基于ARM平臺(tái)的CDMA網(wǎng)絡(luò)CQT終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0 引言

當(dāng)前3G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展，電信運(yùn)營商維護(hù)任務(wù)非常繁重。傳統(tǒng)人工測試的方式繁瑣復(fù)雜，同時(shí)測試過程所獲的信令數(shù)據(jù)量極其龐大，測試人員無法在現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理。因此利用嵌入式技術(shù)自動(dòng)化地實(shí)地測試并在線處理數(shù)據(jù)，成為了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的一種新技術(shù)。

CDMA 網(wǎng)絡(luò)CQT終端基于S3c6410設(shè)計(jì)而成，接收短信測試指令，終端根據(jù)所接收到的指令進(jìn)行相應(yīng)的測試及數(shù)據(jù)的處理，結(jié)果通過FTP上傳至系統(tǒng)管理平臺(tái)，工程試點(diǎn)結(jié)果證明了系統(tǒng)的可靠及穩(wěn)定。

1 硬件設(shè)計(jì)

終端的硬件結(jié)構(gòu)如圖1 所示。處理器選用三星電子的S3c6410,該處理器基于ARM1176JZF?S核設(shè)計(jì)，主頻533 MHz,最高可以運(yùn)行至667 MHz.終端采用兩顆4.2 V鋰電池串聯(lián)作為8.4 V備用電源，電源管理模塊由充電管理模塊和電源切換模塊組成，充電管理模塊在市電正常情況下管理鋰電池的充電過程，電源切換模塊基于有源二極管設(shè)計(jì)而成，在掉電時(shí)刻完成備用電源與外部電源的通路切換。終端片上具有256 MB的易失性存儲(chǔ)空間和1 GB的非易失性儲(chǔ)存空間，考慮到采集層三信令的海量數(shù)據(jù)，終端外部擴(kuò)展了SD 卡接口。終端選用聲卡芯片WM9714建立CDMA通信模塊與處理器的語音數(shù)據(jù)通道，支持終端語音業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)采集與發(fā)送。

CDMA 模塊選用Thikwill公司的ME800,該模塊是基于高通最新的QSC6085 平臺(tái)開發(fā)的EVDO Rev.A 標(biāo)準(zhǔn)的3G無線通信模塊，適用于CDMA 1X和EVDO網(wǎng)絡(luò)，支持CDMA 800 Hz和SGPS,可實(shí)現(xiàn)全球漫游。考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展性，測試終端使用一片USB擴(kuò)展芯片連接通信模塊與控制器。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

終端軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示，實(shí)線為實(shí)際的數(shù)據(jù)流方向，系統(tǒng)主要模塊功能如下所述：

業(yè)務(wù)處理模塊：業(yè)務(wù)處理模塊是終端的核心控制單元，負(fù)責(zé)完成終端與管理平臺(tái)之間的通信。業(yè)務(wù)處理模塊對(duì)短信內(nèi)容分別進(jìn)行起始結(jié)束標(biāo)志、CRC及指令類型合法性校驗(yàn)，最后根據(jù)指令的類型啟動(dòng)相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理動(dòng)作。業(yè)務(wù)處理模塊主要處理兩類業(yè)務(wù)，一類業(yè)務(wù)與系統(tǒng)運(yùn)行過程相關(guān)，包括參數(shù)的設(shè)置、查詢，數(shù)據(jù)文件的管理等。另一類業(yè)務(wù)與測試相關(guān)，包括測試的任務(wù)和測試的計(jì)劃，收到此類命令后，系統(tǒng)根據(jù)解析的計(jì)劃參數(shù)如周期、時(shí)間、次數(shù)等結(jié)合測試的任務(wù)種類建立相應(yīng)的測試任務(wù)文件。終端主要完成三類業(yè)務(wù)的測試，包括語音業(yè)務(wù)的MOS評(píng)估，移動(dòng)臺(tái)與基站之間1X及EVDO模式下的上行和下載速率以及層三信令采集。

AT通信模塊：ME800硬件接口為USB接口，在系統(tǒng)中虛擬為串行通信接口，AT通信模塊通過此虛擬串口與ME800互聯(lián)，所使用的命令內(nèi)容遵循相應(yīng)的AT指令規(guī)約。AT通信處理模塊以輪詢方式訪問串口，從短信箱中提取未讀短信，對(duì)短信進(jìn)行合法性、完整性判斷。

同時(shí)，AT通信模塊接收業(yè)務(wù)處理模塊發(fā)送的消息，操作ME800進(jìn)行語音模式或者不同數(shù)據(jù)模式的切換，以此完成相關(guān)的業(yè)務(wù)例測。AT通信模塊周期性地獲取通信網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，如激活集PN 值，激活集EC/IO,候選集PN值，候選集EC/IO 等，并將這些參數(shù)與系統(tǒng)設(shè)置的門限值進(jìn)行比較，做出告警判斷。

任務(wù)處理模塊：任務(wù)處理模塊為每個(gè)待處理任務(wù)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為任務(wù)控制塊。任務(wù)控制塊含有任務(wù)的關(guān)鍵屬性，如任務(wù)類型、測試次數(shù)、立即執(zhí)行或等待執(zhí)行等。任務(wù)處理模塊讀取測試任務(wù)文件，為新的測試任務(wù)文件建立相應(yīng)的任務(wù)控制塊，同時(shí)將任務(wù)信息寫入任務(wù)控制塊中。任務(wù)處理模塊重復(fù)檢查各任務(wù)控制塊，分析判定任務(wù)的執(zhí)行條件是否滿足，一旦滿足，任務(wù)處理模塊啟動(dòng)測試任務(wù)，同時(shí)刪除相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

線程監(jiān)控模塊：考慮到終端工作環(huán)境多變，為保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和健壯，在設(shè)計(jì)時(shí)加入了線程監(jiān)控模塊，系統(tǒng)中各核心功能線程在運(yùn)行過程定時(shí)翻轉(zhuǎn)工作狀態(tài)標(biāo)志，線程監(jiān)控模塊輪詢各個(gè)工作狀態(tài)標(biāo)志。一旦系統(tǒng)工作異常，線程監(jiān)控模塊將觸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行硬件重啟。

2.2 共享資源設(shè)計(jì)

硬件方面，系統(tǒng)中各主要模塊均與CDMA硬件模塊進(jìn)行AT指令的交互，因此極易產(chǎn)生同一硬件操作引發(fā)的沖突，設(shè)計(jì)時(shí)采用互斥鎖保護(hù)硬件。任何模塊在操作硬件之前須對(duì)硬件進(jìn)行上鎖，在使用完之后進(jìn)行解鎖，從而釋放資源。

軟件方面，軟件資源的共享主要是對(duì)一些文件的共享，例如測試任務(wù)文件，業(yè)務(wù)處理模塊與任務(wù)管理模塊作為測試任務(wù)文件的生產(chǎn)者和消費(fèi)者，也會(huì)造成生產(chǎn)者與消費(fèi)者的沖突，這種沖突的解決主要是通過設(shè)置互斥量來實(shí)現(xiàn)的。此外不同線程對(duì)同一個(gè)全局變量同時(shí)進(jìn)行寫操作的這種情況也是采用互斥量來解決沖突。

3 結(jié)論

本文從運(yùn)營商運(yùn)維實(shí)際需求出發(fā)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種適用于CDMA網(wǎng)絡(luò)的CQT終端，將終端置于待測試的網(wǎng)路覆蓋點(diǎn)，通過短信完成終端與系統(tǒng)管理平臺(tái)的命令傳遞，最終可以完成撥號(hào)測試、MOS語音評(píng)估、1X及EVDO模式上行下載速率及層三信令采集的自動(dòng)測試及數(shù)據(jù)處理，其中在線處理技術(shù)填補(bǔ)了目前的市場空白，大容量測試數(shù)據(jù)通過FTP 上傳至系統(tǒng)管理平臺(tái)。實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)果也表明，本系統(tǒng)極大地提高了運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)效率，豐富了CDMA網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測手段。