室内无线通信网络设备库的设计与实现

翟 锐，张 量

（杭州师范大学信息科学与工程学院，浙江 杭州 310036）

室内无线通信网络设备库的设计与实现

翟 锐，张 量＊

（杭州师范大学信息科学与工程学院，浙江 杭州 310036）

随着新一代3G／4G无线通信技术的发展，室内无线网络的应用越来越广泛，室内无线通信网络设备数据库的设计与管理迫在眉睫.为了实现无线通信布局设备数据的规范化、系统化管理，解决各个公司之间设备表示的巨大差异，通过研究无线通信网络设备的属性特征，提出基于XML格式的设备数据库的设计方法，对设备属性进行合理的分类，并满足了跨平台情形下的应用，最后通过实际案例对上述方法的有效性进行了验证和应用.

XML数据库；无线通信设备；跨平台

0 引 言

无线通信技术应用十分广泛，其中室内信号覆盖的质量已成为一个焦点问题.据统计，在蜂窝网络中，将近2／3的通话和90%的数据传输服务是在室内进行，但是糟糕的室内信号，已使得约45%的家庭用户和30%的商业用户都经历了室内无线通信的烦恼[1].因此，研究和设计室内无线网络规

划相关软件十分必要，其中设备数据库的设计和管理是重要的组成部分.设备数据库需要表征设备相关的信息，提供设备的编辑和查询功能，并提供无线网络通信链路中有线信号计算时的相应功能的调用.

为了保证数据库的通用性，数据库的设计需要满足在PC、Web或其它手持移动终端上的应用，这需要设备数据库的设计要有良好的扩展性和跨平台的特性.项目提出采用基于XML数据库技术，在XML数据接口基础上，构建设备信息表示的数据标准.在技术实现上，以.Net为开发工具，完成设备数据库管理系统的研发.

1 设计思路

1.1 XML数据库简介

XML（extensible makeup language）即可扩展标记语言，与 HTML一样，都是从SGML（standard generalized makeup language，通用标记语言）发展而来的一种描述性标记语言.

近几年，随着非结构化数据的不断增多和对跨平台要求的不断提高，XML数据库得到了广泛的应用[2].XML数据库常见的数据库系统有支持XML数据库的系统（XEDB，XML-enable databases）和纯数据库系统（native XML database），相关的研究也比较多，也有一些开源的管理系统，如 W.Meier.等[3]做的eXist等.

XML之所以流行，是因为XML数据库具有以下几个突出的优势：1）跨平台特征；2）更具保值性；3）具有面向对象语言的一些特征.

而且，由于XML机制是父子机制，非常适合处理一对多的关系，所以设备属性特点正好满足这个特征.另外，XML在各种交换平台、WEBGIS等方面都有广泛的应用.

1.2 设备特征分析

无线通信设备种类繁多，目前各个无线设备生产厂商的设备数据信息的格式、类型有很大差异，不同公司的同类产品在表征方面都采用各自的定义标准，存在着大量的非兼容性问题.例如：两款不同的直放站（repeater），Advanced RF Technologies公 司 的 “Delos201”和 Powerwave Technologies公司的“ALR1200／002”它们被分别表示为如下形式：

Advanced RF Technologies将直放站设备的属性分为了2个大类：电气属性和一般属性，具体字段名和属性值见表1和表2.

表1 Delos201的电气属性Tab.1 Electrical specifications of Delos201

表2 Delos201的一般属性Tab.2 General specifications of Delos201

而Powerwave Technologies公司的则将直放站的属性分为了4类：电气属性、技术规格、机械属性和环境信息，如型号为“ALR1200／002”的信息，由表3～表6四类属性表示.

表3 ALR1200／002电气属性Tab.3 Electrical data of ALR1200／002

表4 ALR1200／002技术规格Tab.4 Technical specification of ALR1200／002

表5 ALR1200／002机械属性Tab.5 Mechanical data of ALR1200／002

从上述对比可以发现，虽然是同类产品直放站，但是不同公司设备的属性表征有很大的差异，这给实际应用带来极大的不便.为了能够应用这些设备信息，数据的存储结构必须拥有表征以及兼容这些不同标准数据的能力.

表6 ALR1200／002环境信息Tab.6 Environmental data of ALR1200／002

1.3 设备信息建模

为了能够充分地利用设备的各种信息，并为设备管理、无线布局等提供数据支持，根据设备的不同功能，可以大致将其归为12类：天线（antenna）、衰减器（attenuator）、放大器（BDA）、电缆（cable）、连接器（connector）、光纤放大器（fiberBDA）、光纤干放集线器（fiberBDAhub）、过滤器（filter）、信号源（power supply）、直放站（repeater）、功分器（splitter）以及杂项（misc）等.其中，每个大类包含多个子类，例如：电缆包括同轴电缆、光缆和双绞线等，而同轴电缆又可以非为基带同轴电缆和宽带同轴电缆等.

通过对设备的属性进行分析，又可以将其分为4大类：基本属性、频率相关属性、非频率相关属性以及锚点信息属性.基本属性指设备的一些基本信息，如生成厂商、设备的型号、简单的描述信息等；频率相关属性时指与信号计算的一些信息，如上述两个repeater中的noise figure、antenna中的pattern等；非频率相关属性指设备的一些物理信息、电气属性、机械参数等；锚点信息属性在不少设备的信息文件中并没有表示出来，这一信息主要是用于设备的信号计算，还可以用于无线设备网络布局中，设备与设备之间的有线连接；此外，在进行信号计算时，设备库还应该包含设备的有线链路信号计算的公式，需要在设备的信息中能够表述.

1.4 数据库设计

可以发现设备的数据信息属于典型的半结构化数据，XML格式正是目前最适合存储半结构化数据的方式，而且XML格式具有良好的可扩展性，要对信息进行扩展，只需要修改相应的DTD或XSD即可.

利用XML格式表达设备信息，首先需要完成设备信息到XML文档的表征.作为W3C推荐的标准，XML Schema可以用来表征XML的文档结构.通过上一个部分对设备属性的分析，可以将一个设备的信息分为4个部分.目前XML概念建模方面的理论研究还不够深入，根据当前案例的特征，采用UML对数据库进行建模.分为如下3个步骤：使用UML类图进行概念建模，使用UML Profile进行逻辑建模，使用UML Profile到XML Schema的自动映射完成物理建模，将UML模型转化成XML Schema.

首先是设备基本属性的设计，基本属性包括设备类型、生产厂商、设备型号、一些简单的描述信息、GUID等，这些信息将来可能要作为筛选和查询的条件，这些属性名一般相对固定，可采用元素来表示，设备基本信息在XML Schema文件中的表示如下：

大部分的设备都包含锚点信息，锚点信息主要有2个用途：一是进行设备布局时显示设备间线路的连接；二是信号流经设备时，锚点信息可以用于信号强度的变化的计算.所以，锚点信息应该包含连接位置属性、可连电缆的属性种类和锚点的编号等等，其XML Schema可表示如下：

设备的非频率相关属性指一些与频率无关或者与信号分布计算无关的一些数据，指设备的物理属性信息，设备的属性一般包括属性分类、属性名、属性值和属性单位等，其XML Schema表示如下：

频率相关属性是设计中关键的部分，要包含各个频段的相关信息（包括频率范围、上行及下行属性），还包括某一频段下信号的计算方法，除采用与基本属性相同描述的方法外，本文还增加一个CalFct字段，其4个元素分别表示信号流经两个锚点时的计算方法和单位.

2 系统实现案例

由于用户的需求不同，因此应该采用面向服务的架构（SOA）[4]，利于信息集成与扩展.无线网络设备数据库系统设计的总体框架如图1所示，大致可以分为4个层次：数据层、实现层、表示层和用户层.

各个层次的功能和实现具体如下：

1）数据层.指基于XML格式的无线布局设备数据库.

2）实现层.实现了对XML设备库的各种操作，包括添加设备、删除设备、编辑设备及根据条件查寻设备等.

3）表示层.指在实现层的基础上，可以将读取到的设备信息应用种不同的需求，如Web、桌面应用程序等.

4）用户层.指用户根据各自不同的需求，在表示层的基础上，进行相关的操作，例如：无线布局设计人员可能使用桌面应用程序进行无线设备布局的设计等，而其他的一些Web用户则可以通过网络查阅相关的设备信息.

整个系统框架中，实现层的功能是以上各层的基础，是整个架构的核心部分，提供了对设备库数据库操作和接口调用.该文采用.Net进行系统实现，即采用如下几个接口调用实现：IDeviceLibrary（设备库管理）、IDevice（设备）、IFrequencyRange（频段）、IConnector（锚点）、ICalFct（信号计算方法）、IProperty（属性信息，频率和非频率相关属性都是从这个属性继承而来）.其中设备库管理接口IDeviceLibrary中应该包含如下功能：提供各种不同条件进行查询，根据GUID获取对应设备，创建、打开和编辑设备库等.单个设备的接口调用IDevice除了提供设备的基本属性信息外，还应该提供锚点与对应电缆是否吻合，获取同一个设备两个锚点之间的信号计算值等，例如：GetDiffValue（IFrequencyRange range，IConnector source，IConnector destination），该方法表示source结点到destination结点的在range频段下的信号计算方法.

XML数据库跨平台应用的优势，在.Net开发环境中，可以采用命令行将设计好的XML数据库直接进行解析转化为相应的强类型的DataSet，然后使用该强类型DataSet的实例就可以直接完成从文件到内存的映射.例如，采用C＃开发设备数据库，可以用如下命令：

xsd／dataset／language：cs DeviceeDB.xml

图1 系统架构图Fig.1 System architecture diagram

然后就可以采用这个强类型的DataSet进行XML文件的读取操作：

dataSet.ReadXml（filePath）

对其它的一些开发环境中，如Java环境中，也提供了类似的XML操作功能，也可以采用XQuery等技术进行数据库的查询.还可以采用日益流行的Tamino数据库来完成XML文件的读取操作，支持XED和 NXD 数据库[5].

3 结 语

针对XML特征和无线网络设备数据的特点，创新性地给出了基于XML格式的设备数据库的设计方法，有效解决了采用传统关系数据库设计时需要多表表征的复杂情形，并且基于XML的数据库为跨平台的应用提供良好基础，系统已成功应用于室内无线网络规划与设计软件中.但是，目前无线网络设备提供商产品种类繁多，各个公司产品数据表示的形式和标准不统一，如何能够快速地将原有数据库导入已经完成设计的XML数据库，也是亟待解决的一项工作.

[1]Zhang Jie，Roche G，Valcarce A，et al.Femtocell technologies and deployment[M].Wiley：Preface XVII，2010.

[2]龚红炎，刘奕明，陈涵生.XML与数据库结合技术的探讨[J].计算机工程，2005，31（4）：114-116.

[3]Meier W.eXist：an open source native XML database[C]／／Revised Papers from the NODe 2002Web and Database-Related Workshops on Web，Web-Services，and Database Systems.UK：London.Springer-Verlag，2003：169-183.

[4]Josuttis N M，Nicolai M J.SOA in practice：the art of dist ributed system design[M].California：O'Reilly Media Inc，2007.

[5]司功闪，王鸿谷，徐捷.以 XML为核心的 Tamino数据库的研究与分析[J].计算机工程，2004，8（16）：78-79，123.

Design and Implementation of Indoor Wireless Communication Network Device Database

ZHAI Rui，ZHANG Liang
（College of Information Science and Engineering，Hangzhou Normal University，Hangzhou 310036，China）

With the development of new communication technologies，3G／4Gwireless indoor wireless networks are more and more widely used.The design and management of indoor wireless communication network equipment database become the matter of great urgency to achieve the standardization and systematic management of various companies'devices.This paper studied the properties of the wireless communication network equipment，proposed XML-based format of the equipment database to meet the applications of cross-platform，and verified and applied the validity of the methods mentioned above by apractical case.

XML database；wireless communication device；cross-platform

TP182

A

1674-232X（2011）04-0364-06

10.3969／j.issn.1674-232X.2011.04.016

2010-12-20

翟 锐（1981—），男，河南武陟人，计算机应用专业硕士研究生，主要从事图形图像处理研究.

＊通信作者：张 量（1968—），男，浙江象山人，副教授，博士，主要从事模式识别、计算机图形图像研究.E-mail：zhl＠hznu.edu.cn