山区复杂地型移动通信质量勘察系统的设计与实现

周斌 赵利

（桂林电子科技大学信息科技学院，广西 桂林541004）

山区复杂地型移动通信质量勘察系统的设计与实现

周斌 赵利

（桂林电子科技大学信息科技学院，广西 桂林541004）

本次研究主要是针对山区复杂地型中选取良好的移动通信点，能够为水文监测提供较为可靠的通信，系统的设计以Linux-ARM11嵌入式平台搭载SIMCOM公司的SIM5320E模块，实时对当前测试点的发射功率、接收电平、信号接收质量、接收信号码功率等能够体现当前通信质量的参数进行整合打包且以GPRS方式实现数据上传，在接收端以PC机为平台设计接收数据处理软件。

通信质量；数据处理；监测

复杂的山区地型对移动通信网络的覆盖造成了一定的影响，利用3G移动通信在对复杂地型的水文监测时就要兼顾移动通信质量与合适的水文监测地点。本文针对此实际情况设计开发一个无线网络的覆盖质量监测系统，基于SIM5320E模块的强大功能，可以对发射功率（TxPower）、接收电平（RxLevel）、信号接收质量（Qual）、接收信号码功率（RSCP）以及体现了所接收信号的强度和邻小区干扰水平的比值（EC/IO）等表征网络覆盖质量的参数进行采集，利用S3C6410作为系统主控核心负责前端采集信息的整合与处理。经前端系统长期采集的据进行分析对比最终确定水文监测的地点。

1 终端监测系统的设计与实现

终端设备采用SIMCOM公司的SIM5320E模块和Linux-ARM11嵌入式平台以及4.3寸彩色LCD显示屏。GPRS数据下/上行最大传输速率分别为85.6Kbps(DL),42.8Kbps(UL),内嵌TCP/IP协议，支持通常用于PPP连接的PAP（密码验证协议）协议，接收灵敏度为-109dBm。

Linux-ARM11嵌入式控制器能够从SIM5320模块中对当前的接收信号强度（RxQAL）和误码率（BER）进行读取。接收信号强度（RxQAL）可以检测的信号功率强度范围是-113 dBm到-51dBm，可以检测的误码率（BER）能给出具体数值范围（例如：0-0.01%，0.01%-0.1%，0.1%-0.5%，……，＞8.0%），所以对于误码率测试只提供参考范围。

系统利用4.3寸彩色LCD显示屏对当前测量的站号、日期和时间、经纬度、接收信号强度、误码率等信息进行详细显示，并以GPRS方式发送到远端数传收发与数据分析设备，同时显示发送数据包的数目。具体设备系统框图和用户界面如图1、图2所示

2 远端数传接收与数据分析设备

远端数据的收发是一台能够连到Internet上的PC机，利用VisualBasic.net进行监测软件的开发，对前端的监测数据作相应处理，具体工作流程如图3。在PC终端上通过软件能接收并显示勘测现场设备发送来的站号、日期和时间、经纬度、高程、接收信号强度、误码率等站点测量信息数据包，并分析计算丢包率和畅通率。

作为接收端，在数据接收和处理方面主要完成以下几个方面的任务：

2.1 对连接套接字进行初始化：

通常在为协议创建了套接字，那么就必须将套接字与一个已知地址进行绑定。用命令空间创建函数将指定的套接字同一个已知地址进行绑定。在主机上采用传输控制协议TCP，创建套接字的类型服务器，当勘测终端设备发来的连接请求，数据接收软件会获取设备的IP地址，同时打开数据中心的数据连接通信端口，通过软件由用户设定通信端口参数。

2.2 对连接请求任务进行监听

数据接收软件启动与初始化各种系统参数之后，开始实时监听各个勘测终端设备连接请求数据。因为从勘测终端设备发来的数据使用传输控制协议TCP，所以数据接收软件创建ServThrd参数接收设备的请求，此参数属于TCP服务器类型。如果勘测终端设备传来连接请求时，接收软件立即启动监听请求，并接受连接请求。

2.3 接受勘测终端的请求任务

作为数据中心一定会同时收到很多勘测终端设备发来的连接请求，为了处理此类情况，如果勘测终端设备发来新的连接请求时，数据接收软件创建与接受新的线程。在接受连接任务中，设计最大的线程数量，该数据中心可以创建对各个勘测终端设备接受连接。同时还要另设参量为现在正在创建的连接。两个参数是TCP服务器类型。在接受连接请求任务中，数据接收软件与勘测终端设备实现传输数据同步。

2.4 接收数据

数据中心和勘测终端设备实现同步连接过程之后，设备开始发送数据，并由数据中心实现接收。完成数据接收之后，数据接收任务关闭这个连接。

2.5 处理数据

完成接收数据后，软件开始处理已接收到的数据。由于发来的数据是字节形式，所以这个任务使用命令空间System.Text实现把字节变成为ASCII字符串（String）。通过各种开始符号与结束符号的识别，数据接收软件开始分割字符串，并从ASCII字符串中取出各个参数。

3 勘测方法

在勘测前期，先要了解附近GPRS基站的方位以及现场地形的分布，然后把GPRS数据采集与收发终端设备置于勘察现场，直接读取现场GPRS信号强度（RxQAL）和参考误码率（BER）以及经纬度等信息并显示。同时，把这些数据通过GPRS方式，以2秒间隔自动发送到位于中心的GPRS数传接收与分析终端设备，每次发送100个数据包，由GPRS数传接收与数据分析终端设备计算丢包率和畅通率，测量设备配置如图5所示。测量方法：选定站点后，测量三次并记录，每次间隔5-10分钟，若测量数据不理想或每次相差较大需重测，或更换不同位置。

4 结束语

通过本次研究，系统在复杂的山区地型中移动通信质量的勘测方面能够实现预期功能，在水文监测的地点选取环节中起到了有效的作用。

同时在后续的测试中可以为运营商的网络覆盖质量评估提供有效的数据支持。

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［责任编辑：朱丽娜］

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，实验师，研究方向为射频无线通信。

赵利（1965—），男，教授，研究方向为移动通信及网络。