TD－SCDMA网络Iub接口数据采集监测系统的设计与实现

2013-08-13李志宽

电视技术 2013年5期

程方，李志宽

(重庆邮电大学通信与测试技术重点实验室，重庆 400065)

随着TD－SCDMA网络覆盖率和网络用户量的增加，网络运维难度急剧加大，网络监测势必成为网络建设和网络维护的重要支撑。为了衡量3G无线接入网的质量，有必要在组网、建网、运营和维护阶段对3G无线接入网的重要接口Iub接口进行实时测试、评估和分析，对其监测具有重要意义［1－2］。

目前，在TD－SCDMA网络中，对Iub接口的监测一直处于相对滞后地位，这是因为TD－SCDMA网络的控制技术和传输协议相对复杂，传输速率高。因此要做到实时、高效的数据捕获，对其数据采集技术与监测技术都是一个很大的挑战。

1 Iub口传输

TD－SCDMA传输网络Iub接口主要采用ATM协议，其面向连接的特性保证TDM数据业务质量，并发挥ATM的统计复用、QoS保证等优势。Iub接口是RNC与Node B之间的逻辑接口。RNC与Node B间在物理上通过SDH传输网连接，Node B侧的N ×IMA E1链路接入TD－SCDMA网络，经过SDH传输网汇聚成信道化STM－1或STM－4与RNC的连接［3］，其网络结构如图1所示。

图1 TD－SCDMA网络接入传输网结构图

显然，Iub接口就成为3G无线接入网中最重要的网络接口，是信令监测的重点，但是实现Iub口的信令监测一直是个难题。在实际的监测应用中，对TD－SCDMA网络接入网的监测点可在Node B侧或RNC侧，前者支持电接口IMA方式，监测E1信号;后者支持信道化IMA方式，监测信道化STM－n光信号。前者存在的最大问题是只能监测单个Node B，由于Node B数量大、分布广，导致监测的难度加大，无法全面衡量网络的质量;后者实现RNC的包围测试［4］，全面衡量网络质量，但需要提供STM－1 IMA数据采集技术进行数据的采集、分析。

2 系统总体设计

为满足网络优化的功能需求，对Iub接口的监测采用分布式、层次结构化、模块化的设计思想，系统具备一定的伸缩性，可以满足各种应用环境的测试需求，支持功能的扩展。TD－SCDMA网络Iub接口监测系统的总体设计框架如图2所示。数据采集技术主要实现现网物理链路的数据流采集:Linux驱动程序将实现数据处理流程所选用的各芯片的配置、底层协议的处理;嵌入式应用程序将驱动处理数据利用Linux下socket网络编程技术实现RJ－45接口的数据转发。数据监测技术:综合运用嵌入式Web平台、HTML网页设计、PHP及其扩展库的开发，以实现嵌入式上层应用程序Web监测技术。整个系统以实现数据采集实时监控，包括告警分析、数据包统计等。

图2 Iub接口监测系统的总体设计框架

3 Web监测技术

随着Internet技术的发展，在嵌入式设备的管理与交互中，基于Web方式的应用已成为主流设计方案，这种程序结构就是B/S结构，即在嵌入式设备上运行一个支持脚本或CGI功能的Web服务器，进行动态页面的开发;Web客户端通过Web浏览器可对嵌入式设备进行管理和监控。如图3所示，Web浏览器输入URL，通过HTTP协议的三次握手交互机制与Web服务器来建立连接;一旦连接建立，Web服务器响应Web浏览器的请求，Web服务器在响应Web浏览器期间，需进行后台数据的操作，主要体现在网关应用程序CGI处理、数据库操作以及对静、动态文件的操作。

图3 Web服务器框架及工作机制

3.1 Web 工作机制:

1)Web 浏览器输入 URL:http://192.168.3.248:8080触发Apache服务器，依据HTTP协议规范，执行Request@1:发送请求连接，并通过GET和POST方式将请求参数传递给Web服务器。

2)服务器获取客户端的请求，执行Request@2，将携带指定CGI路径的信息传递给后台的CGI程序。

3)CGI程序执行调用数据库获取数据或者调用PHP扩展库控制硬件设备并返回Response@1，响应Web服务器发送的请求，执行响应的CGI程序，并将运行结果反馈给Web服务器。

4)Web服务器执行Response@2，将结果反馈给Web浏览器，通过HTTP协议进行解析，回显在页面。

3.2 嵌入式Web平台搭建

结合硬件的特征，Web监测技术建立嵌入式Web站点采用“Apache服务器+PHP解析器”模式，需要在STM－1 IMA数据采集技术的硬件上移植Apache服务器和PHP解析器。

嵌入式Web站点的建立过程类似于开发主机Web站点的建立，唯一的不同是:主机与嵌入式下的编译环境不同，主机的编译环境为gcc，而嵌入式的编译环境为ppc_6xx－gcc。嵌入式Web站点的建立借助开发主机Web站点代码执行交叉编译。其基本的建立过程为:

1)交叉编译 apache－1.3.39

命令解释:CC指定修改Makefile文件的编译环境，confiure配置编译，--prefix指定软件包的安装目录，--enable－module配置可以使服务器加载动态so。

交叉编译 apache－1.3.39 命令为:

［lizhk@lizhk apache_1.3.39］MYMCC=ppc_6xx － gcc ./configure--prefix=/usr/local/apache--enable－module=so

2)交叉编译 php－4.4.8

交叉编译 php－4.4.8 命令为:

［lizhk@lizhk php－4.4.8］MYMCC=ppc_6xx-gcc./configure–prefix=/usr/local/php--host=powerpc-linux

--with-apxs=/usr/local/apache/bin/apxs

3)配置 httpd.conf与 php.ini文件

httpd.conf配置文件的主要修改项如下:

ServerRoot"/usr/local/apache"//Root服务器文件所在目录

ServerName 192.168.3.248 //指定服务器的 IP 地址;

Port 8080 //指定服务器的开放端口，默认为80

受宏观经济稳中向好、能源生产和消费革命持续推进、大气污染防治力度加大等因素的驱动，我国天然气市场呈现供销两旺态势。2017年，我国对世界天然气消费量的贡献达30%以上，成为推动世界天然气发展的主要驱动力。然而，我国天然气产量增长速度远低于消费量增长速度，加之天然气产供储销体系的不完善，使天然气产业发展受到掣肘。

User nobody //登录服务器的用户名

Group nobody //登录服务器的组名

LoadModule php4_module libexec/libphp4.so //指定php解析器的路径及类型

AddType application/x－httpd－php.php3

AddType application/x－httpd－php.php

AddType application/x－httpd－php.phtml

php.ini配置文件主要修改项如下:

register_globals=Off修改为

register_globals=On

4)联机调试

完成STM－1 IMA数据采集嵌入式Web站点的建立，开启Apache服务器进程联机调试，设定局域网IP:192.168.3.248，访问端口号:8080。Web浏览器 URL 栏输入访问地址 http://192.168.3.248:8080/index.php，访问PHP解析器，在index.php中利用PHP脚本语言内部函数phpinfo查看当前的Apache服务器与PHP解析器的配置参数及一些环境变量等信息。

3.3 PHP 库设计

超文本预处理器(PHP)既是公共网关接口，又是服务器端嵌入HTML的脚本语言，其广泛运用于动态网页的制作。作为一套完整的系统，PHP主要完成以下工作:解释部分负责代码的分析、翻译和执行;功能部分负责实现具体语言的功能;接口部分负责与Web服务器间的会话功能。

内嵌HTML中的PHP语言诠释了解析部分、功能部分的内容，其主要是实现Web页面功能的后台设计。接口部分体现在PHP扩展库及接口函数，结构化的API设计思想有利于PHP扩展库的维护，其模型如图4所示。

图4 API层次结构模型图

PHP内核源码中预留扩展机制，可以通过扩展机制使PHP可以和现有的编程语言兼容。该文所设计的PHP库是类C/C++的API库函数，其设计思路为［5］:

1)自动构建扩展库

自动构建扩展库，模块源码、扩展库配置文件config.m4存放在源码/ext子目录下。自动构建PHP扩展库phpstmima如下:

［lizhk@lizhk ext］MYM./ext_skel--extname=phpstmima

［lizhk@lizhk phpstmima］MYM ls

config.m4 CREDITS EXPERIMENTAL phpstmima.c php_phpstmima.h test

其中 config.m4 phpstmima.c，phpstmima.h 为 PHP 扩展库设计的相关文件。配置文件config.m4负责解析configure命令行选项，检查外部文件，配置支持--enable方式，采用dnl屏蔽--with方式。

2)编辑扩展库

编辑扩展模块，结合PHP内核源码，编辑phpstmima.c文件中声明zend函数zend_function_entry phpstmima_functions［］以及定义PHP扩展库中API函数;编辑php_phpstmima.h文件中声明导出函数PHP_FUNCTION()及自定义的数据结构体。

3)编译扩展库

编译扩展库，采用交叉编译环境下的make动态加载方式，生成PHP扩展库*.so文件，实现代码如下:

［lizhk@lizhk phpstmima］MYM/usr/local/php/bin/phpize

［lizhk@lizhk phpstmima］MYMCC=ppc_6xx － gcc./configure--host=powerpc－linux--with－php－config=/usr/local/

/php/bin/php－config--enable－phpstmima

［lizhk@lizhk phpstmima］MYMmake

［lizhk@lizhk phpstmima］MYMmake install

4)测试扩展库函数

将PHP扩展库加载到数据采集平台的硬件上，Web界面程序调用后台CGI程序，后台CGI程序利用dl()调用PHP扩展库phpstmima.so中API，PHP扩展库中API封装调用Linux库stm_ima_lib.so中的API函数并调用驱动函数中API，从而通过逐级调用实现PHP功能函数。