CN102984729A - 一种基于无线公网空口协议的智能数据采集终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线公网空口协议的智能数据采集终端,用以解决传统的无线通信网络数据采集终端存在的数据反馈不实时，难以进行多网络测试同步对比，人力物力资源浪费等问题。该终端包括核心控制模块、语音模块，数据通信模块、GPS定位模块以及自适应电源模块。该终端能自动采集无线公网空口数据并进行分析封装。在无线通信网络优化工作中使用该终端，能够实现无人值守的网络质量数据的高效采集。

Description

一种基于无线公网空口协议的智能数据采集终端

技术领域

本发明涉及一种无线数据采集终端，特别涉及一种基于无线公共网络空中接口协议的智能数据采集通信装置。

背景技术

在公众无线通信网中，为了提高信号传输质量，向更多的用户提供最有效的业务内容及价值，同时达到投资成本的最优，无线网络优化工作越来越重要。网络优化是指对正式投入运行的网络进行参数采集和数据分析，找出影响网络质量的主要原因,并通过网络和设备参数的调整,使网络达到最佳运行状态,从而基于现有网络资源获得最佳效益。

传统的数据采集方式主要通过DT（Driver Test）路测，即在已经发生网络通信问题之后，由网络工程师携带测试手机、GPS、扫频仪、路测软件等等，到达指定的区域进行语音和数据业务测试采集数据。该数据采集方式需要工程师的全程参与，人员效率低下，消耗大量物力资源，且由于一般是用户投诉导向的网络优化，无法实时反映网络状况。 

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于无线公网空口协议的智能数据采集终端，它能够以近乎实时的速度，快速将网络状态信息反馈至整个公司的所有相关人员，包括管理人员和现场工程师。本发明拥有一个完善的多技术平台，可支持：CDMA、WCDMA、GSM、TD-SCDMA等多个网络。

技术方案： 针对传统路测的种种弊端，为了能够及时获得网络性能分析依据，本发明采用基于ARM9（Linux内核）的数据自动采集技术，通过集成在嵌入式终端上的通信模块，将采集到的海量空口协议数据上传至监控终端进行分析和生成报告。此采集终端能够做到全天候对整个网络覆盖范围进行测试，获得可靠的统计数据和服务质量信息。

本发明的基于无线公网空口协议的智能数据采集终端包括核心控制模块、两个语音模块、数据通信模块、GPS定位模块以及自适应电源模块；

所述核心控制模块包括一嵌入式微处理器，该核心控制模块通过3路RS232串口与2个语音模块和1个GPS模块连接，1路USB口与数据模块连接；

所述两个语音模块均具有指令AT(Attention)模式和诊断监控DM(Diagnostic Monitor)模式，在核心控制模块的控制下，语音模块进行两种模式的转换，还可以主动上报当前网络的空口信令并通过串口采集；

所述数据通信模块内插电信3G数据上网卡，收集空中接口信令数据并进行无线数据传输；

所述GPS定位模块支持50通道搜星功能，支持A-GPS辅助定位功能，定位精度为2.5米；

所述电源模块能够提供5V直流电和12V直流电，并能在外接电源断电情况下自动切换到后备锂电池，坚持时长超1小时。

有益效果：⑴本发明是一种基于嵌入式操作系统的数据采集终端，能稳定可靠地进行定点和移动测试；

(2)本发明能自动地获取无线空口数据，为网络优化应用提供重要的数据支持；

（3）本发明无需人工参与，自动将采集到的空口数据通过无线方式发送到服务器，节省了大量的人力物力资源；                                                     

附图说明

图1是智能数据采集终端硬件设计结构图，

图2是电源模块设计原理图，

        图3是 软件设计逻辑结构图，

        图4是语音呼叫流程图，

        图5是数据采集流程图，

        图6是语音业务数据采集样例图。

具体实施方式

为实现上述目的，本发明采取以下的设计方案：该基于无线公网空口协议的智能数据采集终端，它包括核心控制模块、语音模块，数据通信模块、GPS定位模块以及自适应电源模块。核心控制模块通过三个串口分别和两个语音模块及GPS定位模块连接。核心控制模块通过一个USB接口与数据模块连接。自适应电源模块分别为核心控制模块、GPS模块和两个语音模块、数据通信模块提供5V直流电和12V直流电，并能在外接电源断电情况下自动切换到后备锂电池，坚持时长超过1小时。

智能数据采集终端（SDGT）硬件主要包括英贝德公司的EBD9263ARM开发板，2个华为公司的EM200语音通信模块，1个中兴公司的MC8630数据通信模块，1个GPS模块和自适应的电源模块。核心控制模块，业务模块，定位模块以及电源模块形成了SDTT的初步硬件结构，如附图1所示。

核心控制模块采用EBD9263ARM9开发板，系统内核为嵌入式linux2.6.24，结构紧凑，连接方便，方便移植开发，超低功耗，可进行超长时长测试。通过3路RS232串口与2个语音模块和1个GPS模块连接，1路USB口与数据模块连接,该模块是数据采集的控制中心。

业务模块包含了语音模块和数据模块。业务模块是本设计中的核心模块，业务数据在此模块中生成并被采集。语音模块采用华为EM20通信模块。该模块的主要作用是作为具备手机通信功能的通信设备取代传统路测中连接笔记本电脑用于收集空中接口信令数据的独立手机。该模块的工作特性是，核心控制模块通过串口向语音模块下发AT指令，使两个语音模块从AT模式切换到DM模式，在DM模式下下发指令让模块A拨打模块B对应的号码，此时模块A为主叫，模块B为被叫。模块B接收到模块A发出的拨号动作后会主动接通这次会话，在此过程中，核心控制模块可以下发特定指令让两个模块主动上报当前网络的空中接口信令并通过串口采集信令。数据模块采用的是中兴的工业级CDMA EVDO模块MC8630，可以通过GSM/GPRS直接接入因特网。主要完成的功能有EVDO网络空中接口信令数据的收集，无线数据传输。工作特性如语音模块。内插电信3G数据上网卡。

定位模块采用ZOGLAB推出的GPS-NEO DK开发板，该开发板集成了u-blox超小型NEO-5系列GPS模块，支持50通道搜星功能，支持A-GPS辅助定位功能，定位精度为2.5米。该模块主要负责实时采集位置信息，作为数据采集地点依据。

电源模块设计原理如附图2所示。该模块能够接受宽输入的电压，例如常见车载12V直流电，并能在外接电源断电情况下自动切换到后备锂电池，坚持时长超1一小时。

为了满足了多终端同时请求任务的要求，采取多线程多任务的设计模式，即多个SDGT可以同时请求任务并且互相独立。终端进程包括传输线程，读写线程以及任务线程。传输线程主要负责终端和控制台的数据交互以及数据采集方案的下载。读写线程主要负责终端的内存操作。如串口数据采集，文件数据的创建，采集数据的分析。任务线程主要负责数据的采集，与读写线程共享数据，如附图3所示。

主程序设置为自启动，当智能采集终端上电后，主程序会同时启动并且会创建传输、读写、任务这3个线程。任务线程创建后，会扫描程序标志位FLAG，判断是否有新的采集方案或者未完成的采集方案，若有则会继续完成存在的采集方案进行匹配的任务测试，若没有任务线程休眠1分钟，然后继续扫描标志位。传输线程创建后会创建2个子线程，Thread_FLAG子线程与Thread_FILE子线程。Thread_FLAG子线程会时刻扫描程序标志位FLAG，判断是否进行采集方案的下载并修改程序标志位。Thread_FILE子线程会扫描程序的文件标志位FLAG_File,若文件标志位FLAG_File为有效值，则会将采集到的文件数据上传回服务器。若文件标志位FLAG_File为无效值，子线程休眠等待文件标志位FLAG_File为有效值。在任务测试过程中，读写线程会时刻采集串口数据，然后进行数据分析并将分析后的数据固化到文件中。当有数据采集时，会修改文件标志位FLAG_File为有效值。

语音业务，即一次双方语音通话过程。本发明中用于取代独立测试手机的语音通信模块为模拟双人通话场景提供了硬件支持。语音模块的工作特性，即从AT模式切换到DM模式之后，接收控制模块下发的指令可以完成上报数据，拨号，接通，挂号一次完整的动作，为空口协议数据的产生提供了实现可能。语音模块在DM模式下，收到5D指令之后，会自动实时上报语音业务过程中产生的所有无线公网空口协议数据，终端控制模块会通过串口操作进行数据采集和过滤。针对一些特定的信令数据，终端控制模块会定时向语音模块下发所需的指令，并完成数据的采集。一次完整的语音呼叫流程图如附图4所示。

数据业务是根据传输协议，在不同的功能单元之间进行数据传输。本设计中模拟通过FTP协议进行文件下载或上传来实现数据业务中空口数据的采集。数据模块通过GPRS进行文件的传输。数据业务通过数据模块进行业务重现。数据业务流程与语音呼叫流程一致。此外，设计中的数据模块具有独立的虚拟DM口，无需进行AT口切换指令。可直接对DM口进行指令下发。

发明中在DM模式下，向语音模块或者数据模块下发指令会获取对应的信令。业务模块的这一工作特性是数据采集的重要依据。在业务开始时，控制模块会首先下发5D自动上报指令。该指令成功下发后，业务模块会自动向模块串口上报空口信令数据。若要获取特定信令，控制模块可向业务模块发送特定指令。在业务进行过程中，控制模块会实时读取业务模块串口中数据，并存入内存队列。分析内存队列中信令，将符合业务需求的信令以特定的帧格式存入文件中。数据采集流程图如附图5所示。

本发明在日常网络优化应用中有着重要的意义。可以方便快捷地帮助工程师获取无线空口数据。根据一次语音呼叫流程，部分的测试文件采集到数据记录如附图6所示。根据文件封装格式，每一次的数据帧以0x10 0x02开始，0x10 0x03结束。每一帧的前34字节为自定义的附加信息，如GPS时间，GPS坐标，SDGT编号等。每一帧的第35字节到帧结束为采集到的空口协议的原始数据。参照3GPP2协议文档，根据匹配原则，可分析出该数据为具体的信令。

Claims (1)

1. 一种基于无线公网空口协议的智能数据采集终端,其特征在于包括核心控制模块、两个语音模块、数据通信模块、GPS定位模块以及自适应电源模块；

所述核心控制模块包括一嵌入式微处理器，该核心控制模块通过3路RS232串口与2个语音模块和1个GPS模块连接，1路USB口与数据模块连接；

所述两个语音模块均具有指令AT模式和诊断监控DM模式，在核心控制模块的控制下，语音模块进行两种模式的转换，还可以主动上报当前网络的空口信令并通过串口采集；

所述数据通信模块内插电信3G数据上网卡，收集空中接口信令数据并进行无线数据传输；

所述GPS定位模块支持50通道搜星功能，支持A-GPS辅助定位功能，定位精度为2.5米；

所述电源模块能够提供5V直流电和12V直流电，并能在外接电源断电情况下自动切换到后备锂电池，坚持时长超1小时。

Images