基于ARM平台的CDMA网络CQT终端设计与实现

0 引言

当前3G 数据业务迅猛发展，电信运营商维护任务非常繁重。传统人工测试的方式繁琐复杂，同时测试过程所获的信令数据量极其庞大，测试人员无法在现场进行数据的分析与处理。因此利用嵌入式技术自动化地实地测试并在线处理数据，成为了网络优化的一种新技术。

CDMA 网络CQT终端基于S3c6410设计而成，接收短信测试指令，终端根据所接收到的指令进行相应的测试及数据的处理，结果通过FTP上传至系统管理平台，工程试点结果证明了系统的可靠及稳定。

1 硬件设计

终端的硬件结构如图1 所示。处理器选用三星电子的S3c6410,该处理器基于ARM1176JZF?S核设计，主频533 MHz,最高可以运行至667 MHz.终端采用两颗4.2 V锂电池串联作为8.4 V备用电源，电源管理模块由充电管理模块和电源切换模块组成，充电管理模块在市电正常情况下管理锂电池的充电过程，电源切换模块基于有源二极管设计而成，在掉电时刻完成备用电源与外部电源的通路切换。终端片上具有256 MB的易失性存储空间和1 GB的非易失性储存空间，考虑到采集层三信令的海量数据，终端外部扩展了SD 卡接口。终端选用声卡芯片WM9714建立CDMA通信模块与处理器的语音数据通道，支持终端语音业务的数据采集与发送。

CDMA 模块选用Thikwill公司的ME800,该模块是基于高通最新的QSC6085 平台开发的EVDO Rev.A 标准的3G无线通信模块，适用于CDMA 1X和EVDO网络，支持CDMA 800 Hz和SGPS,可实现全球漫游。考虑到系统的扩展性，测试终端使用一片USB扩展芯片连接通信模块与控制器。

2 软件设计

2.1 系统结构

终端软件结构如图2所示，实线为实际的数据流方向，系统主要模块功能如下所述：

业务处理模块：业务处理模块是终端的核心控制单元，负责完成终端与管理平台之间的通信。业务处理模块对短信内容分别进行起始结束标志、CRC及指令类型合法性校验，最后根据指令的类型启动相应的业务处理动作。业务处理模块主要处理两类业务，一类业务与系统运行过程相关，包括参数的设置、查询，数据文件的管理等。另一类业务与测试相关，包括测试的任务和测试的计划，收到此类命令后，系统根据解析的计划参数如周期、时间、次数等结合测试的任务种类建立相应的测试任务文件。终端主要完成三类业务的测试，包括语音业务的MOS评估，移动台与基站之间1X及EVDO模式下的上行和下载速率以及层三信令采集。

AT通信模块：ME800硬件接口为USB接口，在系统中虚拟为串行通信接口，AT通信模块通过此虚拟串口与ME800互联，所使用的命令内容遵循相应的AT指令规约。AT通信处理模块以轮询方式访问串口，从短信箱中提取未读短信，对短信进行合法性、完整性判断。

同时，AT通信模块接收业务处理模块发送的消息，操作ME800进行语音模式或者不同数据模式的切换，以此完成相关的业务例测。AT通信模块周期性地获取通信网络的参数，如激活集PN 值，激活集EC/IO,候选集PN值，候选集EC/IO 等，并将这些参数与系统设置的门限值进行比较，做出告警判断。

任务处理模块：任务处理模块为每个待处理任务建立相应的数据结构，称为任务控制块。任务控制块含有任务的关键属性，如任务类型、测试次数、立即执行或等待执行等。任务处理模块读取测试任务文件，为新的测试任务文件建立相应的任务控制块，同时将任务信息写入任务控制块中。任务处理模块重复检查各任务控制块，分析判定任务的执行条件是否满足，一旦满足，任务处理模块启动测试任务，同时删除相应的数据结构。

线程监控模块：考虑到终端工作环境多变，为保证系统运行的稳定和健壮，在设计时加入了线程监控模块，系统中各核心功能线程在运行过程定时翻转工作状态标志，线程监控模块轮询各个工作状态标志。一旦系统工作异常，线程监控模块将触发系统进行硬件重启。

2.2 共享资源设计

硬件方面，系统中各主要模块均与CDMA硬件模块进行AT指令的交互，因此极易产生同一硬件操作引发的冲突，设计时采用互斥锁保护硬件。任何模块在操作硬件之前须对硬件进行上锁，在使用完之后进行解锁，从而释放资源。

软件方面，软件资源的共享主要是对一些文件的共享，例如测试任务文件，业务处理模块与任务管理模块作为测试任务文件的生产者和消费者，也会造成生产者与消费者的冲突，这种冲突的解决主要是通过设置互斥量来实现的。此外不同线程对同一个全局变量同时进行写操作的这种情况也是采用互斥量来解决冲突。

3 结论

本文从运营商运维实际需求出发，设计实现了一种适用于CDMA网络的CQT终端，将终端置于待测试的网路覆盖点，通过短信完成终端与系统管理平台的命令传递，最终可以完成拨号测试、MOS语音评估、1X及EVDO模式上行下载速率及层三信令采集的自动测试及数据处理，其中在线处理技术填补了目前的市场空白，大容量测试数据通过FTP 上传至系统管理平台。实际工程应用结果也表明，本系统极大地提高了运营商的网络维护效率，丰富了CDMA网络的监测手段。