（计算机软件与理论专业论文）基于cdma无线固定台的数据业务的研究与实现.pdf

摘要 摘要 近年来，随着c d m a 标准的不断演进和网络技术的成熟，移动数据业务丌始呈 现出一种多元化与个性化的发展趋势。数据业务的种类迅速扩大，对用户的针对 性定制也越来越明显。 移动数据业务基于核心网电路域和分组域，从移动终端到c d m a 基站，所应用 的传输协议都以现有网络模型和t c p i p 协议为基础。正因有这样的基础，移动通 信与因特网的结合渐渐的成为新的发展方向，这给移动通信与互联网的发展都注 入了更大的活力，也为数据业务的发展提供了更广阔的空间。 c d m a 标准，作为未来的3 g 标准，为移动数据业务提供了强大的支持。它是一 种先进的无线扩频技术，具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、容量大、 覆盖面广等特点。因此，采用c d m a 技术，可以有效提高移动数据业务的稳定性和 降低运营成本。在实际应用中，通过建设定数量的c d m a 基站，发射和接收信号， 以实现大面积的稳定的信号覆盖，无须拉线，因此非常适合地形复杂的地区。随 着国家对3 g 技术的大力支持，c d 眦技术和数据业务势必将有更光辉的前景。 本论文主要以中兴通讯在巴基斯坦的一个c d m a 无线固定台项目为基础，系统 阐述了上网服务、传真服务和异步文件传输三种有代表性的数据业务功能在无线 固定台上的设计与实现。分析了数据业务的嵌入式丌发平台，包括其d m s s 5 1 0 5 软 件平台和m s m 3 0 0 0 硬件平台。讲述了d m s s 软件系统的分层结构和事件处理机制。 同时，依据c 删a 标准和数据业务原理，设计与实现了无线固定台上的三类代表性 数据业务。包括用户界面、数据呼叫流程、数据业务状态机等几个重要部分的实 现。最后，给出了产品的调试与测试方案、最终的测试结果和实现效果。同时对 移动终端上的数据业务的发展前景，进行了展望和总结。 最终开发出来的带数据业务功能的c d 姒无线固定台，实现了低廉、强大功能 和无线通信三大特点，满足了多山地区用户对通话与数据业务的需求。低廉的价 格、更高的速度、更稳定的服务、更强大的功能，将是数据业务的长期发展方向 关键词 c d m a 、r l p 、d m s s 、r e x 、数据业务、业务协商、状态机 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fh j g h s p e e da n dw i r e l e s sn e t ，w h i c hs u p p o r l e db y l i a n 7 1 1 0 n ga n d 。y i d o n gc 0 巾o r a t i o n ，m o b i l ed a t as e r v i c et e n d st op l a ya nj m p o r t a n fp a n i no u rd a i l y1 i v e s a sw el 【t l o w ，t h ed e v e l o p m e n to fm o b j 】ed a t as e r v i c e ，n o t0 n l yb r i n g u sf h ec o n t i n u a ls p r e a da n dc h a n g e ，w h i c hm a k ee f f c c to nt 1 1 ec h a i no fm o b i j e c o m m u n i c a t i o nj n d u s t r y ，b u ta l s op r o m o t et h ec o - o p e r a t i o no fe a c hd e p a r t m e n to n h i s j n d u s t r yc h a i n a tt h es a m et i m e ，m o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e r m i n a l i si h em o s ti m p o r t a n t t ot h cm o b j l ed a t as e r v i c e w j t h o u tp o w e r 细ls u p p o r to fm o b j l ef e m i n a l ，m o b i l ed a t a s e n r i c ec a nn o td e v e l o pw e n a nt h ep r i n c i p l c sa n dd e s i g n sj n t h j sp a p e r ，a f eb a s e do nt h ep r o j e c to fc d m a w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e 彻i n a l i np a “s t a n + f r o mt h ed e s j 印m e n ta n di m p l e m e n t a t i o n o ft h r e er e p r e n t a t i o nd a t as e r v i c e s ，w ew o u l dl i k et os o l v ed a c as e n ，i c eo nt h em o b i l e t e r m i n a l ，i no r d e rt os h o wh o w t 0u s ep t i n c i p l e sa n dm o d e li np r o j e c ti m p l e m e n t a t j o n ， h o wt or e a l i z et h es o f w a r eo fd a t as e n r i c eo nm o b n et e r m i n a l t 1 1 em a i nc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s f i r s t ly d e t a i ld e v e l o pc o n d i t i o no fm o b 订ed a t a s e i v i c ea t ei n t r o d u c e d ，a n dt h ep r i n c i p l e sa n dp i a to fd a t as e j c ea r ea n a i y s e d ，i n c l u d e t h ec r e a t i o na n dc a l lo fp r o c e s s ，t h cp r i o r i t yo ft a s k s ，t h ea p p l i c a t i o ni n t e r f a c e ，a n dt h e e v e n t - h a n d i em e c h a n i s m s e c o n d l y d e f a 订d e s j g n m e n fa n dj m p j e m e n t a “o no fd a t a s e r v j c es o f t w a r ea r es h o w n f i n a l l y ，s y s t e mt e s tr e s u l t ss h o wu st h ce f f e c ta n ds o m e p r o b l e m s t h r o u g ht h ep a p er ，w ec a nf i n dt h a t ，i h er e s e a r c ho fd a t as e r v j c es o f t w a r ei s s u c c e s s f h l l y i ta l s oc o n c l u d e dt h a t ，t h ed e v e l o p m e n to fm o b j l ed a t as e r v j c ej sb a s e do n u s e rd e m a n d s w en e e d 仃y0 u rb e s tl op r o v i d ep e o p l et h ed a t as e r v j c e ，w h j c hi sm o r e s p c e d i n e s s ，m o r cs t e a d y ，m o r ep a w e - u 1 k e y w o r d c d m a 、r l p 、d m s s 、r e x 、d a t as e r v i c e 、s t a t e 玎1 a c h i n e h 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：呈睦垦日期：伽年蛔一日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：堕睦导师签名： 日期：五力年 月o 日 第一章绪论 第一章绪论 摘要：本章主要介蜊论文提出的背景、日的雨i 意义以及研究的主要内容。通过统计数据 年实例，阐明了移动数据业务的现状及发展趋势。 1 1 研究背景和意义 近年来，随着c d 姒标准的不断演进和网络技术的成熟，移动数据业务开始呈 现出种多元化与个性化的发展趋势。数据业务的种类迅速扩大，对用户的针对 性定制也越来越明显。 移动数据业务基于核心网电路域和分组域，从移动终端到c d m a 基站，所应用 的传输协议都以现有网络模型和t c p i p 协议为基础。正因有这样的基础，移动通 信与因特网的结合渐渐的成为新的发展方向，这给移动通信与互联网的发展都注 入了更大的活力，也为数据业务的发展提供了更广阔的空间。这种技术思路，从 客观上反映了移动数据业务的以用户为本，以需求为中，心，以无限的包容性和不 断的拓展创新能力求发展的特点。 c d m a 标准。作为未来的3 g 标准，为移动数据业务提供了强大的支持。它是一 种先进的无线扩频技术，具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、容量大、 覆盖面广等特点。因此，采用c d m a 技术，可以有效提高移动数据业务的稳定性和 降低运营成本。在实际应用中，通过建设一定数量的c d m a 基站，发射和接收信号， 以实现大面积的稳定的信号覆盖，无须拉线，因此非常适合地形复杂的地区。随 着国家对3 g 技术的大力支持，c d m a 技术和数据业务势必将有更光辉的前景。 本论文以中兴通讯公司在巴基斯坦的c d m a 无线固定台项目为背景。巴基斯坦 地处喜玛拉雅山、喀喇昆仑山和兴都库什山三大山脉交界处，其全境五分之三为 山区和丘陵地。复杂的地形不利于架设传统的通信线路，而c d m a 技术利用架设 基站的方式，实现信号覆盖，可以很好的满足当地用户对语音及数据业务的需求。 在本课题中，我们研究了无线固定台的硬件系统，分析了d m s s 软件丌发系统 的性能特点，以及数据业务模型和数据业务原理。最终目标是，研究几类c d m a 数 据业务在移动终端上的设计原理与实现技术，总结出一套基于c d m a 移动终端的， 数据业务软件的开发方法，解决数据业务的高效率与稳定性的冲突。 电子科技大学硕士学位论文 1 2 国内外现状和发展趋势 移动数据业务是一个潜力发展点。其业务主要表现为，在数字蜂窝电话、智 能手机、无线p d a 和笔记本电脑上，通过移动网络传送差异化的语音、互联网接 入、信息、娱乐、事务处理等业务。 移动数据业务应用现状 从世界的范围来看，新业务和新应用将带来移动通信业的新一轮增长。目前， 全球1 3 国家的移动用户数已经超过了固定用户数，并仍持续增长。但移动用户 的增速在2 0 0 2 年达到最高峰之后，整体的增长速度丌始放缓，发达国家的移动电 话市场也趋于饱和。整体的a r p u ( 每用户平均收益) 也在不断下降。 为了重新拉动a r p u 值，移动运营商将视线转移到了增值数据业务。日本和韩 国率先在移动数据业务上取得了很大的成功。超过5 0 的移动用户使用手机上网， 其数据业务在总体业务中的比例超过了2 0 。在欧洲，数据业务约占总体业务量 的1 5 ，短信业务是业务量的主要来源。北美的数据业务比例不足5 。中国的 移动用户增速趋于平稳，数据业务成为新的增长点。中国移动数据业务比例已经 超过了1 0 ，但短消息业务仍占主导地位。中国联通基于c d m a 2 0 0 01 x 丌发的数 据业务具有一定的优势。 从业务的种类来说，数据业务产品也日趋多元化。基于服务对象的性质，可 划分为个人用户应用和企业用户应用；按照业务的特性，可划分为通信类、交易 处理类、内容类等；按应用平台，可划分为基于服务器的应用或者基于终端设备 的应用；根据业务平台或者支持协议的不同，可划分为s m s 、w a p 、h t m l 业务等等。 总结起来，世界范围内的移动数据业务发展有其其同的特点，市场潜力巨大、 用户平稳增长、业务日趋多元、用户群细化加强。因此，如果加强对市场需求的 调研和细分用户群，有针对性的开发移动终端上的数据业务，争取更多用户群， 将对移动数据业务的进一步发展起到积极作用。 技术现状及发展趋势 移动数据技术的发展在很大程度上受限于移动网络的承载能力。现有数据业 务主要运行在核心网的电路域，对于大数据量的业务具有很大的局限性。流媒体 类数据业务的应用范围还不广。但是，随着3 g 时代的到来，网络承载能力将有明 显的提高，终端的功能、性能也在不断进步，很多新数据业务，比如可视电话业 2 第一章绪论 务，将会应运而生，移动流媒体业务也将进一步发展。同时，可以开展的业务种 类也将更多、更丰富，这些都为移动数据业务的发展提供了更加广阔的空间。 另一方面，现有移动终端和c d m a 基站，所应用的传输协议都以现有网络模型 和t c p i p 协议为基础。从宽带数据业务技术的角度来看，未来的移动通信网络将 向i p 化方向演进。未来的移动通信网络将是一个全i p 的分组网络。其核心网 络将采用宽带i p 网络，同时在无线部分使用宽带无线接入技术，以真正实现移动 和i p 的融合，全面提升移动数掘业务的容量和品质。 随着国家3 g 通信网络商用同期的i | 缶近，随着移动通信与互联网的联系进一步 加深，未来的网络承载能力将有极大的提升。这间接加刷了数据业务多元化进程。 传输速度的改善和新的通信标准的应用，将有效提高单位时间内的数据传输量， 满足某些实时业务的需求，从而极大的推动数据业务技术的发展。因此，要持续 保持技术优势，就有必要及时对现有技术完善改进，对新形势下的技术发展进行 预言。 移动通信终端的发展 移动数据业务的丰富，首先受益于终端的进步。随着移动终端计算能力的不 断增强、屏幕的尺寸和色彩以及声音方面的突破性进展，移动终端的表现能力大 为提高，相应的业务能力也纷纷被定义和丌发出来。从虽早的短信开辟了话音以 外的“第二业务”开始，多媒体消息、流媒体等业务也已经走向成熟；w a p 作为移 动因特网的依托技术曾经被寄予厚望；手机运算速度的提高使更多程序可以在手 机上运行，实现比较复杂的业务应用。在此基础上，终端实现了各种业务“能力” 的客户端逻辑，与网络中相应的业务网关相配合，实现各种数据业务表现形式。 芯片提供商对移动终端的发展起到了极大的推动作用，也为数据业务的应用 提供及时的支持。例如，新近，高通公司把对l i n u x 的支持加入到了m s m ( 移动基 站调制解调器) 6 5 5 0 芯片中，这也是其首次支持第三方操作系统，客观上增加了 终端业务开发的灵活度和提供了更多的支持。 用户对多样化数据业务的需求，无形中也加速了移动终端配置的更新速度。 在有强大的移动终端设备的支持下，上海文广和联通分别推出了手机电视业务， 便是一个例证。由此可见，终端能力的发展是移动数据业务得以快速发展的最关 键的技术保证。 作为一个移动终端侧的软件开发者，全面了解移动终端的硬件性能和软件系 统，对于充分发挥设备能量，提高包括数据业务在内的软件质量，有着重要意义。 电子科技大学硕士学位论文 1 3 本文主要工作 基于前述认识，本文所做的一些主要工作可归纳为： 1 ) 关注和研究移动数据业务的技术现状，以及移动终端的发展，分别对其进 行特点分析和趋势总结。并从终端设备丌发商的角度，提出发展思路和 对策，以指导数据业务软件的设计思路和技术研究。 2 ) 在原有软硬件基础理论上，熟悉了解移动终端的芯片特性、集成的实时操 作系统。并以具体项目为基础，对c d m a 移动终端系统的软件架构进行深 入的分析，掌握移动终端的软件系统结构和模块的层次划分。 3 ) 基于中兴通讯巴基斯坦一个无线固定台项目。在c d m a 2 0 0 01 x 网络基础上， 进行固定台数据业务软件的设计与开发，实现通话功能和传真、上网、异 步文件传输三种数据业务。本人主要负责应用层的数据业务模块和用户界 面的设计与开发。包括及时响应服务请求，对服务类型和状态作出判断， 并做出相应处理。支持界面友好提示。最终开发出来的产品，经过交叉调 测和前方测试后，已投放市场。 1 4 本文章节安排 论文共分为五章，包括： 第一章绪论。阐述了移动数据业务的国内外现状和发展特点，并进行了一定 深度的分析和总结。也简要介绍了c d 批技术的原理、特点。 第二章，主要分析数据业务的嵌入式开发平台，包括其d m s s 5 1 0 5 软件平台和 m s m 3 0 0 0 硬件平台。研究分析了r e x 操作系统的特点，分析了任务的创建、调度与 通信机制、分析了d m s s 软件系统的分层结构和事件处理机制。同时介绍了c d 舭 数据业务的标准及基本原理。本章与后面的设计实现部分遥相呼应。 第三章，依据c d m a 标准和数据业务原理，设计了无线固定台上的三类数据业 务，包括上网m o d e m 服务、p c 传真服务和文件传输。同时进行了数据呼叫流程、 数据业务状态机等几个重要部分的实现。直到最终形成产品。 第四章，具体流程实现及代码。给出了产品的调试与测试方案、最终的测试 结果和实现效果。 第五章结束语。总结了自己在系统开发中所做的工作和不足之处。 第二章c d m a 移动终端数据业务 第二章c d m 移动终端数据业务 摘要：本章首先介蜊c d m a 数据业务备标准的支持功能，为宴际开发提供选抒依据。然j l 亓 以网络参考模型为中心，分两类数据业务，分别讲解其在移动删的原理及实现。最肝介 引移动终端弁勺开发平台，包括硬什支撑和软竹系统。 2 1 数据业务原理 对数据业务的积极支持，一直是c d m a 技术标准的个主要优势与核心要求。 在c d m a 的发展历程中，凭借不断的升级支持，c d m a 技术可持续为用户提供新的服 务和解决方案。再加上其出色的后向兼容性，以及凭借同样的频谱可以支持更多 的用户的特点，使得国内外众多运营商积极应用和支持c d 眦系列技术。 2 1 1 数据业务的标准演进 c d 撇数据业务标准的发展，经历了i s 一9 5 i s 一9 9 、i s 一6 5 7 、i s 一7 0 7 三个主要 阶段。协议栈的不断完善、支持命令集的丰富、传输速率的提升、支持业务的迅 速增加，客观上极大的推动了移动数据业务的发展和数据业务的多元化进程。 起初，在i s 一9 5 l s 一9 9 中： 一支持电路交换业务( c i r c u i t s w i t c h e d ) 标准，支持异步数据与传真服务； 一在全部的i e t f 协议栈( t c p i p p p p ) 上加入r l p 、e i a - 6 0 2a t 命令集、6 1 7 r e f l e c t i o n ： - 引入r l p 协议后，解决了r 无线链路上误帧率高的缺点。其技术思路是：通 过引入小帧( 2 0 m s ) 、协助t c p 共同完成差错控制，保证传输的可靠性。 -传输速率仅支持r a t es e t1 ( 速率为9 6 k b p s 的倍数) ； 后来，在i s 一6 5 7 中： _ 增加支持中继模型和网络模型的分组数据服务： 一新增支持睡眠( d o r 巾a n t ) 模式、r l p 层加密，但仍然只支持r a t es e t1 ； 接下来，在i s 一7 0 7 中，上述的特性得到了综合： 接下来，在i s 一7 0 7 中，上述的特性得到了综合： 电子科技大学硕士学位论文 - 支持所有的数据特性，包括异步数据、传真、分组业务、s t u i i i 等 _ 传输标准开始支持r a t es e t2 ( 速率为1 4 4 k b p s 的倍数) ； i s 一7 0 7 a ： i s 一9 5 b 中的数据服务标准，支持m d rr l p 第1 i 层，支持端到端模拟传真 2 1 2 应用模型及划分 c d m a 数据业务应用模型如下图2 1 所示，其中p c f ( 分组控制功能) 和p d s n ( 分 组数据服务节点) 是c d m a 2 0 0 01 x 相对于i s 一9 5 标准新增的节点。 图2 1c d m 数据业务应用模型图 t e 2 m t 2 ：移动侧终端 p d s n ：分组数据服务结点 m s c ：移动业务交换中心 h l r ：归属位置寄存器 b t s ：基站收发信系统 1 w f ：互通连接单元 p c f ：分组控制功能 v l r ：拜访位置寄存器 a c ：鉴权中心 b s c ：基站控制器 图2 一l 中虚线框内的r n ( 无线接入网) ，代表c d 姒系统中的无线接入部分。虚 线标注处，代表各种类型的接口。我们在开发移动终端的数据业务应用时，需要 使用r m ( 串口) 和u m ( 空中接口) 。其中，r m 口可实现p c 机与无线固定台的连接， u m 口实现无线固定台与基站之间的信息交换。 第二章c 瑚i l a 移动终端数据业务 在实际应用中，一个移动台可以是： t e 2 m t 2 ： t e 2 代表一台笔记本f 乜脑或p c 机、传真机等等。m t 2 设备则代表一台c d m a 手 持设各( 如手机) 。从t e 2 的角度看，m t 2 还可以代表一个无线、可移动的、甚至是 宽带的调制解调器( m o d e m ) 。 m t 0 设备： m t 0 代表一台具有数据功能的手持设备，例如支持数掘功能的手机。可以把它 想象成省去了r m 接口的t e 2 + m t 2 组合。 图2 1 中问的图例代表核心网，包括核心网电路域和核心网分组域。其中， 核心网电路域包括m s c 、v l r 、h l r a c 等。目前，智能网主要用于控制电路域业务。 p c f 、p d s n 则属于核心网分组域。 在移动侧，进行不同的数据业务时，需要确定相应的数据业务的服务选项。 服务选项的设置，是通过m t 2 m t o 与b t s b s c ，以业务协商的方式完成。具体的数 据业务对应不同的服务选项。 但总体来说，我们可以按照核心网域应用的不同，将其分为两大类：电路交 换数据业务和分组交换数据业务。在表2 一l 中，对两种数据业务进行了对比。 表2 1 电路域分组域数据业务对比 电路域数据业务分组域数据业务 协议标准 2 g c d m ao n e2 5 g c d m a 2 0 0 0l x 承载语音基本信道，独占补充业务信道，灵活( 可休眠激活) 网络侧实体 i w fp c f p d s n 计费方式脉冲反极性，按时间a a a 服务器，按流量、按内容 速率 9 6 1 4 ，4 k b p s1 5 3 6 k b p s 或以上 2 1 2 1 电路交换数据业务 电路交换数据业务基于核心网电路域，包括异步数据业务、传真服务、模拟 传真服务、i s d n 网间( i n t e r n e t w o r k i n g ) 服务、1 w f 单元、r a n ( 无线接入网) 等， 可以为异步数据和传真应用提供m o d 阴模拟服务。在图2 2 中，详细展示了异步 数据业务传真业务的协议构架和接口标准。 7 屯子科技大学硕士学位论文 匾墅圃匝塑圃匡墅受玉回匝墅蟹匝亚丑 异步 传真 k伊 应用曩 应用 应用i 程序应用程序 侍辅屉 t c p i c m p u d p l l 呻l l c m pt c p 回络屋l p l c pl k ps n o c ， p s t n 网 蟠羲謦 数据链路层“p p p d l c l 及传真 m cmm cj 警中蛙羼 中蛙展 l tul 。 图2 2 异步数据传真业务的协议构架 应用层，包括： ， _ t e 2 设备中的异步数据或传真应用； - m t 2 设备中的应用接口，包括： 在t e 2 ( d t e ) 与m t 2 ( d c e ) 之间的a t 命令的处理； m 2 设备与i w f 之间的带内( i n b a n d ) m o d 聪控制 一类似t e l n e t 的空中接口数据压缩的协商； 传输层，包括： 一 t c p ：可靠的面向连接的传输服务； _ u d p ：不可靠的无连接的传输服务； 网络层，包括： - i p ：数据包的转发和路由； - i c m p ：差错控制机制，i p 协议的补充； 链路层，包括： 一 p p p t 端到端协议； l c p ：p p p 链路控肯0 ； p a p c h a p ：密码验证鉴权： - i p c p ：i p 网络配置选项控制； _ s n d c f ：对t c p i p 采取v j 头部压缩； 中继层 _ r l p 协议实现u m 接口中继，改善无线链路质量，避免不必要的t c p 重传 _ r s 一2 3 2 用于r m 接口的中继，流控制。 第二章c d m a 移动终端数据业务 2 1 2 2 分组交换数据业务 分组交换数掘业务基于核心网分组域，包括流式视频服务、1 w f 单元、r a n ( 无 线接入) 等。它包括两种模型，中继模型与网络模型。当串口驱动检测到0 x 7 e 时， 就会将手持设备置为分组模式。 中继模型：手持设备上仅运行r l p 协议；服务选项( s 0 ) 号为1 5 ( 支持标准 的互联网协议栈) 、1 6 ( 支持c d p d 协 义栈) ； 网络模型：在r m 和u m 之上运行p p p 协议； 相应地，针对数据服务协议架构，有两种协议选项： 中继层r m 接口协议选项； 网络层r m 接口协议选项。 在中继层r m 接口协议选项下。仅丁e 2 与i 耀之闺力有p p p 连接。t e 2 设各负 责移动性管理和网络地址管理等。图2 3 显示了该协议选项下的分层协议构架。 臣翌匿囹匿垂囹匿婴巫至圃厦垂匿墅圃 应用屡应用程序 传输屉 l c m ， u p ”r i 掣t n 用墙扈 s h d c f 数据链路屡 m c it h m c 中缝 屠 中缝屡 孛缝蓦 l l j： 图2 3 中继层r m 接口协议选项时的协议构架 应用层，包括： 一嵌入式微浏览器； 电子郏件； _ 流媒体制式的音频； 一使用f t p 协议的文件传输； 一与远程主机之间的t e l n e t 会话； 传输层，包括： - t c p ：可靠的面向连接的传输服务 一u d p ：不可靠的无连接的传输服务 网络层： _ i p ：数据包的转发与路由； 电子科技大学硕士学位论文 i c m p ：差错控制机制，i p 协议的补充； 链路层，包括： - p p p 类h d l c 的数据帧； l c p ：p p p 链路控制； p a p c h a p ：密码验证鉴权； i p c p ：i p 网络配置选项控制； 一s n d c f ：对t c p i p 的v j 头部压缩： 中继层，包括： 一r l p 协议实现u m 接口中继，改菩无线链路质量，避免不必要的t c p 重传： r s 一2 3 2 用于r m 接口的中继，流控制。 在网络层r m 接口协议选项( 如图2 4 所示) 下，m t 2 设备与1 w f 之间有1 w f 链 路连接，m t 2 负责移动管理和网络地址管理等。 应用屡应用程序 传输屡 t c p u p 肚- ” 网络鏖 坤 刚d c fi p c p 数龉链路屡 血i m c i 警 中蛙层 中维层 l l 一 j 图2 4 网络层r m 接口协议选项时的协议架构 2 1 3 数据业务流程 在进行移动侧的数据业务前，需首先发起数据呼叫，获取信道资源和确定服 务选项后，才能最终建立连接。这一个过程状态和触发事件较多，处理复杂度高， 是数据业务的关键流程。以下简介数据呼叫的流程。更详细的描述参见第三章。 1 笔记本电脑或p c 机( t e 2 ) 通过r s 一2 3 2 串口与手机固定台( m t 2 ) 相连，用 户通过笔记本p c 机发起连接的a t 指令至移动台r m 接口； 2 r m 接口内置状态机处理a t 命令，转移动台的数据业务处理模块继续处理； 3 移动台通过u m 空中接口发送连接信息至基站控制器( b s c ) 1 0 第二章c d m a 移动终端数据业务 4 基站控制器( b s c ) 根据相应的数掘业务选项( s o ) ，确定为一次数掘呼叫， 于是将呼叫接续到互通连接单元( i 肝) 处理； 5 m t 2 、b s c m s c 、1 w f 间要按照协议栈结构进行相应协商以建立链路层( p p p ) 、 传输层( t c p ) 连接： 6 1 w f 和p s t n 端的m o d e m 进行h i o d e m 选项协商，手机固定台保存相应的 m o d e m 参数，并会参与协商的控制过程； 7 手机固定台将从笔、己本电脑p c 机接收到的异步数据，按照空中接口速 率( 典型的为9 6 k b p s ) 发送至b s ，b s 再将数据转化成适合在a 接口( 6 4 k b p s p c m ) 电路上传送的数据送至1 w f 处理； 8 对于分组数据，i w f 将数据直接发送到分组网络p d s n ； 9 。对于异步数据、传真，则将数据通过m o d 鲫调制成适合于p s t n 网络的发 送形式( p c m 信号) 发送。 2 2 固定台开发平台 c d m a 无线固定台是应用于c d m a 网络的数字无线电话机，可以为用户提供高速 的数据接入和互联网服务。其最大的特点是，无需铺设线路、移动方便。它主要 由芯片组、外围硬件设备、嵌入式实时操作系统和应用软件四部分组成。 2 2 1 硬件组成分析 2 2 1 1m s m 芯片组 本项目所用硬件模块，采用了美国高通公司设计的芯片组，主要由三部分组 成。即m s m 3 0 0 0 主芯片、r f r 3 0 0 0 和r f t 3 1 0 0 。m s m 3 0 0 0 是核心处理器，r f r 3 0 0 0 负责射频接收，r f t 3 1 0 0 负责射频发射。凇m 3 0 0 0 主芯片又包含v o c o d e r ，c o d e s d e c ， a r m 7 t d m i 处理内核。其中，v o c o d e r 是编码解码器，c o d e s d e c 是声码器。 a r m 7 t d m i 是基于r i s c 指令体系的，相对于c i s c ( c o m p l e xi n s t r u c t i o ns e t c o m p u t e r ) 体系有较简单的译码机制。从而实现了较高的指令流，优秀的实时中断 响应能力和体积小，效率高，功耗低的处理器。采用3 级流水线技术以提高处理 器的速度。它允许处理器同时进行多个操作，实现取指和处理同步进行。也就是 说，程序指针并不是指向执行的指令而是指向待取的指令，而且执行的指令总是 超前于程序指针2 个指令。与非流水线技术的处理器相比，指令执行完成后马上 电子科技人学硕士学位论文 可以执行下一条指令，而不需要等待取指和译码的完成，如此将使处理器的执行 速度大大提高。 a r m 7 t d m i 采用了v a nn e u m a n n 结构，指令与数据共用3 2 位数据线，只有加找、 存储、和交换指令可以访问储存器，面向运算部件的操作数都经过加载和存储指 令取出后放到寄存器中，数据处理指令只对寄存器进行操作，以加快执行速度。 2 2 1 2r m 接口 在移动终端的数据业务中，r m 接口发挥了重要的作用。如图2 5 所示，它提 供了数据业务时，t e 2 与m t 2 进行命令和数据传输的接口。本系统所采用的是高通 r m 接口，它遵循t i ar m 接口标准，按照标准的无线m o d e m 接口设计，包含了c d m a 数据呼叫和数掘流所需的所有信号。数据业务时，除了采用r s 一2 3 2 连接线，也可 以使用u s b 连接线，但需要专门的驱动和技术处理。 终端设备( t e 2 ) 移动通信终端( 盯2 ) 酗2 5r m 接口剀 高通r m 口支持基于i s 一7 0 7 ( a ) 标准的数据业务，同时支持a t 指令集、p p p 封 包、r s 一2 3 2 信号针。经过工程实践中的检验，无论是对无线m o d e m ，还是直连设 备，该接口都可以保证稳定性。而高通m s m 串行端口，实质上可看作是一个状态 机，如图2 6 所示。图中展示了数据业务在r m 口的状态迁移流程。 圈2 6r m 接口状态机 自动检测模式可以接收a t 命令或者p p p 封包 第二二章c d m a 移动终端数据业务 a 丁d t 将会初始化异步g 3 传真砰州，同时状态迁移至原始数据模式 当r m 口接收到p p p 封包的时候，将会初始化数据呼叫，同时状态迁移至 封包模式 2 2 1 3a t 命令 在上述r m 状态机的迁移中，涉及到了a t 命令。a t 命令是一个调制解调器命 令语言，出h a y e s 公司发明，现在已成为事实上的标准，并被所有调制解调器制 造商采用。每条命令以字母“a t ”丌头，因而得名。a t 后跟字母和数字表明具体 的功能，例如“a t w ”拨号命令，是d i a lt e r 豫i 舱l 的缩写。 在数据业务中a t 命令可用于： 1 c d m a 数据业务选择：如a t + c r m = o ( 异步传真) ，= 1 2 3 ( 分组) 2 选择分组数据服务的特性，如服务选项( 非通过用户接口或默认的方式) ： 3 选择r m 接口协议选项( 而非通过用户接口的方式) ； 表2 2 列出了与数据业务相关的a t 命令，供系统实现采用。 表2 2a t 命令功能详表 参数意义 t 命令注释 拨号命令a t d =0 9 ： a d ：d t m f l ：重拨 p ：脉冲拨号 d ：语音拨号 跳至d m 模式 a t $ 。c 聃g 发起端对端分组数据a t $ q c 町o m= 数字) 呼叫 使用的协议版本 a t $ q c p r e v1 ：j s t d 0 0 83 ：i s 9 5 a 4 ：i s 9 5 b6 ：i s z 0 0 0 m d r 模式 a t $ q c m d ro ：d s 邶r 0 d e _ 岫r _ 0 n l y ， l ：d s 一帅r - m o d e _ i f a v a i l ， 2 ：d s 她rm o d e - n o 型d 匙 3 ：d s d r m o d e _ s 0 3 3 一p r e f 服务选项集选择 t $ q c s o o ：d s _ s o _ s e t p r e 7 0 7 ， l ：d s s o - s e l p r o p t r y ， 2 ：d s _ s 0 _ s e t j s 7 0 7 使用禁用q n ca t $ q o q n c0 = d i s a b l e ：l = e n a b l e 拨号命令后支持禁a t $ q c p k n d 电子科技人学硕士学位论文 川自动分组检测 预先安排设置a t $ 0 c v a d0 ：关闭 l ：下一呼叫为传真 2 ：所有呼叫为传真 3 ：下一呼叫为异步数据 4 ：所有呼叫为异步数据 通过a t 命令应答语音a t $ 0 c a v 呼入 醍置r m 接口为异步 a t + c r m o ：异步数据或传真 分组中继分组网络l ：分组数据服务，中继r m 模型 2 ：分组数据服务网络r 虬p p p 模型 3 ：分组数据服务网络r m s l i p 模型 设置u m 接口传真月毛缩 a t + c f c 0 ：朱压缩 为v 4 2 b i s 或其他 1 ：v 4 2 6 拈压缩 2 ：删r 压缩 选择用于前向反向 a t + c m u x = a ：前向；= b ：反向， 链路的多路选项 设置用于分组数据服 a t + c p s用于分组数据服务 务的服务选项 不作用于1 w f 链路层 a t + c p t c o ：释放业务倍道 连接而控制业务信道 1 ：发起创建业务信道 异步传真服务类别 a t + f c l a s s返回：o ：数据m o d e m ( e i a - 6 0 2 ) 选择( 询问d c e 支持的 1 ：服务类别1 ( e i 卜5 7 8 - a ) 服务类别) 1 0 ：服务类别1 ( i t u tt 3 1 ) 2 0 ：服务类别2 ( t i a 一5 9 2 ) 8 ：v o i c ed c e ( t i a i s 1 0 1 ) 8 0 ：v o i c e v i e w 初始化 s e r v i c ea t + f i p c l a s s2 参数 2 2 1 4 液晶显示驱动 移动终端软件与用户的交互性很强，通过用户界面实现所有的菜单和操作。 研究和熟悉显示特性，对于后续开发具有重要意义。 h t l 6 2 1 是台湾合泰公司推出的1 2 8 段( 3 2 4 ) 内置存储器的多功能l c d 驱动 器，可以驱动多段l c d 字符是其主要特征，可以构成l c d 显示模块和显示系统。 图2 7 引用了实践中采用的h t l 6 2 l 驱动器的结构图。可知，其主要由显存、时控 电路、l c d 驱动偏转电路、蜂鸣器、定时器、外部接口等组成。 第二章c d m a 移动终端数据业务 o s c o o s c c s r d w r o a t v d d v s s 8 z 叱 图2 7h t l 6 2 1 驱动器结构图 c s ：芯片选择端 b z ，b z ：蜂鸣器输出端 w r ，r d ，d a t a ：串行接口 c o m 0 一c 0 m 3 ，s e g 0 一s e g 3 1 ：液晶显示器输出端 i r q ：时基发生器和w d t 溢出输出端 其主要特性如下： 3 2 4 l c d 驱动器 内置3 2 4 显示存储器( r a m ) 内置基本时钟频率源 省电模式可降低功耗 数据模式和命令模式指令 读写( r 1 i ) 地址自动增加 三数据访问模式 2 2 2 软件系统分析 c o m 0 c o m 3 s 亡g o s 【6 3 1 v l c d i r o m s m 芯片组是q u a l c 0 姗用于c d m a 移动终端的硬件解决方案，而d m s s 软件系 统则是运行在m s m 芯片组之上的系统软件。了解层次结构，以及采用的小型实时 电子科技大学硕士学位论文 操作系统r e x 的特性，对于数据业务的模块化设计、任务的处理和功能实现有着 至关重要的作用。 2 2 2 1 d m s s 软件系统的层次结构 d m s s 软件系统采用了严格的分层结构，限制越级调用。按照各部分软件的应 用功能，可将其分为物理设备封装层、设备驱动封装层、a p i 封装层、应用封装层 等四类。各层之间的关系如图2 8 所示。 f应用封装层 之多 fa p i 封装层 之乡 设备驱动封装层 之多 物理设备封装层 图2 8d m s s 分层结构图 这种层次结构。决定了功能实现的时候，系统采用逐层调用的方式。所以我 们在进行数据业务模块设计的时候，需要考虑到该结构特点，与底层数据业务丌 发人员协商接口，以供调用。严防越级调用。较细化的软件模块层次图，如图2 9 所示。第三章的数据业务菜单及界面设计，主要集中在u i ( u s e ri n t e r f a c e ) 模块， 而新设计的数据业务模块集，处于和蹦s ( 短信) 同一层次。 第二章c 叫a 移动终端数据业务 e m b e d d e d v o c e u s e rj n t e r r a c e 8 r o w s w d l a l i n 0 。 s o c k e t 毫 m e m o c o m m o n c 搴i lm a n a g e ra p lo 了a s p s m s s e r v ；c e s ： o a t a v o i c e r e x r t o ss y e t e ms e i e c t