【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ..............................................................................48 性能參數(shù)采集模塊的類(lèi)模型..................................................................................49 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)協(xié)議處理功能實(shí)現(xiàn) ........................................................................................50 承載層(TP) ..............................................................................................................50 接入層協(xié)議（AP） ................................................................................................50 訪問(wèn)層協(xié)議(VP) ......................................................................................................51 監(jiān)控控制層協(xié)議(MCP) ..........................................................................................52 SMS 的通信實(shí)現(xiàn) ............................................................................................................53 協(xié)議中有關(guān) SMS 通信的相關(guān)規(guī)定 ........................................................................53 AT 指令簡(jiǎn)介 ............................................................................................................54 SMS 通信的實(shí)現(xiàn) .....................................................................................................54 小結(jié) ................................................................................................................................61第七章 總結(jié)與展望參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................65致 謝 .......................................................................................................................................68攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文 ......................................................................................69附錄 1 多網(wǎng)平臺(tái)從單元樣機(jī)圖 .....................................................................................70附錄 2 多網(wǎng)平臺(tái)主單元實(shí)物圖 .....................................................................................71第一章 緒 論本文以浙江漢信科技有限公司 2022 年研制的多網(wǎng)接入平臺(tái)為課題研究背景。在國(guó)內(nèi)，隨著 3G 網(wǎng)絡(luò)牌照的發(fā)放，中國(guó)移動(dòng)等 3 大移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商正日益加緊推進(jìn)3G 網(wǎng)絡(luò)的部署、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)等工作。2G 網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用與 3G 網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及，2G與 3G 共存的現(xiàn)實(shí)使得擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋變得更加繁雜 [1]。多網(wǎng)接入平臺(tái)就是融合現(xiàn)有數(shù)字光纖直放站和 RRU 的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)研發(fā)的移動(dòng)覆蓋增強(qiáng)設(shè)備。與現(xiàn)有覆蓋增強(qiáng)設(shè)備相比，它集成多種網(wǎng)絡(luò)，解決現(xiàn)有 2G 網(wǎng) GSM 和 3G網(wǎng) WCDMA、TDMA 等多種網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)覆蓋，同時(shí)提供寬帶接入到桌面 RRU 模式接入。解決單一基站機(jī)房覆蓋區(qū)內(nèi)多種業(yè)務(wù)接入和延伸的問(wèn)題，滿足不同網(wǎng)絡(luò)用戶的需要。網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)設(shè)備大多架設(shè)在山頂、隧道等位置偏遠(yuǎn)、交通不便的地方 [24]，這就給設(shè)備維護(hù)帶來(lái)不便，設(shè)備一旦出現(xiàn)故障或者設(shè)備參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，就會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備故障，需要建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，以監(jiān)控設(shè)備的日常運(yùn)行狀況。多網(wǎng)接入平臺(tái)監(jiān)控終端是監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，運(yùn)行在設(shè)備上，主要功能包括設(shè)備參數(shù)的采集和設(shè)置，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，與網(wǎng)管監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互等。本文主要研究多網(wǎng)接入平臺(tái)監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括監(jiān)控平臺(tái)硬件的設(shè)計(jì)和軟件的分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)監(jiān)控需求對(duì)未處理其進(jìn)行選型及其外圍器件的設(shè)計(jì)。監(jiān)控平臺(tái)軟件主要由嵌入式操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件組成，其中應(yīng)用軟件采用 UML 進(jìn)行軟件的分析設(shè)計(jì)，用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)。對(duì)于復(fù)雜的嵌入式軟件項(xiàng)目，UML 所體現(xiàn)的面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)方法和模型驅(qū)動(dòng)的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程能夠顯著提高開(kāi)發(fā)效率以及項(xiàng)目的可管理性和可維護(hù)性，但是本系統(tǒng)非界面化、實(shí)時(shí)性的需求以及面向?qū)ο笳Z(yǔ)言如 C++本身對(duì)內(nèi)存資源的要求使得使用C++語(yǔ)言進(jìn)行代碼編寫(xiě)不現(xiàn)實(shí)。因此本系統(tǒng)采用文獻(xiàn)[5]介紹的方法，使用 UML 進(jìn)行軟件分析與設(shè)計(jì)，而使用 C 語(yǔ)言進(jìn)行代碼實(shí)現(xiàn)，以提高 C 語(yǔ)言的簡(jiǎn)潔性、易讀性和重復(fù)使用性，進(jìn)而提升嵌入式系統(tǒng)分析以及系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。本章首先分析課題的研究背景、目前移動(dòng)通信的幾種覆蓋增強(qiáng)技術(shù)的特點(diǎn)；然后給出本課題提出的原因及意義；最后是本文所做的工作和創(chuàng)新點(diǎn)，以及后續(xù)章節(jié)的安排。 課題研究背景隨著移動(dòng) 3G 技術(shù)的逐步普及，移動(dòng)通信的發(fā)展正慢慢改變著人們的生活方式和行為方式。然而移動(dòng)通信 2G 與 3G 共存的現(xiàn)實(shí)，以及無(wú)論何種通信手段，其信號(hào)覆蓋都會(huì)存在弱區(qū)和盲區(qū)的問(wèn)題，使得改善信號(hào)質(zhì)量變得更為復(fù)雜。因此，研制支持多網(wǎng)絡(luò)制式的移動(dòng)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)設(shè)備及其監(jiān)控終端系統(tǒng)已迫在眉睫，本文就是在浙江漢信科技有限公司研發(fā)的多網(wǎng)接入硬件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)相應(yīng)的監(jiān)控終端軟件系統(tǒng)。 移動(dòng)通信覆蓋增強(qiáng)技術(shù)概述覆蓋是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的主要目的，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，運(yùn)營(yíng)商要提高覆蓋的廣度和深度就需要大量投入，而覆蓋增強(qiáng)技術(shù)可以在一定程度上解決投資與覆蓋的矛盾。在目前技術(shù)條件下，覆蓋增強(qiáng)技術(shù)主要有 RRU 射頻拉運(yùn)技術(shù)和光纖直放站技術(shù)，以下作簡(jiǎn)要介紹。 RRU 射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)及應(yīng)用 RRU(Remote Radio Unit)是一種新的網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式 [2]。RRU 將大容量的基站集中放在機(jī)房中，基帶信號(hào)集中進(jìn)行處理，然后用光纖將射頻模塊拉遠(yuǎn)到遠(yuǎn)端 [2]。遠(yuǎn)端設(shè)備分布于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃站點(diǎn)上，從而節(jié)省機(jī)房資源。同時(shí)通過(guò)采用支持大量光纖拉遠(yuǎn)的大容量基站，實(shí)現(xiàn)覆蓋與容量之間的轉(zhuǎn)化?；鶐幚砥鱀 A CA D CI F 平滑濾波器I F 混迭濾波器T X 濾波器R X 濾波器R F A G CR F A G C功放雙工器本振上變頻下變頻數(shù)據(jù)I / O圖 RRU 系統(tǒng)框圖RRU 的工作原理如圖 所示，下行信號(hào)經(jīng)變頻、射頻濾波、功放后傳至天饋 [2]；上行信號(hào)通過(guò)濾波、低噪放、AD/DA 和數(shù)字中頻處理等。其接口有 CPRI（Common Public Radio Interface 通用公共射頻接口）及 OBSAI（Open Base Station Architecture Initiative 開(kāi)放式基站架構(gòu)）兩種?；鶐鬏敇?biāo)準(zhǔn)接口如圖 所示，圖中 CN 即Century Net，RNC 即 Radio Net Control。C P R I 或 O B A S I 接口基帶處理R N CC N基帶接口R R U光纖基站拉遠(yuǎn)系統(tǒng)圖 基帶傳輸接口標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)覆蓋方式如圖 所示，圖中 I/Q 表示射頻調(diào)制解調(diào)，SC 表示擾碼， SCH 表示同步碼。業(yè)務(wù)接口S C1S C HI / Q扇區(qū) 1 天線 S C1I / QS C2S C H扇區(qū) 2 天線 S C2S C3S C HI / Q扇區(qū) 3 天線 S C3基 站 基 帶S C4S C HI / QC P R IO B S A IR R U業(yè)務(wù)接口業(yè)務(wù)接口業(yè)務(wù)接口圖 RRU 覆蓋方式 數(shù)字光纖直放站技術(shù)及應(yīng)用數(shù)字光纖直放站與模擬光纖直放站不同，它將射頻信號(hào)經(jīng)變頻處理后變?yōu)閿?shù)字中頻信號(hào)，再由光纖傳輸。其工作原理是 [2]：近端機(jī)將下行信號(hào)進(jìn)行耦合、下變頻、基帶處理后，變?yōu)榈椭蓄l信號(hào)或 I/Q 信號(hào)，然后打包成字節(jié)流數(shù)據(jù)，最后通過(guò)光纖傳送到遠(yuǎn)端設(shè)備。遠(yuǎn)端設(shè)備通過(guò)基帶解幀，恢復(fù)低中頻信號(hào)或 I/Q 信號(hào)，上變頻到射頻信號(hào)后發(fā)射出去。遠(yuǎn)端機(jī)將上行信號(hào)經(jīng)過(guò)上述逆處理，傳送到基站。系統(tǒng)框圖如圖 所示。耦合器雙工濾波器A / DD / A下變頻上變頻基帶處理 光纖收發(fā)N o d e BR F光纖基帶處理光纖收發(fā)上變頻A / DD / A雙工濾波器下變頻近端機(jī) 遠(yuǎn)端機(jī)圖 數(shù)字光纖直放站系統(tǒng)框圖數(shù)字光纖直放站信號(hào)覆蓋方式如圖 所示。數(shù)字光纖遠(yuǎn)端機(jī) 1數(shù)字光纖遠(yuǎn)端機(jī) 2數(shù)字光纖遠(yuǎn)端機(jī) 3光分路器數(shù)字光纖近端機(jī)重發(fā)天線圖 光纖直放站覆蓋方式 RRU 同數(shù)字光纖直放站的分析比較相同點(diǎn)：（1）兩者都可以實(shí)現(xiàn)將基帶信號(hào)拉遠(yuǎn)到需要覆蓋的區(qū)域，達(dá)到既實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸又不損耗信號(hào)能量的目的。（2）都可利用現(xiàn)有成熟的以太網(wǎng)數(shù)字光纖傳輸技術(shù)傳輸基帶信號(hào)，并共同遵守標(biāo)準(zhǔn)的 CPRI 和 OBSAI 接口 [3]。不同點(diǎn)：（1）數(shù)字光纖直放站由遠(yuǎn)端機(jī)和近端機(jī)組成，從圖 可看出遠(yuǎn)端射頻信號(hào)不會(huì)增加扇區(qū)內(nèi)擾碼，對(duì)基站 SC 容量和信道板硬件容量無(wú)影響，但可以起到擴(kuò)大覆蓋范圍，補(bǔ)償鏈路損耗，增加鏈路容量的效果。（2）RRU 擁有硬件容量和新的 SC 和 SCH，大量采用會(huì)增加扇區(qū)內(nèi)擾碼量和鄰區(qū)列表，引起導(dǎo)頻污染、軟切換增加，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)須注意防范 [2]。因此，如果具有光纖傳輸條件，并且資金較充裕，可以采用 RRU，其好處是信號(hào)覆蓋質(zhì)量較高，整體性能穩(wěn)定。如果資金不充裕，但具備光纖傳輸條件，可采用光纖直放站來(lái)增加覆蓋范圍。若無(wú)光纖傳輸條件，則只能選用無(wú)線直放站來(lái)增加覆蓋。 多網(wǎng)接入平臺(tái)監(jiān)控終端的提出在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字光纖直放站和 RRU 均可用作基站拉遠(yuǎn)設(shè)備共用，兩者均遵守標(biāo)準(zhǔn)的 OBSAI 和 CPRI 接口。利用這一點(diǎn)可以設(shè)計(jì) RRU 和數(shù)字光纖直放站共用的主單元 MU（Main Unit） ，在其中集成多種網(wǎng)絡(luò)，解決 GSM/TDSCDMA/TDLTE 等網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)覆蓋，同時(shí)提供寬帶接入到桌面 RRU 模式接入。解決單一基站機(jī)房覆蓋區(qū)內(nèi)各種業(yè)務(wù)接入和延伸的問(wèn)題，滿足不同網(wǎng)絡(luò)用戶的需要。多網(wǎng)平臺(tái)因其所處環(huán)境因素，不便于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，因此需要建立監(jiān)控系統(tǒng)以保證整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定和可靠。監(jiān)控系統(tǒng)是由監(jiān)控中心、通信信道和監(jiān)控終端三個(gè)部分組成 [6]。監(jiān)控系統(tǒng)框圖如圖 所示。監(jiān)控中心完成對(duì)整個(gè)多網(wǎng)平臺(tái)設(shè)備的監(jiān)控，包括配置管理、故障告警管理、性能管理和遠(yuǎn)程升級(jí)等功能 [7]。通信信道完成設(shè)備監(jiān)控單元與監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。監(jiān)控終端是安裝在設(shè)備內(nèi)部的監(jiān)控部件，它的主要功能包括設(shè)備上電初始化與自檢，本地監(jiān)控信號(hào)的采集、控制和處理，與監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換等。監(jiān)控終端是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，本文主要對(duì)多網(wǎng)平臺(tái)監(jiān)控終端進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。首先通過(guò)分析監(jiān)控終端的研究現(xiàn)狀，針對(duì)現(xiàn)有方案存在的缺點(diǎn)與不足，在吸取現(xiàn)有終端監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合多網(wǎng)平臺(tái)終端監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)多網(wǎng)接入平臺(tái)監(jiān)控終端進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。主從式設(shè)備網(wǎng)管中心終端設(shè)備 1 終端設(shè)備 2主單元從單元 1 從單元 m通信信道圖 監(jiān)控系統(tǒng)基本原理框圖 監(jiān)控終端研究現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)生產(chǎn)的直放站設(shè)備監(jiān)控終端的分析，目前業(yè)內(nèi)監(jiān)控終端的構(gòu)架主要有以下兩種。 單片機(jī)＋總線通信的架構(gòu)這種架構(gòu)的原理是將復(fù)雜的監(jiān)控任務(wù)劃分為幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立且功能相對(duì)簡(jiǎn)單的任務(wù)模塊，然后分別實(shí)現(xiàn) [7]。每個(gè)硬件模塊由一片單片機(jī)輔以外設(shè)構(gòu)建；軟件采用面向過(guò)程的設(shè)計(jì)方法 [7]。模塊之間通過(guò)總線方式通信。該架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：