山區(qū)復(fù)雜地型移動通信質(zhì)量勘察系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

周斌　趙利

【摘 要】本次研究主要是針對山區(qū)復(fù)雜地型中選取良好的移動通信點，能夠為水文監(jiān)測提供較為可靠的通信，系統(tǒng)的設(shè)計以Linux-ARM11嵌入式平臺搭載SIMCOM公司的SIM5320E模塊，實時對當(dāng)前測試點的發(fā)射功率、接收電平、信號接收質(zhì)量、接收信號碼功率等能夠體現(xiàn)當(dāng)前通信質(zhì)量的參數(shù)進行整合打包且以GPRS方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，在接收端以PC機為平臺設(shè)計接收數(shù)據(jù)處理軟件。

【關(guān)鍵詞】通信質(zhì)量；數(shù)據(jù)處理；監(jiān)測

【Abstract】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.

【Key words】Communication quality； Data processing； Monitoring

復(fù)雜的山區(qū)地型對移動通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋造成了一定的影響，利用3G移動通信在對復(fù)雜地型的水文監(jiān)測時就要兼顧移動通信質(zhì)量與合適的水文監(jiān)測地點。本文針對此實際情況設(shè)計開發(fā)一個無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，基于SIM5320E模塊的強大功能，可以對發(fā)射功率（TxPower）、接收電平（RxLevel）、信號接收質(zhì)量（ Qual）、接收信號碼功率（RSCP）以及體現(xiàn)了所接收信號的強度和鄰小區(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)長期采集的據(jù)進行分析對比最終確定水文監(jiān)測的地點。

1 終端監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

終端設(shè)備采用SIMCOM公司的SIM5320E模塊和Linux-ARM11嵌入式平臺以及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模塊中對當(dāng)前的接收信號強度（RxQAL）和誤碼率（BER）進行讀取。接收信號強度（RxQAL）可以檢測的信號功率強度范圍是-113 dBm到-51dBm，可以檢測的誤碼率（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%），所以對于誤碼率測試只提供參考范圍。

系統(tǒng)利用4.3寸彩色LCD顯示屏對當(dāng)前測量的站號、日期和時間、經(jīng)緯度、接收信號強度、誤碼率等信息進行詳細(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，同時顯示發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)目。

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)是一臺能夠連到Internet上的PC機，利用Visual Basic .net 進行監(jiān)測軟件的開發(fā)，對前端的監(jiān)測數(shù)據(jù)作相應(yīng)處理，具體工作流程如圖3。在PC終端上通過軟件能接收并顯示勘測現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送來的站號、日期和時間、經(jīng)緯度、高程、接收信號強度、誤碼率等站點測量信息數(shù)據(jù)包，并分析計算丟包率和暢通率。

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方面的任務(wù)：

2.1 對連接套接字進行初始化：

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已知地址進行綁定。用命令空間創(chuàng)建函數(shù)將指定的套接字同一個已知地址進行綁定。在主機上采用傳輸控制協(xié)議TCP，創(chuàng)建套接字的類型服務(wù)器，當(dāng)勘測終端設(shè)備發(fā)來的連接請求，數(shù)據(jù)接收軟件會獲取設(shè)備的IP地址，同時打開數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)連接通信端口，通過軟件由用戶設(shè)定通信端口參數(shù)。

2.2 對連接請求任務(wù)進行監(jiān)聽

數(shù)據(jù)接收軟件啟動與初始化各種系統(tǒng)參數(shù)之后，開始實時監(jiān)聽各個勘測終端設(shè)備連接請求數(shù)據(jù)。因為從勘測終端設(shè)備發(fā)來的數(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)備的請求，此參數(shù)屬于TCP服務(wù)器類型。如果勘測終端設(shè)備傳來連接請求時，接收軟件立即啟動監(jiān)聽請求，并接受連接請求。

2.3 接受勘測終端的請求任務(wù)

作為數(shù)據(jù)中心一定會同時收到很多勘測終端設(shè)備發(fā)來的連接請求，為了處理此類情況，如果勘測終端設(shè)備發(fā)來新的連接請求時，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)計最大的線程數(shù)量，該數(shù)據(jù)中心可以創(chuàng)建對各個勘測終端設(shè)備接受連接。同時還要另設(shè)參量為現(xiàn)在正在創(chuàng)建的連接。兩個參數(shù)是TCP服務(wù)器類型。在接受連接請求任務(wù)中，數(shù)據(jù)接收軟件與勘測終端設(shè)備實現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)同步。

2.4 接收數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)中心和勘測終端設(shè)備實現(xiàn)同步連接過程之后，設(shè)備開始發(fā)送數(shù)據(jù)，并由數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)接收。完成數(shù)據(jù)接收之后，數(shù)據(jù)接收任務(wù)關(guān)閉這個連接。

2.5 處理數(shù)據(jù)

完成接收數(shù)據(jù)后，軟件開始處理已接收到的數(shù)據(jù)。由于發(fā)來的數(shù)據(jù)是字節(jié)形式，所以這個任務(wù)使用命令空間System.Text實現(xiàn)把字節(jié)變成為ASCII字符串（String）。通過各種開始符號與結(jié)束符號的識別，數(shù)據(jù)接收軟件開始分割字符串，并從ASCII字符串中取出各個參數(shù)。

3 勘測方法

在勘測前期，先要了解附近GPRS基站的方位以及現(xiàn)場地形的分布，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，直接讀取現(xiàn)場GPRS信號強度（RxQAL）和參考誤碼率（BER）以及經(jīng)緯度等信息并顯示。同時，把這些數(shù)據(jù)通過GPRS方式，以2秒間隔自動發(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)備計算丟包率和暢通率，測量設(shè)備配置如圖5所示。測量方法：選定站點后，測量三次并記錄，每次間隔5-10分鐘，若測量數(shù)據(jù)不理想或每次相差較大需重測，或更換不同位置。

4 結(jié)束語

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

同時在后續(xù)的測試中可以為運營商的網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量評估提供有效的數(shù)據(jù)支持。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]