山區復雜地型移動通信質量勘察系統的設計與實現

周斌 趙利

（桂林電子科技大學信息科技學院，廣西 桂林541004）

山區復雜地型移動通信質量勘察系統的設計與實現

周斌 趙利

（桂林電子科技大學信息科技學院，廣西 桂林541004）

本次研究主要是針對山區復雜地型中選取良好的移動通信點，能夠為水文監測提供較為可靠的通信，系統的設計以Linux-ARM11嵌入式平臺搭載SIMCOM公司的SIM5320E模塊，實時對當前測試點的發射功率、接收電平、信號接收質量、接收信號碼功率等能夠體現當前通信質量的參數進行整合打包且以GPRS方式實現數據上傳，在接收端以PC機為平臺設計接收數據處理軟件。

通信質量；數據處理；監測

復雜的山區地型對移動通信網絡的覆蓋造成了一定的影響，利用3G移動通信在對復雜地型的水文監測時就要兼顧移動通信質量與合適的水文監測地點。本文針對此實際情況設計開發一個無線網絡的覆蓋質量監測系統，基于SIM5320E模塊的強大功能，可以對發射功率（TxPower）、接收電平（RxLevel）、信號接收質量（Qual）、接收信號碼功率（RSCP）以及體現了所接收信號的強度和鄰小區干擾水平的比值（EC/IO）等表征網絡覆蓋質量的參數進行采集，利用S3C6410作為系統主控核心負責前端采集信息的整合與處理。經前端系統長期采集的據進行分析對比最終確定水文監測的地點。

1 終端監測系統的設計與實現

終端設備采用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數據下/上行最大傳輸速率分別為85.6Kbps(DL),42.8Kbps(UL),內嵌TCP/IP協議，支持通常用于PPP連接的PAP（密碼驗證協議）協議，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。

系統利用4.3寸彩色LCD顯示屏對當前測量的站號、日期和時間、經緯度、接收信號強度、誤碼率等信息進行詳細顯示，并以GPRS方式發送到遠端數傳收發與數據分析設備，同時顯示發送數據包的數目。具體設備系統框圖和用戶界面如圖1、圖2所示

2 遠端數傳接收與數據分析設備

遠端數據的收發是一臺能夠連到Internet上的PC機，利用VisualBasic.net進行監測軟件的開發，對前端的監測數據作相應處理，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場設備發送來的站號、日期和時間、經緯度、高程、接收信號強度、誤碼率等站點測量信息數據包，并分析計算丟包率和暢通率。

作為接收端，在數據接收和處理方面主要完成以下幾個方面的任務：

2.1 對連接套接字進行初始化：

通常在為協議創建了套接字，那么就必須將套接字與一個已知地址進行綁定。用命令空間創建函數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議TCP，創建套接字的類型服務器，當勘測終端設備發來的連接請求，數據接收軟件會獲取設備的IP地址，同時打開數據中心的數據連接通信端口，通過軟件由用戶設定通信端口參數。

2.2 對連接請求任務進行監聽

數據接收軟件啟動與初始化各種系統參數之后，開始實時監聽各個勘測終端設備連接請求數據。因為從勘測終端設備發來的數據使用傳輸控制協議TCP，所以數據接收軟件創建ServThrd參數接收設備的請求，此參數屬于TCP服務器類型。如果勘測終端設備傳來連接請求時，接收軟件立即啟動監聽請求，并接受連接請求。

2.3 接受勘測終端的請求任務

作為數據中心一定會同時收到很多勘測終端設備發來的連接請求，為了處理此類情況，如果勘測終端設備發來新的連接請求時，數據接收軟件創建與接受新的線程。在接受連接任務中，設計最大的線程數量，該數據中心可以創建對各個勘測終端設備接受連接。同時還要另設參量為現在正在創建的連接。兩個參數是TCP服務器類型。在接受連接請求任務中，數據接收軟件與勘測終端設備實現傳輸數據同步。

2.4 接收數據

數據中心和勘測終端設備實現同步連接過程之后，設備開始發送數據，并由數據中心實現接收。完成數據接收之后，數據接收任務關閉這個連接。

2.5 處理數據

完成接收數據后，軟件開始處理已接收到的數據。由于發來的數據是字節形式，所以這個任務使用命令空間System.Text實現把字節變成為ASCII字符串（String）。通過各種開始符號與結束符號的識別，數據接收軟件開始分割字符串，并從ASCII字符串中取出各個參數。

3 勘測方法

在勘測前期，先要了解附近GPRS基站的方位以及現場地形的分布，然后把GPRS數據采集與收發終端設備置于勘察現場，直接讀取現場GPRS信號強度（RxQAL）和參考誤碼率（BER）以及經緯度等信息并顯示。同時，把這些數據通過GPRS方式，以2秒間隔自動發送到位于中心的GPRS數傳接收與分析終端設備，每次發送100個數據包，由GPRS數傳接收與數據分析終端設備計算丟包率和暢通率，測量設備配置如圖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，若測量數據不理想或每次相差較大需重測，或更換不同位置。

4 結束語

通過本次研究，系統在復雜的山區地型中移動通信質量的勘測方面能夠實現預期功能，在水文監測的地點選取環節中起到了有效的作用。

同時在后續的測試中可以為運營商的網絡覆蓋質量評估提供有效的數據支持。

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［責任編輯：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，實驗師，研究方向為射頻無線通信。

趙利（1965—），男，教授，研究方向為移動通信及網絡。