時(shí)打開(kāi)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)連接通信端口，通過(guò)軟件由用戶設(shè)定通信端口參數(shù)。

2.2 對(duì)連接請(qǐng)求任務(wù)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)

數(shù)據(jù)接收軟件啟動(dòng)與初始化各種系統(tǒng)參數(shù)之后，開(kāi)始實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)各個(gè)勘測(cè)終端設(shè)備連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)。因?yàn)閺目睖y(cè)終端設(shè)備發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)使用傳輸控制協(xié)議TCP，所以數(shù)據(jù)接收軟件創(chuàng)建ServThrd參數(shù)接收設(shè)備的請(qǐng)求，此參數(shù)屬于TCP服務(wù)器類(lèi)型。如果勘測(cè)終端設(shè)備傳來(lái)連接請(qǐng)求時(shí)，接收軟件立即啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)請(qǐng)求，并接受連接請(qǐng)求。

2.3 接受勘測(cè)終端的請(qǐng)求任務(wù)

作為數(shù)據(jù)中心一定會(huì)同時(shí)收到很多勘測(cè)終端設(shè)備發(fā)來(lái)的連接請(qǐng)求，為了處理此類(lèi)情況，如果勘測(cè)終端設(shè)備發(fā)來(lái)新的連接請(qǐng)求時(shí)，數(shù)據(jù)接收軟件創(chuàng)建與接受新的線程。在接受連接任務(wù)中，設(shè)計(jì)最大的線程數(shù)量，該數(shù)據(jù)中心可以創(chuàng)建對(duì)各個(gè)勘測(cè)終端設(shè)備接受連接。同時(shí)還要另設(shè)參量為現(xiàn)在正在創(chuàng)建的連接。兩個(gè)參數(shù)是TCP服務(wù)器類(lèi)型。在接受連接請(qǐng)求任務(wù)中，數(shù)據(jù)接收軟件與勘測(cè)終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)同步。

2.4 接收數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)中心和勘測(cè)終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)同步連接過(guò)程之后，設(shè)備開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，并由數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)接收。完成數(shù)據(jù)接收之后，數(shù)據(jù)接收任務(wù)關(guān)閉這個(gè)連接。

2.5 處理數(shù)據(jù)

完成接收數(shù)據(jù)后，軟件開(kāi)始處理已接收到的數(shù)據(jù)。由于發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)是字節(jié)形式，所以這個(gè)任務(wù)使用命令空間System.Text實(shí)現(xiàn)把字節(jié)變成為ASCII字符串（String）。通過(guò)各種開(kāi)始符號(hào)與結(jié)束符號(hào)的識(shí)別，數(shù)據(jù)接收軟件開(kāi)始分割字符串，并從ASCII字符串中取出各個(gè)參數(shù)。

3 勘測(cè)方法

在勘測(cè)前期，先要了解附近GPRS基站的方位以及現(xiàn)場(chǎng)地形的分布，然后把GPRS數(shù)據(jù)采集與收發(fā)終端設(shè)備置于勘察現(xiàn)場(chǎng)，直接讀取現(xiàn)場(chǎng)GPRS信號(hào)強(qiáng)度（RxQAL）和參考誤碼率（BER）以及經(jīng)緯度等信息并顯示。同時(shí)，把這些數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS方式，以2秒間隔自動(dòng)發(fā)送到位于中心的GPRS數(shù)傳接收與分析終端設(shè)備，每次發(fā)送100個(gè)數(shù)據(jù)包，由GPRS數(shù)傳接收與數(shù)據(jù)分析終端設(shè)備計(jì)算丟包率和暢通率，測(cè)量設(shè)備配置如圖5所示。測(cè)量方法：選定站點(diǎn)后，測(cè)量三次并記錄，每次間隔5-10分鐘，若測(cè)量數(shù)據(jù)不理想或每次相差較大需重測(cè)，或更換不同位置。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本次研究，系統(tǒng)在復(fù)雜的山區(qū)地型中移動(dòng)通信質(zhì)量的勘測(cè)方面能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期功能，在水文監(jiān)測(cè)的地點(diǎn)選取環(huán)節(jié)中起到了有效的作用。

同時(shí)在后續(xù)的測(cè)試中可以為運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量評(píng)估提供有效的數(shù)據(jù)支持。

［1］樊昌信,張甫翊,徐炳祥,等.通信原理[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2004:65-84.

［2］周成國(guó),范玉山,趙修濤.基于GIS技術(shù)的沂蒙山區(qū)無(wú)線通信基站選址與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[J].城市勘測(cè),2005(6):13-15.

［3］任泰明編著.TCP/IP協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)編程[M].西安:電子科技大學(xué)出版社,2004:41-128.

［4］郭梯云,鄔國(guó)揚(yáng),李建東.移動(dòng)通信[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2006: 94-132.

［5］華為技術(shù)有限公司.GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化[M].北京:人民郵電出版社, 2004:110-113.

［責(zé)任編輯：朱麗娜］

This study is mainly aimed at mountain complex type selecting good point for mobile communication,to provide more reliable communications for hydrological monitoring,system design to Linux-ARM11 embedded platform equipped with simcom module SIM5320E real-time on the current test point emission power,reception level,the quality of signal receiving,receiving signal code power can reflect the present communication quality parameter integration package and data upload in the GPRS way,at the receiving end to PC as a platform,the design of receiving data processing software.

Communication quality;Data processing;Monitoring

周斌（1981—），男，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)樯漕l無(wú)線通信。

趙利（1965—），男，教授，研究方向?yàn)橐苿?dòng)通信及網(wǎng)絡(luò)。