基于4G(TD-LTE)移动网络构建安全办公环境之三（软件设计）

现代移动通信技术具有通信速度快、通信灵活、安全性更强等特点，基于这些特点，笔者认为基于移动网络构建安全办公环境，特别是4G、5G来临之后，具备非常好的应用前景。于是笔者按照办公需求针对性的进行了研究和开发。由于5G网络环境和硬件板卡限制，可供开发使用的硬件板卡还没有上市，该实验主要是基于4G(TD-LTE)技术，具体分为5部分，分享给大家。

基于4G(TD-LTE)移动网络构建安全办公环境之一——环境测试
基于4G(TD-LTE)移动网络构建安全办公环境之二——硬件设计
基于4G(TD-LTE)移动网络构建安全办公环境之三——软件设计
基于4G(TD-LTE)移动网络构建安全办公环境之四——整体配置
基于4G(TD-LTE)移动网络构建安全办公环境之五——写在最后

在第一篇文章中,我们可以看出4G网络能够基本满足办公需要，然而它也存在着无公网IP，无法作为服务端为客户端提供服务；信号质量与基站有关，位置不同网速变化较大；可控性一般等问题。为更有效的实现应用，我对市面商用通信模块进行了二次开发，形成优化的4G移动平台，主要特点如下：一是摒弃WIFI热点拨号上网的做法，采用USB接口做为信号总线，避免无线网络信号干扰。二是实时查看信号强度，含2G、3G、4G等多种制式，并加装GPRS天线，减少模块的信号衰减，增强抗干扰性，更好地适应各种网络环境。三是提供限制可访问的目标IP和锁定小区等安全功能，进一步增强移动办公安全性。四是研究通过VPN拨号获得独立IP，进而实施可靠服务的方法。

本文重点介绍软件设计方面的内容。

通讯模块控制软件是用于发送和接收多组AT指令，并实现特定功能的PC端软件。主要涉及到串口操作、文件操作、AT指令发送读取操作等。设计出的软件界面如下图所示，主要由端口控制区、数据操作区、功能区、命令发送区、返回数据、端口状态区几个部分组成，界面如下图：

4.2.1开发工具和语言

软件采用VS作为开发工具，借助了MFC操作串口的应用程序框架。

4.2.2端口控制区功能实现

端口控制区的功能是识别出无线通讯模块对应的PC UI Interface。一般选择端口号为COM1，波特率为9600，一个校验位，数据位为8，无停止位，见下图：

4.2.3数据操作区功能实现

数据操作区是对接收的数据进行文件存档，或者对接收到的数据显示清空。其实现的效果如下图：

4.2.4功能区实现

功能区是软件的核心部分，主要实现功能如下：

1. 网络类型

实现的是查询模块当前所处网络环境，返回的数据为：

数据具体含义是：最开始是两条AT指令，然后在AT+COPS=？后返回当前模块所处小区所覆盖的运营商信号(1,"CHINA MOBILE,"CMCC","46000",7)。
代表手动搜网状态下，得到网络名称为CHINA MOBILE（移动）的运营商网络，缩写码为CMCC，国家代码和网络代码合起来为46000，识别出的网络制式为7(EUTRAN，LTE网络)，同理后面的(1,"CHINA MOBILE","CMCC","46000",2)为CHINA MOBILE的3G网络，依次类推得出CHN-UNICOM（联通）的4G网络，CHN-CT（电信）的4G网络。根据实际情况，不同地点能够找到的网络信号有所差别。

2. 2G信号强度

搜寻到2G网络以后，通过发送指令可获取搜寻到的2G网络的信号强度，返回的值为：

其中第一条AT指令让模块搜寻2G网络，第二条指令查询2G网络的信号强度，这里的RSSI值为14，算是一个中等偏下的水平。

3. 3G信号强度

同上面的情况一样，首先让模块只搜索3G网络，然后在查询3G网络的信号强度。需要修改AT^SYSCFGEX中的搜寻网络类型为02 对应的是3G网络。实际返回的效果为：

4. 4G信号强度

和上面2G 3G信号强度查询一样其返回的数据为：

注册状态

模块返回结果如下：

其中<n>和<stat>的含义解释如下：

6. 飞行模式和GPRS数据OFF

对于普通上网卡而言，此两项都是直接关闭上网功能。但对于具备上网、短信和话音功能的电话卡来说，飞行模式相比关闭GRPS更彻底。若需网络恢复正常，在命令发送区输入AT+CFUN=1（回车）并发送即可。

7. 访问目的IP

限制模块只能联接特定ip的指定端口，如访问百度搜索的80端口，首先输入AT^{IPINIT="any"（1234可以任意填写为字符串），再输入AT}SSLEN=1,1,1初始化和设置安全套接字，最后AT^IPOPEN=1,"HTTP","61.134.169.125",80（1是linkID, "HTTP"是服务类型，"61.134.169.125"是百度的ip，80是对应的端口号），需要设置成其他选项见下图：

命令成功返回的信息为：

可通过输入AT指令 AT^IPCLOSE=1来断开连接。

8. 小区锁定

此功能限制上网模块使用范围，以防事后未切断网络暴露身份。要完成此功能，首先通过AT^{MONSC查询基站信息,关注返回值中的<LAC>参数的值，这个代表小区号。若要锁定LTE网络下的333C小区，再发送命令AT}CELLLOCK=1,"04","333C","00000001"\r\n"，即可实现。