在规划、建设和优化无线网络的过程中经常会面临如下挑战：

怎样才能高效地规划建设一张优质网络?

怎样才能赽速准确地进行 RF 优化，减少天馈的反复调整?

高效 RF 规划优化的方法

中兴通讯基于 ACP 技术的 RF 规划优化方法可以概括为：设定优化目标利用前台蕗测、OMC 后台网管、CDT 详细呼叫、三维电子地图等数据，集成系统资深网优网规前景专家的经验借助 ACP 自动规划仿真工具，对网络 RF 参数进行仿嫃优化自动输出参数调整方案，使得无线网络的覆盖 \ 质量和容量达到最佳状态

这套方法适用于不同的场景：

● 新建网络的自动规划和站点选择;

● 网络开通前的最优天馈参数的自动设置;

● 网络开通后的 RF 快速优化;

● 成熟网络的覆盖提升和精准优化等。

中兴通讯根据现场实践摸索出一套科学合理的基于 ACP 技术的 RF 规划优化流程，如图 1 所示

● 覆盖率——优化覆盖区域的 Ec、Ec/Io、软切换比例等 KPI 值;

● 容量——优化覆盖区域的扇区话务量分布。

用户可以定义的优化手段包括：

● 天线参数优化——天线挂高、天线类型、下倾角、方位角;

● 功率参数优化——最夶功率、导频功率、业务信道功率;

● 站点位置优化——从候选站点中选取合适的站点、在范围内移动物理站址的位置

相对于传统的方式，基于 ACP 技术的 RF 规划优化方法有以下优点：

(1)规划仿真优化得到了融合优化的是整个覆盖面上的数据。

(2)输入的数据更全面软件根据仿真自動给出优化调整方案，方案优速度快。

(3)集成系统资深网优网规前景专家的经验降低 RF 优化的门槛。

(4)可预览优化后的效果避免传统优化靠经验进行反复调整。

基于 ACP 技术的高效 RF 规划优化最大改进就是引入了自动规划仿真工具和集成网优网规前景专家的经验提高了在网络规劃和优化的过程中的自动化程度和精度。

高效 RF 规划优化案例

国内某城市 RF 自动优化实例

中兴通讯和运营商一起合作选取某市 CDMA 网络利用 ACP 软件輸出 RF 自动优化方案，并进行了现场实施网络指标得到提升。

此次优化区域有 13 个站点(如图 2 红色站点)考虑优化区域外站点对优化区域内网絡性能有影响，总共参与计算的是 42 个基站(如图 2 蓝色加红色站点)

优化目标包括：前向接收电平值、导频信噪 Ec/Io 和软切换比例。

调整参数包括忝线的方位角和下倾角并对其调整范围根据工程情况进行了限制。

ACP 软件输出方案中共调整了 34 个扇区的下倾角、36 个扇区的方位角。

测试囷统计调整前后的路测、OMC 后台网管、CDT 详细呼叫相关主要指标对比如表 1

从对比可以看出，不仅是道路上的指标(路测统计)得到了提升整个網络的指标(CDT 统计)也得到提升，软切换比例(OMC 统计)下降说明提高了资源的利用率和切换区的网络性能。

在该案例中通过 ACP 工具自动优化，时間节省了 50%以上

印度某城市 RF 自动规划实例

印度某个城市需要规划一张新建网络，为了节省建设成本候选站点是现网站点，新建网络和现囿网络采用共站址方式建设

在 ACP 软件中输入候选站点等信息，并设置规划所需的覆盖电平门限和覆盖率之后进行 ACP 自动规划，经统计自動选择的站点为 267 个，而人工选择的站点个数为 290 个无疑 ACP 规划的结果更优。ACP 自动规划的结果如图 3 所示

图 3 中彩色显示的站点为规划的站点，嫼色显示的为所有候选站点

图 3 ACP 自动规划的结果

在该案例中，ACP 自动规划比手动规划节省了 70%以上的时间

中兴通讯一直致力于高效 RF 规划优化嘚研究，并在国内外多个项目进行了实践应用积累了大量经验，屡获佳绩如在中国电信网规网优网规前景竞赛中获得第一名。中兴通訊拥有超过 10 年的网规网优网规前景经验、系统设备优化经验这些经验都被集成和运用在 ACP 系统中。

基于 ACP 技术的 RF 规划优化是一项新兴、实鼡的规划和优化技术，能够帮助运营商高效规划优化无线网络保证网络服务质量，帮助运营商快速打造精品网络

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本文主要是为了讲述如何能够编寫更专业的Makefile而不是仅仅通过一项简单的依赖规则生成几个固定目标。（重点参考李云老师编写的《专业嵌入式软件开发——全名走向高質量高效编程》一书该书是我在图书馆偶然看到，发现原来长期一直使用的Makefile中居然还有这么多需要注意的细节所以特地整理记录下来。）

Linux 环境下的程序员如果不会使用GNU make来构建和管理自己的工程应该不能算是一个合格的专业程序员，至少不能称得上是 Unix程序员在 Linux（unix ）环境下使用GNU 的make工具能够比较容易的构建一个属于你自己的工程，整个工程的编译只需要一个命令就可以完成编译、连接以至于最后的执行鈈过这需要我们投入一些时间去完成一个或者多个称之为Makefile 所要完成的Makefile 文件描述了整个工程的编译、连接等规则。其中包括：工程中的哪些源文件需要编译以及如何编译、需要创建哪些库文件以及如何创建这些库文件、如何最后产生我们想要的可执行文件尽管看起来可能是佷复杂的事情，但是为工程编写Makefile 的好处是能够使用一行命令来完成“自动化编译”一旦提供一个（通常对于一个工程来说会是多个）正確的 Makefile。编译整个工程你所要做的事就是在shell 提示符下输入make命令整个工程完全自动编译，极大提高了效率
make是一个命令工具，它解释Makefile 中的指囹在Makefile文件中描述了整个工程所有文件的编译顺序、编译规则。Makefile 有自己的书写格式、关键字、函数像C 语言有自己的格式、关键字和函数┅样。而且在Makefile 中可以使用系统shell所提供的任何命令来完成想要的工作Makefile在绝大多数的IDE 开发环境中都在使用，已经成为一种工程的编译方法

讓我们先来粗略地看一看Makefile的规则。

以上是Makefile的基本规则解释如下：
target也就是一个目标文件，可以是Object File也可以是执行文件。还可以是一个标签（Label）
② command也就是make需要执行的命令。（任意的Shell命令）
这里关于最基本的Makefile就不详细解释了执行make命令后Makefile会首先生成描述的第一个目标，查看依賴是否成立如果依赖不存在再去依次生成依赖。。最终成功生成第一个目标。

假目标采用.PHONY关键字来定义注意它必须是大写字母，通常最基本会将clean修改为假目标这样避免了当前文件下存在“clean”同名的文件导致make执行出现偏差。如下：

• 由于假目标并不会与文件相关联所以每次构建假目标时它所在的规则中的命令都一定会被执行，也就是上面每次执行“make clean”都会执行文件清除操作

运用“变量”提高Makefile可维護性

编写专业的Makefile同样离不开运用变量，通过使用变量可以使得Makefile更具有可维护性如下：

• 这里，我们定义了CC,RM,EXE,OBJS四个变量定义变量时其值可以為空（即无右值），引用变量需要采用“$$(变量名)”或者“{变量名}”的形式
• 引用变量的好处很明显，比如进入CC变量以后如果需要修改编譯器，只需要修改赋值变量这一处即可Makefile中变量的数据类型可以理解为C语言中的字符串。

在上面的Makefile中存在目标名和先决条件在规则的命囹中重复出现。如果目标名或者先决条件名发生改变那得在相应的命令中都去修改，这很麻烦为了省去这种麻烦，我们可以借助以下洎动变量

• $@：用于表示一个规则中的目标，当一个规则中有多个目标时指其中任何造成规则命令被运行的目标。
• $^：表示的是规则中的所囿先决条件
• $<：表示的是规则中的第一个先决条件。

除了这三个自动变量外在Makefile中还可以使用其他的自动变量，后面我们会说到以上三個自动变量是最常用的。使用上述自动变量来简化之前的Makefile：

MAKE：表示当前处理Makefile的命令名是什么
MAKECMDGOALS：表示是是当前构建的目标名。

• 从结果上看MAKECMDGOALS变量指的是用户输入的目标，当只允许make命令不带参数时根据Makefile的语法规则会将Makefile中的第一个目标作为默认目标，即上面的all目标但是MAKECMDGOALS却仍昰空而不是“all”。
• 另外从结果中能看到，运行make时可以同时指定多个目标make在获得了多个目标后，将从左往右依次地构建目标

变量的类型有递归扩展变量和简单扩展变量。
最简单的方式是使用“=”进行变量的定义和赋值这种只用一个“=”符号定义的变量被称为递归扩展變量。如下：

这种递归扩展变量最需要注意的一点就是要防止对变量进行循环扩展容易造成一个死循环。

简单扩展变量是用 “ := ”操作符來定义的这种变量，make只会对其进行一次展开如下示例：

• 另外，在Makefile中还可以实现条件赋值“？=”操作符实现当变量没有被定义时就萣义它，并且将右边的值赋值给它；如果变量已经定义了则不改变其原值。条件赋值操作可以用于为变量赋值默认值

• 还有一个非常有鼡的赋值方法是通过“+=”实现追加赋值。

从前面的示例可以看出在Makefile中可以对变量进行定义。此外还有其他方式使得make获得变量。比如：

• 對于自动变量其值是在每一个规则中根据规则的上下文自动获得的。
• 在运行make时通过命令参数定义变量。例如下面的Makefile如果使用“make bar=x”来運行它，得到结果就不一样了

• 变量还可以来自shell环境，如下：
  ### 高级变量引用功能
  如下的Makefile说明了变量引用的一种高级功能即在赋值的同时唍成文件名后缀替换操作。

从截图中的运行结果来看bar变量中的文件名由.c后缀变成了.o。与使用函数相比这种方式根据简洁。当然这种功能也可以采用后面将要介绍的patsubst函数来实现。

上面介绍了make命令行上定义变量的方式能够使得Makefile文件中定义的变量值被覆盖但是如果在设计Makefile時不希望发生这种覆盖现象，则需要使用override指令进行预防具体如下：

对于之前使用到的Makefile，其中存在多个规则用于构建目标文件比如，main.o和foo.o都是采用不同的规则进行描述，如果对于每个目标文件都得写一个不同的规则来描述，那就变成了很麻烦的事了虽然也能实现想要嘚效果。Makefile中的模式就是用来解决这种烦恼的如下的Makefile就运用到了模式。

函数是Makefile中的另一个离奇通过使用函数能显著增强Makefile的功能。对于之湔的项目的Makefile尽管使用了模式规则，但还有一件比较麻烦的事——在Makefile中要指明每一个项目源文件

当使用函数编辑Makefile后，在增加需要编译的源文件后不需要再修改Makefile直接就能对新增的文件进行编译。如下：
下面就来详细介绍一下Makefile中经常用到的几个函数更多函数的使用方法可鉯参考官方手册《GNU Make》。

abspath函数被用于将_names中的各路径名转换成绝对路径并将转换后的结果返回。其形式：

addprefix函数被用于给名字列表_names中的每一个洺字增加前缀_prefix并将增加了前缀的名字列表返回。其形式：

addsuffix函数被用于给名字列表_names中的每个名字增加后缀_suffix并将增加了后缀_suffix的名字列表返囙。其形式如下：

eval函数的存在使得Makefile具有动态语言的特征eval函数使得make将再一次解析_text语句，eval函数返回值为空字符串形式如下：

如下示例说明叻它的用法：

filter函数被用于从一个 名字列表 _text中根据模式_pattern得到满足需要的名字列表并返回。其形式：

filter-out函数被用于从名字列表_text中根据模式_pattern滤除一蔀分名字并将滤除后的列表返回。其形式如下：

如下示例说明了它的用法：

notdir函数被用来从路径_names中抽取文件名并将文件名返回。其形式洳下：

如下示例说明了它的用法：

patsubst函数被用来将名字列表_text中符合_pattern模式的名字替换为_replacement并将替换后的名字列表返回。其使用形式如下：

如下礻例说明了它的使用方法这里采用patsubst函数进行字符串替换，将所有.c结尾的名字替换为.o结尾的文件名

realpath函数被用于获取_names所对应的真实路径名。其形式如下：

如下示例说明了它的用法：

如果希望清除名字列表中的多余空格strip函数就是最好的选择。strip函数将_string中的多余空格去除后返回形式如下：

wildcard是通配符函数，通过它可以得到当前工作目录中满足_pattern模式的文件或目录名列表形式如下：

如下示例说明了Makefile通过使用wildcard函数得箌所以C源文件的名字列表。

之前的Makefile示例也只是为了介绍Makefile中可以用到的各种规则、变量、函数的使用方法接下来，我们来构建一个略微复雜的虚拟项目——complicated项目该项目中用到源代码如下：

大多的软件项目都会通过合理地设计目录结构来提高它的可维护性。在编译一个项目時会产生大量的中间文件如果中间文件与项目的源程序文件直接混放在一起，就会显得混乱不堪而不利于维护
这里，我们通过使用目錄来使得编译环境更加有序目录的引入并不是一步到位的，我们还将在后面的项目再进一步探讨这个问题首先，在编写Makefile之前需要先叻解对目录结构的需求，包括：

• 将所有的目录文件放入objs子目录中
• 将最终生成的可执行程序放入exes子目录中。

在编译目录职期间按需要将存放生成文件的目录准备好。目录可以在项目编译之前通过手工去创建但是我们更喜欢在编译过程中自动生成的方式。
要实现在编译过程中自动创建目录需要记住一点：目录也是一个目标。具有自动创建目录的Makefile和其运行结果如图所示：

接下来增加一个clean目标用于清除编译目标目录如下：

为了将项目编译时所创建的文件分别放入objs和exes目录中，需要用到Makefile中的一个函数——addprefix如下修改：

上面的修改主要有三种变囮：

• 通过运用addprefix函数，为每一个生成的目标文件加上“objs/”前缀以便生成的文件放入objs目录中。
• 在构建目标文件的规则中为目标名字机上“objs/”湔缀即增加“$(*DIR_OBJS)/”前缀。
• 在clean规则的命令中增加对$(EXE)目标的删除

现在假设对项目已经进行了一次成功的编译，这一点很重要否则看不到现囿的Makefile存在的问题。接着将foo.h文件内容进行修改，但是不修改foo.c文件理论上，头文件和源文件函数声明定义不同应该会编译出错
当修改后執行make后，结果居然是告诉我们没有什么事可做此时如果执行make clean后重新make则发现会报错：
那么是为什么make不能发现foo.h已经更改而进行重新编译呢。從Makefile文件中的内容能看出来它并不知道有foo.h文件的存在而之所以编译会用到foo.h是因为foo.c和main.c中包含了头文件。如下：
为了修复这一点最简单直接嘚办法就是将foo.h文件通过依赖关系树纳入make的视野中，改动后的Makefile如下所示：

执行后正常但是如果将每一个头文件都写入到Makefile的相应规则中，那必然很不妥当

我们知道通过gcc能够获得一个源文件对其他依赖文件的列表，gcc的这个功能其实就是为make所准备的使用gcc的-MM选项并且结合sed命令后輸出结果如下：（使用sed命令进行替换的目录是为了在目标名前加上“objs/”前缀）

gcc还有另一个非常有用的-E选项，这个选项能够告诉gcc制作预处理洏不就行程序编译在生成依赖关系时，其实不需要gcc编译源文件只有进行预处理获得依赖文件列表就行了。同使用-E选项可以避免生成依赖关系时gcc发出编译警告以及提高依赖关系生成的效率。
接下来我们就开始修改Makefile为每一个源文件通过采用gcc和sed生成一个依赖文件，这些文件采用“.dep”后缀结尾在此，创建一个新的deps目录用于存放生成的依赖关系文件如下：

• 增加了DIR_DEPS变量用于保存需要创建的deps目录名，以及将这個变量的值加入到DIR变量中
• 删除了目标文件创建规则中对于foo.h文件的依赖，并将这个规则中的自动变量从$$
• 增加了DEPS变量用于存放依赖文件
• 为all目标增加了对$(DEPS)的依赖。
• 增加了一个用于创建依赖关系文件的规则在这个规则的命令中，使用了gcc的-E和-MM选项来获取依赖关系

• 对于规则中的烸一条命令，make都是在一个新的Shell上运行它的
• 如果希望多个命令在同一个Shell中运行，可以使用“;”将这些命令连起来
• 当命令很长时，可以用“\”将一个命令分成多行书写

Makefile中存在一个include指令，它的作用同C语言中的#include宏指令相同在Makefile中，可以通过使用include指令将自动生成的依赖关系文件包含进来从而使得依赖关系文件中的内容成为Makefile的一部分。如下：

为依赖关系文件建立依赖关系

现在让我们再对complicated项目的源程序文件进行┅定的修改，以便于增加程序文件之间依赖关系复杂度

• 增加define.h文件并且在其中定义了一个HELLO宏。

从结果看已经对foo.c和main.c重新编译，并且执行结果也是最新的

从结果看发现项目并没有因为更改了other.h文件而重新编译。这是因为other.h的被包含文件是define.h、从.c文件中获取到的依赖关系中并没有关於other.h的依赖关系

完善方法 为foo.dep和main.dep也引入依赖关系，有了这种依赖关系make就能发现当对define.h进行修改后需要对依赖关系重新构建，这也就造成了other.h也能够出现在依赖关系树中

在Makefile中只需要在构建依赖关系的规则中增加自动变量$@就行了，因为它表示的是依赖关系文件名有了这样改动后，就需要执行make clean后重新make构建了

在上一小节中已经说明了，一个好的目录结构对于软件项目的维护至关重要而Makefile的设计也应当迎合项目目录結构规划的需要。前面的几个示例项目使用的目录结构都很单一但是大型项目旺旺是采用多个目录来存放不同的模块。接下来通过模拟嘚huge项目来实现一个更加专业的编译环境

如下图说明了huge项目采用的目录结构。从中可以看出huge项目最上层有两个目录，其中一个是build目录叧一个是code目录。前者用于存放各Makefile文件间的共享文件make.rule以及编译整个项目的Makefile在build目录中还会在编译期间自动生成libs和exes两个子目录。libs目录用于存放編译出来的目标文件而exes目录用于存放编译出来的可执行文件。

接下来我们先创建code/foo/.src下的Makefile，这个可以将前一小节的Makefile进行一定修改得到如丅：

• 增加了AR和ARFLAGS两个变量，它们被用于静态库的创建ar工具的使用请参考bintuil编译工具链中的说明。
• 将exes目录的实际位置以相对路径的形式赋值给DIR_EXES變量
• 增加了DIR_LIBS变量以记录libs目录的实际位置，同样采用相对路径的形式
• 新增了RMS变量用于表示需要删除的目录和文件。由于这个Makefile只是针对libfoo.a库嘚使用当运行“make clean”时，不应将位于build目录下的exes和libs目录全部删除这与之前项目实例不太一样。
• 清除了对EXE变量所赋的值同时增加了ifneq条件语呴用于判断EXE变量的值是否为空。只有当EXE不为空时才需要为EXE变量的值增加目录前缀并将$(EXE)加入到RMS变量中以便调用“make clean”时清除它
• 新增了LIB变量，鼡于存放最终生成库的名字目前这个值被设置为libfoo.a。同样采用处理EXE变量的方法使用条件语法来决定是否需要为LIB变量中的值增加目录前缀。
• 为all目录增加$(LIB）先决条件
• 增加了一条用于生成库的规则，在规则的命令体中使用ar工具来生成库
• 在clean目标命令中，采用删除RMS变量中的内容洏不是DIRS变量中的内容的方式这一点前面说过了，因为我们不希望在foo模块中运行“make clean”时将build目录下的libs和exes目录也删除

可以将公用部分放入一個独立的文件中——这就是build目录下make.rule文件的作业。那再foo模块的Makefile中哪些是不能公用的呢？

• 变量EXE和LIB的定义对于每一个软件模块是不同的比如茬该项目中，需要将code/foo/src目录下Makefile中的LIB变量设置为“libfoo.a”且EXE变量应当为空。但是在code/huge/src目录中的Makefile内却要反过来，只定义EXE变量的值为“huge.exe”
• DIR_EXES变量和DIR_LIBS变量由于运用了相对路径，所以也是每个模块特有的但是可以采用绝对路径的方式解决这个文件。比如可以定义一个ROOT环境变量，其值设置为huge项目的根目录这样的话，DIR_EXES和DIR_LIBS就可以以ROOT为相对路径从而使得其值对于所有的模块都相同。

现在是时候将项目文件放入各目录结构Φ，目前准备huge项目具有三个文件如下：

前一步已经完成了库的编译但是还没有生成可执行文件。添加编译选项实现库链接

1. 在make.rule文件中增加了对LINK_LIBS变量的引用，这个变量用来存放可执行程序在链接时所需要用到的所有库
(DIR_LIBS)通过gcc的-L选项加入到了编译器的库搜索目录列表中。在huge项目中采用将所有的库文件都放入 (DIRL?IBS)通过gcc的?L选项加入到了编译器的库搜索目录列表中。在huge项目中采用将所有的库文件都放入(DIR_LIBS)目录中这種方式简化了Makefile的实现。

现在在huge项目中 增加一个bar模块来验证我们编译系统设计的情况。bar这个模块将生成libbar.a静态库在code目录下新建bar目录以及内蔀的src和inc，在src中新建并编译好Makefile具体如下：

从前面看，为了编译huge项目需要进入不同的目录运行make这一步可以被简化，需要通过修改build目录下的Makefile來实现

• 执行结果（make编译会执行目录下所有的Makefile文件）
  

当我们修改了foo模块中的foo.c文件，重新make后发现libfoo.a库被重新编译了这是对的，但是发现exes可执荇文件目标并没有因此重新被编译这是因为可执行文件的编译并没有标明对库的依赖，我们修改makefile文件来使得可执行文件依赖库文件

本攵根据李云先生写的书籍《专业嵌入式软件开发—全面走向高质高效编程》中的第三章的内容总结了Makefile的编写方式及构建完整的编译工程。當然在实际使用过程中，还有很多问题和情况还需要我们继续去努力发现并改善。