基于ARM11的3G信息推送系統(tǒng)

馬 軍，王海兮

0 引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息量也以指數(shù)規(guī)律迅猛增長和擴展，在信息爆炸的移動互聯(lián)時代，從海量的信息中檢索有用的信息是一種被動的服務(wù)方式，資源獲取效率極低［1］。

在移動互聯(lián)時代，如何綜合利用多種通信手段，將海量信息及時，準確，有效的推送給用戶，滿足用戶的信息需求，成為一個亟待解決的問題。傳統(tǒng)信息推送系統(tǒng)，受限于電信網(wǎng)接入點固定，網(wǎng)絡(luò)帶寬低，推送內(nèi)容單一等特點，推送能力較弱，隨著3G移動通信網(wǎng)絡(luò)的普及，多業(yè)務(wù)、高帶寬、不受接入點限制的嵌入式3G通信平臺成為解決推送業(yè)務(wù)智能化、推送內(nèi)容多樣化、推送設(shè)備小型化的重要途徑［2］。文中介紹基于ARM11的3G信息推送系統(tǒng)可全天候按預(yù)先編制的推送計劃，自動對目標客戶群體進行定制信息推送，可應(yīng)用于商業(yè)廣告、政策宣貫和信息服務(wù)等多個領(lǐng)域。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3G信息推送系統(tǒng)基于移動通信網(wǎng)絡(luò)，可同時向移動網(wǎng)手機用戶推送語音和短信，向電信網(wǎng)電話用戶推送語音，向電信網(wǎng)傳真用戶推送傳真，并向互聯(lián)網(wǎng)上的平板電腦、筆記本和PC機推送互聯(lián)網(wǎng)信息。因此，系統(tǒng)的推送對象同時覆蓋了移動通信網(wǎng)、PSTN程控電話網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。為了實現(xiàn)多業(yè)務(wù)、大批量并發(fā)推送的目標，系統(tǒng)采用專門的控制臺集中生成推送內(nèi)容和執(zhí)行推送任務(wù)調(diào)度，由于傳真數(shù)據(jù)不能直接在移動通信網(wǎng)和PSTN網(wǎng)之間進行通信，系統(tǒng)設(shè)計了傳真服務(wù)器提供傳真網(wǎng)關(guān)服務(wù)，完成傳真推送業(yè)務(wù)的代理轉(zhuǎn)發(fā)功能。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig．1 Network structure of the system

2 系統(tǒng)的技術(shù)特點

傳統(tǒng)的電話營銷系統(tǒng)不能完成短信及互聯(lián)網(wǎng)信息推送功能;而短信群發(fā)裝置不支持語音和傳真業(yè)務(wù)的推送;并且基于2G的移動通信技術(shù)決定了語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不能并發(fā)使用。針對上述問題，系統(tǒng)利用3G技術(shù)中語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可并存的特點，對無線射頻單元進行多路集成，以終端的形式實現(xiàn)了語音、短信、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的多路并發(fā)推送;同時通過將移動傳真發(fā)送分解為無線數(shù)據(jù)傳輸和PSTN網(wǎng)關(guān)代理兩個階段，解決了傳真業(yè)務(wù)在移動網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的問題。

系統(tǒng)具有以下技術(shù)特點:

多業(yè)務(wù)并發(fā)——系統(tǒng)支持電話語音、短信文本、傳真圖像和互聯(lián)網(wǎng)信息的并行發(fā)送;

多通路并發(fā)——系統(tǒng)提供對多路3G推送線路的語音和數(shù)據(jù)信道資源的集中管理和控制，采用任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)探測所有線路資源的忙閑狀態(tài)自動觸發(fā)新的任務(wù)，提高了推送效率。

業(yè)務(wù)質(zhì)量好——系統(tǒng)為所有線路設(shè)計獨立的硬件單元，從物理線路、邏輯信道到控制接口，推送線路之間耦合度很低，相互的影響極小，在擴展系統(tǒng)線路資源同時，保障了業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性。

3 總體設(shè)計

系統(tǒng)由控制臺、推送設(shè)備和傳真服務(wù)器3部分組成。業(yè)務(wù)控制系統(tǒng)運行于windows平臺，主要對號碼資源、內(nèi)容資源、線路資源和系統(tǒng)信息等進行配置和管理。推送設(shè)備基于ARM11和Linux系統(tǒng)，接受系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度指令，為語音、短信、傳真及互聯(lián)網(wǎng)信息推送提供無線信道接入;傳真服務(wù)器接收來自移動通信網(wǎng)的傳真內(nèi)容，以標準PSTN傳真業(yè)務(wù)進行發(fā)送。系統(tǒng)的功能組成如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)的功能組成Fig．2 Functional constitution of the system

4 設(shè)計實現(xiàn)

4． 1 ARM11 平臺

推送設(shè)備以低功耗高性能的ARM11處理器S3C6410［3］為核心，主頻高達800 MHz。處理器集成一體化電源管理芯片、256 MB內(nèi)存和1GBNAND FLASH等外圍電路，典型功耗小于0．5 W;提供4路UART接口和1路USB HOST接口，可用于無線射頻單元的AT指令集通信和數(shù)據(jù)通信;提供PCM音頻接口可用于無線射頻單元的音頻接口通信;此外還提供SD卡、音視頻輸入輸出等接口。處理器不支持直接擴展以太網(wǎng)接口，可通過數(shù)據(jù)總線外接以太網(wǎng)控制器的形式進行擴展。無線射頻單元是系統(tǒng)與移動通信網(wǎng)進行通信的基本接口單元，其中每條線路為一個獨立單元，具備復(fù)位、開關(guān)電及喚醒功能等［4］。ARM11平臺的硬件設(shè)計如圖3所示。

圖3 ARM11平臺的硬件設(shè)計Fig．3 Hardware design of ARM11 platform

4． 2 嵌入式Linux軟件架構(gòu)

推送設(shè)備以嵌入式Linux操作系統(tǒng)為軟件平臺，其軟件主要包括操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序和應(yīng)用程序［5］等，其中驅(qū)動程序包括無線射頻單元的驅(qū)動、NAND FLASH驅(qū)動、虛擬串口驅(qū)動和以太網(wǎng)接口驅(qū)動等，軟件的架構(gòu)如圖4所示。

圖4 嵌入式Linux軟件架構(gòu)Fig．4 Software architecture of embedded Linux

以無線模塊驅(qū)動為例，由于處理器USB接口資源有限，為擴展多路無線射頻單元，系統(tǒng)使用USB HOST接口外接USB HUB擴展出多路USB接口。其中USB HOST接口的驅(qū)動移植如下:

1)修改內(nèi)核:添加對USB、OHCI HOST HCD支持。

2)初始化時鐘:配置相關(guān)USB－HOST功能的時鐘，該時鐘可以通過EPLL提供。部分代碼如下:

#ifdefCONFIG_USB_OHCI_HCD

if(S3C_USB_CLKSRC_EPLL==1){

writel((readl(S3C_CLK_SRC)＆ ～S3C_CLKSRC_UHOST_MASK)|S3C_CLKSRC_EPLL_CLKSEL|S3C_CLKSRC_UHOST_EPLL，S3C_CLK_SRC);

writel((readl(S3C_CLK_DIV1)＆ ～S3C_CLKDIVN_UHOST_MASK)

|(0x3＜＜20)，S3C_CLK_DIV1);}

else{writel(readl(S3C_CLK_SRC)＆ ～S3C_CLKSRC_UHOST_MASK，S3C_CLK_SRC);

writel(readl(S3C_OTHERS)|S3C_OTHERS_USB_SIG_MASK，S3C_OTHERS);

writel(readl(S3C_CLK_DIV1)＆ ～S3C_CLKDIVN_UHOST_MASK，S3C_CLK_DIV1);}

writel(readl(S3C_HCLK_GATE)|S3C_CLKCON_HCLK_UHOST|S3C_CLKCON_HCLK_SECUR，S3C_HCLK_GATE);

writel(readl(S3C_SCLK_GATE)|S3C_CLKCON_SCLK_UHOST，S3C_SCLK_GATE);

#endif

4． 3 多業(yè)務(wù)并發(fā)

系統(tǒng)通過3G移動網(wǎng)絡(luò)的電路域和數(shù)據(jù)域?qū)崿F(xiàn)多業(yè)務(wù)并發(fā)，在電路域以AT指令的操作方式進行短信、語音的并行推送;在數(shù)據(jù)域以網(wǎng)絡(luò)路由的方式接入互聯(lián)網(wǎng)，將互聯(lián)網(wǎng)信息直接推送到互聯(lián)網(wǎng)終端上，如果是傳真業(yè)務(wù)，則以無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄⒋l(fā)送內(nèi)容發(fā)送到傳真服務(wù)器上，由傳真服務(wù)器完成PSTN網(wǎng)傳真推送。

(1)短信推送

控制臺生成短信文本信息，添加推送對象號碼、進行推送線路測定，并將上述信息從網(wǎng)口發(fā)給推送設(shè)備;推送設(shè)備將收到的短信內(nèi)容進行編碼。目前發(fā)送短消息常用Text和PDU兩種模式，系統(tǒng)選用可同時支持中英文短信的PDU模式設(shè)計，根據(jù)PDU的編碼協(xié)議，推送設(shè)備將SMSC(短消息中心號碼)、TP－DA(推送對象號碼)及短信內(nèi)容的UCS2編碼進行協(xié)議封裝，然后使用短信發(fā)送AT指令由任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)指定的線路發(fā)出去。

(2)語音推送

控制臺生成pcm或wav格式的語音信息，添加推送對象號碼、進行推送線路測定，在執(zhí)行語音推送任務(wù)前，先將語音內(nèi)容以FTP方式上傳到推送設(shè)備的語音文件保存目錄，并從任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)指定的線路發(fā)出電話呼叫AT指令，與推送對象建立話音通道，之后推送設(shè)備從語音文件保存目錄中讀取待發(fā)送的語音文件，由之前建立的話音通道輸出。

由于S3C6410處理器僅提供1個最大支持16 bit有效字寬的PCM接口，而無線射頻單元的PCM接口僅支持8比特A率或μ律PCM語音，因此處理器正常情況最多可同時支持2路8 bit的PCM音頻流，沒有足夠的音頻通道完成多路語音并發(fā)功能。處理器默認的PCM接口時序如圖5所示，PCMCODEC_CLK是外部提供的2 MHz時鐘源，PCMSCLK是處理器分頻產(chǎn)生的256 kHz數(shù)據(jù)鐘，幀同步信號 PCMSYNC為8 kHz，每幀可傳輸32 bit，前16 bit傳輸數(shù)據(jù)，后面bit不處理。

圖5 默認的PCM接口時序Fig．5 Defaulted PCM interface timing

通過修改處理器分頻寄存器設(shè)置，產(chǎn)生1 024 kHz的 PCMSCLK，64 kHz的 PCMFSYNC，則原來的一幀時間則可以傳輸8幀，每幀16 bit，前8 bit傳輸通道號，后8 bit傳輸PCM音頻數(shù)據(jù)，則可以實現(xiàn)將1個PCM音頻通路擴展為8路PCM音頻通路。擴展后的PCM接口時序如圖6所示。

圖6 擴展的PCM接口時序Fig．6 Extended PCM interface timing

經(jīng)過線路擴展的PCM音頻流到達PCM物理通路對端后，根據(jù)解析出的通路號將從線路上還原出的PCM音頻流分別輸出到對應(yīng)的無線射頻單元PCM編解碼器接口上。

3)傳真及互聯(lián)網(wǎng)信息推送

控制臺生成傳真文件，添加推送對象號碼，進行傳真線路測定，將傳真文件以FTP方式發(fā)送到傳真服務(wù)器的待發(fā)目錄，傳真服務(wù)器定時掃描查找待發(fā)的傳真文件，并以標準的T30傳真協(xié)議與目標傳真用戶進行通信。互聯(lián)網(wǎng)信息包括微博、郵件等，控制臺基于推送設(shè)備提供的網(wǎng)絡(luò)路由服務(wù)登陸互聯(lián)網(wǎng)，添加微博賬號群、郵件地址群等目標信息，調(diào)用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商提供的API接口或模擬http請求，將待發(fā)的微博、郵件等批量發(fā)送。

5 結(jié)語

當前3G移動通信網(wǎng)絡(luò)全面普及、3G終端無處不在，除了手持用戶，包括平板電腦、POS終端、監(jiān)控設(shè)備、身份認證設(shè)備及車載互聯(lián)網(wǎng)等都應(yīng)用了3G技術(shù)。應(yīng)用該系統(tǒng)可實現(xiàn)在3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)，隨時隨地對批量的目標用戶群體進行多業(yè)務(wù)的信息推送服務(wù)，可應(yīng)用于企業(yè)宣傳與產(chǎn)品推廣、web網(wǎng)站或金融機構(gòu)交互式驗證碼認證、指定用戶的備忘與提醒系統(tǒng)、語音識別系統(tǒng)的遠程授權(quán)認證、無紙化移動傳真收發(fā)系統(tǒng)、氣象與地質(zhì)災(zāi)害信息預(yù)警［6］等，甚至在一些企業(yè)突發(fā)事件和政府公共事件的處理中也可以應(yīng)用。

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