在CDMA基站BTS側，EVDO基帶信號處理板負責完成基帶信號的調制和解調工作，在整個通訊系統(tǒng)中具有非常重要的作用。基帶處理板的硬件系統(tǒng)包括PPC、高通CSM6800等芯片；軟件系統(tǒng)包括VxWorks操作系統(tǒng)、BSP驅動層、信號處理應用層等部分?；鶐盘柼幚戆逶谶\行中對外界條件和組成單元要求苛刻，當運行條件不滿足系統(tǒng)要求時，傳統(tǒng)的方法是采用整板硬復位的方法進行故障恢復。

需要整板復位的情況包括：（1）時鐘信號出現故障，導致調制和解調異常；（2）CSM6800調制解調芯片出現異常；（3）部分應用層任務出現異常；（4）在線修改基于CSM6800的基帶參數，只有硬復位后才能生效；（5）更換新的單板軟件版本等。

在基站系統(tǒng)的實際運行中，上述情況都比較常見。基帶信號處理單板一旦整板復位，通常需要4～5分鐘才能恢復正常工作，期間終端用戶無法進行正常業(yè)務應用。對于用戶來說，這個業(yè)務中斷的時間長度難以容忍，因此增加了用戶投訴概率和對運營商的壓力。如何解決這個問題已成為當務之急。

1 單板快速恢復設計方案

1.1 單板架構分析

如圖1，基帶信號處理單板硬件由兩個主要組成部分：一個是主控CPU，采用高性能的PowerPC；另外一個是高通公司的基帶信號調制、解調芯片CSM6800。

主控CPU完成對整個單板的控制，包括對CSM6800的控制、與BSC側進行媒體流數據的交互、單板自身各項功能的實現等。主控CPU采用VxWorks作為實時操作系統(tǒng)，對單板上任務、消息隊列、內存等進行管理，采用百兆網口與BTS其他單板交換數據。

CSM6800是高通推出的支持CDMA3G EVDO第二代的調制解調芯片，它具有支持前向速率3.1Mb/s和反向1.8Mb/s的調制解調能力。CSM6800的工作條件比較苛刻：（1）需要時鐘系統(tǒng)提供精確的PP2S信號和16CHIP信號；（2）修改CSM6800配置參數后，需要復位CSM6800后才能生效。

如圖2，在基帶信號處理板上CPU中的軟件架構是在VxWorks操作系統(tǒng)上完成應用層任務的調度和運行。下面分析單板上軟件系統(tǒng)：

（1）操作系統(tǒng)層?；鶐盘柼幚戆鍖崟r性要求很高，因此采用VxWorks作為操作系統(tǒng)，完成任務管理等操作系統(tǒng)工作。

（2）BSP底層驅動程序。該層封裝了一些上層軟件需要時使用的底層或者是硬件的接口，保證上層軟件更好的移植性。

（3）應用層。該層完成處理底層數據，并與BSC側完成數據交互、基帶功能控制以及包括單板的一些應用程序，如告警模塊、性能統(tǒng)計模塊、信令跟蹤模塊等。

從以上分析，基帶單板從軟件和硬件上基本可以分為相對獨立的主控CPU和CSM6800兩大部分。

1.2 快速啟動方案設計

首先分析基帶信號處理板的各種復位場景，并且進行梳理。其場景分為兩大類：一類是不需要整板復位就能解決問題或者故障恢復的場景；另外一類是只有復位整板才能夠解決故障。在實際的商用環(huán)境中，第二類故障或場景非常少，主要包括：（1）基站軟件升級；（2）底層操作系統(tǒng)跑死。由于系統(tǒng)升級頻率極低，且選擇升級的時間都是事先進行安排，因此對于用戶業(yè)務影響很小。至于底層操作系統(tǒng)跑死的可能性更加低微，無論是實驗室還是商用機都極少出現此類情況。

相對而言，第一類場景比第二類場景出現的概率更高一些，目前都是采用統(tǒng)一整板復位的方式來進行功能恢復或者重新啟動。

在分析各類場景之前，首先分析整板啟動時間消耗在哪里。經過測試和計算，其結果如表1。

分析表1，整體啟動時間需要253s左右，但是前四步就占用了245s，尤其是第4步高通CSM6800芯片自檢，消耗了170s的時間。

分析了所有的復位源，將可以歸類到第一類場景的復位源進行了細化，具體如下：

（1）更改CSM6800參數，需要重新啟動CSM6800生效；

（2）時鐘系統(tǒng)出錯，應用層診斷后，為防止CSM6800出錯，需要重新啟動CSM6800；

（3）CS6800運行期間報錯，需要重新啟動CSM6800；

（4）啟動時的參數校驗錯誤，需要重新復位系統(tǒng)。

針對（1）、（2）、（3）這三種情況，在PPC上即控制CPU上的程序本身并沒有任何問題，因此不需要復位整個CPU。第4種情況是上層的配置參數有誤，導致單板無法正常運行，但是實際上此時的單板并沒有出現異常，其他各個功能模塊也沒有出現故障。

由此可見，基帶信號處理板在CSM6800需要復位才能實現正常功能時，具有重新設計單板復位機制的基礎。這個基礎就是CSM6800復位，或者是針對CSM6800操作出現故障后，并不影響CPU操作系統(tǒng)上底層任務的正常運行，只是對CPU應用層任務產生了影響。依據這個分析基礎，進行了基于VxWorks的快速恢復機制設計。其具體實施方法為：

（1）流程如圖3，首先判斷是要發(fā)起快速恢復啟動還是正常的整個單板復位。

（2）正常的單板復位流程，按照單板原設計方案執(zhí)行；如果是快速啟動方案，則按照快速啟動方案執(zhí)行：

①清除各種定時器，包括單板與基站其他單板的握手定時器、任務自身的循環(huán)定時器，以及其他各種特殊用途的定時器，防止定時器溢出產生任務切換或者導致硬件中斷。

②清除數據堆棧。

③調用msgQDelete（）清除各個應用層任務消息隊列［1］；清空后，任務不處理新來的消息，這樣任務不會因為消息的激勵產生任務切換。

④釋放應用層任務的指針變量，防止出現無主內存，最終導致內存不斷變小，單板無法執(zhí)行正常的功能。

⑤清除各個應用層任務的靜態(tài)變量；每個任務都有自己靜態(tài)成員變量，因此必須要將這些成員變量的數值歸于初始化值，否則將導致不可預見的錯誤。

⑥清除各個應用層任務的局部變量；盡管局部變量在釋放任務后會自動釋放，但是為了防止不可預知的錯誤，仍然要將其釋放，進行初始化操作。

⑦各個應用層調用taskDelete（）任務釋放自己［2］；這個應用層多個任務需要完成的最后一個工作，完成自身釋放后，任務構建時所在單板上申請的堆棧、任務ID、內存等全部從操作系統(tǒng)中抹掉，操作系統(tǒng)將把原先各個應用層任務占用的資源進行無主化管理。

⑧通過邏輯控制復位CSM6800；這是關鍵的一步，如果不能實現，則整個方案意義也就不大。在邏輯中增加可以單獨控制CSM6800復位控制的邏輯，當單板完成應用層的快速啟動準備后，要通過操作系統(tǒng)對CSM6800芯片進行復位。復位后，該芯片會重新啟動恢復正常狀態(tài)，并且，重新按照應用層給的新的配置參數進行配置。這樣即滿足了由于某些原因導致其進入到異常狀態(tài)而無法正常調制和解調的問題，同時也解決了新的配置參數無法生效的問題。

⑨重新啟動調用taskSpawn（）［3］啟動各個應用層任務。按照單板正常情況下進行各個應用層任務的啟動。對于應用層而言，此時并不知道在執(zhí)行快速啟動后是任務啟動還是在單板完全復位后的啟動。

⑩啟動的各個應用層任務只有在各自正常啟動后，單板才進入到正常的工作狀態(tài)，否則將重新執(zhí)行快速啟動。

1.3 快速恢復啟動效果測試

采用中興CDMA EVDO真實環(huán)境進行測試，選擇高通支持第二代協(xié)議的手機進行測試。首先，將高通手機撥號進行網絡連接，撥號成功后，再進行ping包，并保持ping包狀態(tài)；然后，采用不同的復位策略復位基帶信號處理單板，并進行對比測試。

按照兩種方案進行測試，測試結果如果表2。

如表2，快速恢復啟動方案的啟動時間比原有正常啟動縮短了95.3％，大大縮短了系統(tǒng)恢復正常功能所需要的時間，達到了系統(tǒng)設計目的。為了保證設計方案的穩(wěn)定性，連續(xù)多天進行上千次快速恢復啟動集成測試，測試表明設計方案穩(wěn)定，并且對于系統(tǒng)的各方面性能指標無影響。

兩種啟動方式的區(qū)別：正常啟動就是目前的做法，將整個單板上所有的硬件和軟件同時做復位處理，其所需要時間達到了253s，十分漫長；快速恢復啟動方案則并沒有將整個單板復位，而只是在操作的過程中將CSM6800進行了硬復位操作，其主控CPU沒有復位，不僅如此，主控CPU上面駐留的操作系統(tǒng)和操作系統(tǒng)隔離層都沒有受到影響，只有應用層的各個任務被重新啟動了一遍。

2 結論

快速恢復啟動方案的可靠實施是建立在VxWorks操作系統(tǒng)對于任務、消息隊列、信號量的高性能管理基礎上的。連續(xù)多次啟動和殺掉多個應用層任務過程中，VxWorks能夠穩(wěn)定地管理各項資源［2］，沒有產生內存泄漏、資源鎖死等狀況，充分保證了上層應用任務的可靠。同時，在該快速恢復啟動方案的實施中，注意了應用任務中采用的多種定時器、靜態(tài)變量、全局變量（包括臨時變量），以及任務之間的互鎖、任務之間沖突隱患等各種情況的處理，才保證了快速恢復啟動方案的可靠性。

在商用局的應用中，基帶信號處理單板采用快速恢復啟動方案能夠大大縮短啟動時間，極大地降低對終端用戶的業(yè)務干擾。這項系統(tǒng)設計對于提高運營商服務質量和顧客滿意度起到了重要作用。