陳?。?970-）

    男，江西撫州人，碩士，講師，主要從事電子教學(xué)及研究。




    摘   要：針對目前的網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量監測手段還不完善，缺乏一種既能持續全面對網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量進(jìn)行監測又能將網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行準確地理定位和初步分析的監測手段的問(wèn)題，提出了一種基于單片機和GSM網(wǎng)絡(luò )實(shí)現數據自動(dòng)測試，稱(chēng)之為GSM網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量監測系統的研究方法。

    關(guān)鍵詞：GSM；單片機；自動(dòng)采集；信息傳輸；質(zhì)量監測

    Abstract: Aiming at the current situation that the technology of network-based quality monitoring is not perfect, which is lack of the monitoring way which can not only monitor the network quality continuously and generally, but also locate exactly and analyze primarily the net quality problems, this paper puts forward a kind of research way called network-based quality monitoring system of GSM , which can realize automatic test of data based on the SCM and GSM network.

    Key words: GSM; SCM; automatic acquisition; information transmission; quality monitoring

    近幾年來(lái)隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的迅猛發(fā)展，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)競爭的加劇，網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)質(zhì)量已經(jīng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。提高網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量，改善網(wǎng)絡(luò )覆蓋，充分利用網(wǎng)絡(luò )資源，是一個(gè)有著(zhù)巨大經(jīng)濟效益和關(guān)系到企業(yè)發(fā)展的重要課題。

    網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化，就是對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的資源根據需求和發(fā)展的情況進(jìn)行調配，達到合理的運用。同時(shí)，對于網(wǎng)絡(luò )運行中存在的諸如覆蓋不好、話(huà)音質(zhì)量差、掉話(huà)、網(wǎng)絡(luò )擁塞、切換成功率低等問(wèn)題，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化進(jìn)行解決。網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化工作是一個(gè)復雜艱巨的系統工程，它貫穿于網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的全過(guò)程。

    網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化工作的一個(gè)主要任務(wù)就是測試數據的采集和分析工作。這些測試數據就是網(wǎng)絡(luò )部分系統參數，包括利用路側設備采集到的大量路測數據（如信號電平、通話(huà)質(zhì)量、鄰小區、信令、通話(huà)情況等），利用信令采集設備收集到的大量信令數據（包括Abis接口、A接口、E接口等），從OMC采集到的大量網(wǎng)絡(luò )的性能數據和配置參數等。這些數據都需要網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化人員大量的時(shí)間和精力進(jìn)行收集和分析。

    本文提出了一種基于單片機和GSM網(wǎng)絡(luò )實(shí)現數據自動(dòng)測試的系統，稱(chēng)之為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )數據自動(dòng)監測系統。利用此系統可以實(shí)現數據自動(dòng)采集，有利于大大節省網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化工作的人力、物力、財力。

    1 數據自動(dòng)采集監測系統的硬件設計

    數據采集監測通訊終端是整個(gè)硬件系統的基礎，負責完成數據信息采集、處理和傳輸，對后臺管理機的控制指令進(jìn)行解析和執行。GPS測量從理論到器件均已成熟，為系統的位移監測提供了最佳的測量手段；GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )這種無(wú)線(xiàn)數據通信方式也已經(jīng)廣泛使用。通過(guò)仔細的論證，將數據采集通訊終端的各個(gè)功能進(jìn)行細化，采用模塊化的設計思想進(jìn)行硬件設計，使各硬件模塊都能相對獨立地運行。這樣在進(jìn)行系統組裝和調試工作時(shí)將更加方便快捷，有效的縮短了設計開(kāi)發(fā)周期。

    1.1 系統硬件總體設計框圖

    整個(gè)模塊主要包括P89C52微處理器，看門(mén)狗，數據存儲器，串口擴展芯片，手機模塊，GPS模塊。串口擴展芯片采用GM8123， GM8123可以將單片機的一個(gè)串口擴展為三個(gè)串口。GM8123有兩種工作方式：?jiǎn)瓮ǖ婪绞胶投嗤ǖ婪绞?。通過(guò)硬件看門(mén)狗監控模塊的運行，防止模塊死機，有效地提高了模塊的可靠性。數據存儲器采用一片62256擴展32K字節存儲空間，用來(lái)存放采集到的數據。具體硬件原理設計框圖如圖1所示。

           

                                 圖1   系統硬件總體框圖

    1.2 系統各部分原理圖

    （1）電源電路

    由于該模塊可采用外部DC24V-DC9V之間供電，所以對于電源接口的設計應該具有過(guò)載保護、防接反保護。電路中選用肖特基二極管D1用來(lái)防止輸入的電源線(xiàn)正極和負極接反，用TVS二極管D2來(lái)實(shí)現過(guò)壓保護。通過(guò)U1輸出+5V電壓。＋5V用來(lái)供給微處理器等電路提供本模塊工作的電源，因而電源接口的保護措施比較簡(jiǎn)單。如圖2所示。

             
                               圖2   電源保護電路原理圖

    （2）看門(mén)狗電路

    系統通過(guò)看門(mén)狗電路有效的防止系統死機，系統的一些固定參數也存放在CAT1161中，如產(chǎn)品型號，廠(chǎng)商代碼，波特率以及從機節點(diǎn)地址等。電路中的R51和R54分別為下拉和上拉電阻不可省掉，VCC必須大于4.6V CAT1161才能正常工作。當所接電壓大于4.6V時(shí)，用示波器觀(guān)察RESET引腳，會(huì )有方波輸出。如圖3所示。

            
                            圖3   看門(mén)狗及復位電路

    信號引腳MS，STADD0，STADD1，SRADD0，SRADD1，RST分別接單片機的P3.2-P3.7。TXD0，RXD0分別接單片機的接收和發(fā)送引腳。MS是GM8123工作方式選擇引腳，STADD0，STADD1，SRADD0，SRADD1是地址選擇通道，RST為GM8123復位引腳，該引腳由軟件控制復位。復位時(shí)間大于200MS及可復位。如圖4所示。
            
 
                                圖4   GM8123原理圖

    （3）MAX232接口原理圖

                               圖5   MAX232借口原理圖

    MAX232用于電平轉化電路，將TTL電平轉化為RS232電平。由于手機通過(guò)數據線(xiàn)出來(lái)的是RS232電平，單片機為T(mén)TL電平，與單片機相連必須要通過(guò)電平轉化，才能達到電氣參數的一致。圖中的幾個(gè)電容大約在1UF左右的電容都可以，其作用僅僅是拉高電平?？梢杂萌f(wàn)用表測試電容1、3兩端的電壓。正常情況這兩個(gè)引腳電平大約在7V以上。若在7V以下，則電平轉化有問(wèn)題。

    （4）手機與GPS接口原理圖

    本系統中直接采用GPS模塊。GPS模塊是北京金耐威科技有限責任公司提供的OEM 模塊REB-21R，通過(guò)手機數據線(xiàn)轉化得到的是RS232電平與單片機相連還必須通過(guò)電平轉化電路。數據線(xiàn)接口的第8引腳一定要接高電平。GPS模塊的1、2引腳接高電平，10、13、16、18引腳接地。第11和12腳分別為GPS模塊的發(fā)送和接收引腳。如圖6所示。

                  

                             圖6   手機與GPS的接口電路圖

    2 系統自動(dòng)采集監測軟件系統框圖

    在固件程序中，系統在功能上獨立的幾個(gè)模塊簡(jiǎn)單劃分為幾個(gè)任務(wù)，各個(gè)功能任務(wù)在內核的調度下運行。但是各個(gè)任務(wù)并不是完全孤立的，而是在實(shí)時(shí)內核的調度下相互聯(lián)系、相互協(xié)作的。這樣可以根據I/O模塊的特點(diǎn)，來(lái)劃分各任務(wù)的輸入輸出接口數據格式。這樣只需根據功能的不同，來(lái)加入或刪除不同的任務(wù)即可。如圖7所示。

                             圖7   軟件設計框圖

    （1）任務(wù)0外圍電路的處理

    該任務(wù)主要完成系統的初始化，其他任務(wù)的創(chuàng )建及指示燈的處理。

    （2）任務(wù)1短信發(fā)送

    該任務(wù)主要完成GPS及基站場(chǎng)強強度的數據格式的打包并通過(guò)手機發(fā)送出去。發(fā)送數據必須要符合GSM07.05協(xié)議格式。

    （3）任務(wù)2短信接收

    該任務(wù)主要完成短信的讀取分析處理。對接收到的短信分析。需對接收到的數據格式有詳細的了解。如接收到的數據為123數據時(shí)GSM07.05協(xié)議格式如下所示。

     0031000B813108979442F50000A704311B0E07

    00：默認短信中心；31：需要狀態(tài)報告，不需要為11；00：永遠為00，分割符；0B：目標號碼為11位；81：無(wú)國家編碼，有國家編碼為91；3108979442F5：為目標號碼，13807949245；00：協(xié)議標志TP-PID 一般為00；00：是否免提：是為18；A7：有效期標志；04：正文字節：311B0E07：短信息內容。

    （4）任務(wù)3 GPS信號采集

    該任務(wù)完成GPS信號的采集。此任務(wù)牽涉到數據格式的定義很簡(jiǎn)單，在程序處理方面比較容易。一幀數據的格式如下
$GPRMC,045854.892,A,2759.4398,N,11620.7030,E,0.00,,291104,,*16

    （5）任務(wù)4基站強度采集

    該任務(wù)主要完成基站場(chǎng)強的采集，主要通過(guò)手機發(fā)送AT+CSQ指令，來(lái)獲取信號的強度。

    3 總結

    無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)檢測系統可以很好的完成對無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )運行質(zhì)量狀況的監測，及時(shí)發(fā)現問(wèn)題，做到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )數據的全天候大規模采集于監測，并將相關(guān)測試數據歸檔保存，供網(wǎng)優(yōu)工作進(jìn)行數據分析，通過(guò)對歷史數據的對比分析，可隨時(shí)了解無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )情況及變化趨勢，最終實(shí)現對網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量的經(jīng)常性監測與評估，為積極主動(dòng)性的網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化工作創(chuàng )造條件，既可為上一級主管提供有用數據，又可用于運行維護部分，用于網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)水平和質(zhì)量。

    其他作者：郁漢琪（1961-），男，江蘇南通人，碩士，教授，主要從事電氣自動(dòng)化教學(xué)及研究。

    參考文獻：

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    [3] 蘇金明，張蓮花，劉波等. MATLAB工具箱應用[M]. 電子工業(yè)出版社. 2004，1.

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                                                              ——轉自《自動(dòng)化博覽》