CN100441017C - 基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试装置及方法，包括：基站侧网络测试仪，与基站相连接，用于发送或接收数据流；终端侧网络测试仪，与终端相连接，用于接收或发送数据流；采用业务模拟的方法，第一、第二GPS时间接收器，分别与基站侧和终端侧网络测试仪相连，用于记录发送和接收报文的时间戳，从而得到时延性能指标；地理位置GPS接收器，设有无线网卡的电脑控制台，与地理位置GPS接收器相连，用于读取地理位置信息和控制所述基站侧和终端侧网络测试仪，其中所述基站侧网络测试仪通过无线链路接入电脑控制台，被测系统与所述无线链路处于不同频段。本发明构建无线链路，解决了两台测试仪传输控制信息的通道问题；由于处于不同频段，所以不会影响被测网络。

Description

基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种宽带移动通信系统网络性能的测试装置及其方法。

背景技术

当今，随着第三代移动通信网络(简称3G)的成熟，并逐步投入商业运营。世界各国已把重点转向下一代移动通信系统(简称B3G)的研究，其目标是在高速和低速移动环境下分别为用户提供峰值速率达100Mbps及1Gbps的无线传输能力。同时针对这种宽带移动通信系统网络性能的研究已经展开。尤其对于B3G系统而言，其性能测试非常必要，且必然是B3G系统研究的重点。B3G系统发展的重要的驱动力之一就是更快更大带宽的业务应用，如流媒体、IPTV等。B3G系统为这一发展目标提供了一种可能，而充分的业务性能测试是保证该项业务顺利应用的必须阶段，所以给出一套能够与B3G这种宽带移动通信系统特征相适合的客观、公平、合理的测试方法就是一项重要的工作。但目前还没有这方面的具体测试方法和装置。

随着第三代通信网络的成熟，对3G系统网络性能测试也已比较成熟。测试标准和规范也陆续制定。其对B3G系统的测试有一些借鉴。但与传统的2G、3G等蜂窝移动系统如GSM、CDMA、WCDMA等相比。两者还是有很大区别：

传统的蜂窝系统采用电路交换方式，它的测试主要还是测试仪器直接模仿终端，通过终端模拟各种业务，然后得出系统性能指标。而B3G系统采用分组交换方式，基于全IP协议之上。B3G系统有自己的终端，测试仪器须通过IP和B3G的终端相连。然后得出B3G系统的性能指标。

传统的蜂窝系统传输的还是以传统的语音和一些基本数据业务传输为主，而B3G系统能传输移动情况下达到100Mbps的传输能力，它承载的是VOD、IPTV。视频会议等高带宽业务。所以在测试的方法中，需要选择更多的高带宽的业务来体现B3G的性能。

针对B3G系统的测试特点，可以采用有线网络性能的测试仪器。如思博伦(SPIRENT)公司的Smartbits和IXIA公司的IXIA等。它们能通过基于业务模拟的方法精确地测试出各业务如IPTV、VOD的吞吐量、延时、抖动、丢包率等这些网络性能指标。考虑到在测试B3G系统时，基站和终端不在一起，且其上下行链路存在非对称性，因此需要两台测试仪器，分别位于基站侧和终端侧，用以发包和收包。但在实际应用中，会出现以下问题需要解决：

1、两台仪器测试异地网络时，需要另建立一条基于IP的无线反馈链路来同时控制两侧网络侧试仪协调工作，并且此条链路要独立于被测系统之外，而且要保证此链路有一定的传输速率。

2、延时是网络性能的一项重要指标，测延时用业务模拟的方法在测试报文上打上时间戳，它指一个报文从发送端到接收端的时间。因此对于处于异地的两台测试仪器，需记录包发送时间和接收时间。需要解决两台仪器的时间同步问题。

3、无线移动系统的性能受环境影响很大，地理位置、车速、周围环境、天气等都是重要因素。测试结果中须把这些因素反映出来。特别是如何体现地理位置这种动态因素成为需要解决的问题。

发明内容

针对无线移动宽带通信系统中存在的上述问题，本发明提供一种基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试装置及方法。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试装置，包括：

基站侧网络测试仪，与基站相连接，用于下行传输测试的时候发送数据流，或者上行传输测试的时候接收数据流；

终端侧网络测试仪，与终端相连接，用于下行传输测试的时候接收数据流，或者上行传输测试的时候发送数据流；

第一、第二GPS时间接收器，分别与基站侧和终端侧网络测试仪相连，用于时间同步；

地理位置GPS接收器，用于接收移动终端的地理位置信息；

设有无线网卡的电脑控制台，与地理位置GPS接收器相连，用于读取地理位置信息和控制所述基站侧和终端侧网络测试仪，其中所述基站侧网络测试仪通过无线链路接入电脑控制台，被测系统与所述无线链路处于不同频段。

本发明中，所述无线链路是指：用于电脑控制台与网络测试仪基站侧传输控制反馈信息的通道，其由蜂窝移动网络、无线骨干网、互联网来构建。其中蜂窝移动网络通过网关接入无线骨干网，互联网通过路由器接入无线骨干网。其中，所述蜂窝移动网为CDMA、WCDMA、CDMA2000。

作为本发明的一优选方式，所述基站侧网络测试仪与能访问互联网的局域网相连，配制一个局域网地址，在上网服务器上配制端口映射功能，即所述局域网的上网服务器配制基站侧网络测试仪映射端口号，电脑控制台是通过指定的该端口号访问并控制基站侧网络测试仪。这样基站侧网络测试仪可以不需要提供internet公网地址，方便接入操作。

其中，所述第一、第二GPS时间接收器为通过CDMA网络或卫星进行时间同步的时间接收器。

一种基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试方法，包括以下步骤：

1)基站侧和终端侧的网络测试仪先通过GPS时间接收器进行同步，电脑控制台通过依次通过包括互联网、无线骨干网、蜂窝移动网构建的无线链路要求基站侧网络测试仪以某种在下行传输测试的时候发送数据流，或者上行传输测试的时候接收数据流；同时要求终端侧网络测试仪开始在下行传输测试的时候接收数据流，或者上行传输测试的时候发送数据流，并开始每隔一定时间从地理位置GPS接收器读取地理位置信息；其中，所述蜂窝移动网为CDMA、WCDMA、CDMA2000网络，所述蜂窝移动网络通过网关接入无线骨干网，所述互联网通过路由器接入无线骨干网；

2)采用模拟业务，在发送端网络侧试仪打上发送报文时间戳，接收端网络侧试仪打上接收报文时间戳；

3)基站侧网络测试仪依据控制台的指令经基站、终端把数据流发往终端侧网络测试仪；

4)基站侧网络测试仪将发包及收包的情况、发包及收包的时间，通过无线链路反馈给控制台；终端侧网络测试仪将收包及发包的情况以及收包和发包时间反馈给电脑控制台；

5)电脑控制台把得到的两端反馈信息分析处理，决定下一次发送的数据流的类型；

6)然后重复步骤1)至4)，得到测试结果。

作为本明方法的一种优选，所述基站侧网络测试仪与能访问互联网的局域网相连，所述局域网的上网服务器配制基站侧网络测试仪映射端口号，电脑控制台是通过指定的该端口号访问并控制基站侧网络测试仪。

作为本明方法的又一优选，所述基站侧网络测试仪和接收端的GPS时间接收器进行时间同步。所述GPS时间接收器可通过CDMA网络或卫星进行时间同步。

本发明技术方案具有以下优点：

1、本发明构建无线链路，解决了两台测试仪传输控制信息的通道问题；它可以通过CDMA、WCDMA、CDMA2000网建立。也可以把它们和国际互联网、局域网混合构建。而这些网和无线移动网络由于处于不同频段，所以不会影响被测网络。

2、通过外接GPS时间接收器，解决了移动情况下测试时延的问题；

3、测试的结果能和实时移动的地理位置联系起来，充分体现了移动网络的特征。

附图说明

图1为本发明宽带移动通信系统网络性能的测试装置实施例结构示意图；

图2为本发明宽带移动通信系统网络性能的测试方法实施例示意图；

图3本发明宽带移动通信系统网络性能的测试装置具体实施例结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试装置，包括：

设于室内基站侧的：

基站侧网络测试仪，与基站相连接，通过基站发送或接收数据流；

第一GPS时间接收器，与基站侧网络测试仪相连，用于时间同步；

设于室外移动侧的：

终端侧网络测试仪，与终端相连接，通过终端接收或发送数据流；

第二GPS时间接收器，与终端侧网络测试仪相连，用于时间同步；

地理位置GPS接收器，用于接收移动终端的地理位置信息；

设有无线网卡(如CDMA无线网卡)的电脑控制台，与地理位置GPS接收器相连，用于读取地理位置信息和控制所述基站侧网络测试仪和终端侧网络测试仪，其中，所述基站侧网络测试仪依次通过包括互联网、无线骨干网、蜂窝移动网(CDMA无线网)、无线网卡的无线链路接入电脑控控制台，被测系统与所述传输链路处于不同频段。

所述基站侧网络测试仪与能访问互联网的局域网相连，配制一个局域网地址，在上网服务器上配制端口映射功能，即所述局域网的上网服务器配制基站侧网络测试仪映射端口号，电脑控制台是通过指定的该端口号访问并控制基站侧网络测试仪。

基站侧网络测试仪和终端侧网络测试仪通过外接的第一、第二GPS时间接收器实现时间同步。此GPS可以和卫星同步，也可以和CDMA网络同步。

利用地理位置GPS接收器来实时读取移动终端的地理位置。在记录初始测试的时间后，每隔一段时间读取GPS位置信息。获得终端在某一时刻的具体位置。在测试同时，也会记录测试时间，这样就可以知道被测系统在某一时间的网络性能。结合GPS取到的地理位置，就能得到终端在某一时间，某一位置的测试结果。

如图2所示，一种基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试方法，采用上述基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试装置，以测试下行链路为例，包括以下步骤：

1)电脑控制台通过无线链路要求基站侧网络测试仪以某种方式发送数据流(图2中A)；同时要求终端侧网络测试仪开始接收数据流(图2中B)，并开始每隔一定时间从GPS读取地理位置信息；基站侧网络测试仪依据控制台的指令经基站、终端，把数据流发往终端侧网络测试仪(图2中C、D、E)；

2)基站侧网络测试仪将发包的情况，以及发包时间通过无线链路反馈给控制台(图2中的F)；终端侧网络测试仪将收包的情况以及收包时间反馈给电脑控制台(图2中的G)；

3)电脑控制台把得到的两端反馈信息分析处理，决定下一次发什么类型的数据流；

4)然后重复步骤1)至3)(图中的ABCDEFG步骤)，得到测试结果。

如图3所示，在本实例中选择的被测网络是一套WIMAX系统，基站位于室内，终端位于测试车内。使用的网络测试仪为SPIRENT公司的Smartbits。另外还使用的设备有：第一、第二GPS时间接收器和一套地理位置GPS接收器。一台装有Smartflow软件的笔记本电脑(对应电脑控制台)。此电脑配备有RJ-45以太网口、PCMCIA接口、CDMA1X PCMCIA无线上网卡一块。能访问互联网的室内局域网以太网口一个，且局域网的上网服务器有端口映射功能。

室内基站侧：把室内Smartbits的网管口用网线连到局域网口，测试端口连到和WIMAX系统基站相连的交换机。用同轴电缆连接Smartbits和第一GPS时间接收器。该GPS时间接收器的天线放于室外，确保和卫星同步。上网服务器根据提供的端口号(16385)配置端口映射。然后用服务器提供的局域网IP地址配制Smartbits。

移动测试车(室外移动测)：把室外Smartbits的网管口用网线连到笔记本控制台的以太网口，测试端口连到和WIMAX系统终端相连的交换机。用同轴电缆连接Smartbits和第二GPS时间接收器。该GPS时间接收器的天线置于移动车外，确保和卫星同步。笔记本控制台连接GPS地理位置接收器，确保和卫星同步。运行Smartflow软件，通过室内上网服务器的地址和端口号连接室内Smartbits。

在第一、第二GPS时间接受器和卫星同步后，笔记本控制台运行smartflow，并连接两台Smartbits。在控制界面上显示成功连接两台设备之后，开始对WIMAX系统进行测试，在测试的同时，开始读取GPS地理位置接收器的地理位置信息。例如，配制一条测试延时的流：帧长：128bytes。发送速率：10M/s。同时在开始测试时，每隔1秒记录终端地理位置。

本方案提供的测试无线移动宽带网络业务性能的方法，可以应用于WIMAX和B3G、4G等无线宽带系统的测试。它提出一种“无线链路”的概念，解决了笔记本电脑同时控制两台网络测试仪的问题。并解决两台测试仪之间时间同步问题，最后把测试的结果和终端移动过程中的地理位置信息联系起来，得到了一套完整的解决方案。

Claims (8)

1、基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试装置，其特征在于包括：

基站侧网络测试仪，与基站相连接，用于下行传输测试的时候发送数据流，或者上行传输测试的时候接收数据流；

终端侧网络测试仪，与终端相连接，用于下行传输测试的时候接收数据流，或者上行传输测试的时候发送数据流；

第一、第二GPS时间接收器，分别与基站侧和终端侧网络测试仪相连，用于时间同步；地理位置GPS接收器，用于接收移动终端的地理位置信息；

设有无线网卡的电脑控制台，与地理位置GPS接收器相连，用于读取地理位置信息和控制所述基站侧和终端侧网络测试仪，其中所述基站侧网络测试仪依次通过包括互联网、无线骨干网、蜂窝移动网构建的无线链路接入电脑控制台。

2、根据权利要求1所述的基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试装置，其特征在于：所述基站侧网络测试仪与能访问互联网的局域网相连，所述局域网的上网服务器配制基站侧网络测试仪的映射端口号，电脑控制台是通过指定的该端口号访问并控制基站侧网络测试仪。

3、根据权利要求1所述的基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试装置，其特征在于：所述蜂窝移动网为CDMA、WCDMA、CDMA2000网络，所述蜂窝移动网络通过网关接入无线骨干网，所述互联网通过路由器接入无线骨干网。

4、根据权利要求1所述的基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试装置，其特征在于：所述第一、第二GPS时间接收器为通过CDMA网络或卫星进行时间同步的时间接收器。

5、一种基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试方法，其特征在于包括以下步骤：

1)基站侧和终端侧的网络测试仪先通过GPS时间接收器进行同步，电脑控制台依次通过包括互联网、无线骨干网、蜂窝移动网构建的无线链路要求基站侧网络测试仪以某种方式在下行传输测试的时候发送数据流，或者上行传输测试的时候接收数据流；同时要求终端侧网络测试仪开始在下行传输测试的时候接收数据流，或者上行传输测试的时候发送数据流，并开始每隔一定时间从地理位置GPS接收器读取地理位置信息；

2)采用模拟业务，在发送端网络侧试仪打上发送报文时间戳，接收端网络侧试仪打上接收报文时间戳；

3)基站侧网络测试仪依据控制台的指令经基站、终端把数据流发往终端侧网络测试仪；

4)基站侧网络测试仪将发包及收包的情况、发包及收包的时间，通过无线链路反馈给控制台；终端侧网络测试仪将收包及发包的情况以及收包和发包时间反馈给电脑控制台；

5)电脑控制台把得到的两端反馈信息分析处理，决定下一次发送的数据流的类型；

6)然后重复步骤1)至4)，得到测试结果。

6、根据权利要求5所述的一种基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试方法，其特征在于：所述蜂窝移动网为CDMA、WCDMA、CDMA2000网络，所述蜂窝移动网络通过网关接入无线骨干网，所述互联网通过路由器接入无线骨干网。

7、根据权利要求5所述的一种基于业务模拟的宽带移动通信网络性能测试方法，其特征在于：所述基站侧网络测试仪与能访问互联网的局域网相连，所述局域网的上网服务器配制基站侧网络测试仪的映射端口号，电脑控制台是通过指定的该端口号访问并控制基站侧网络测试仪。

8、根据权利要求5所述的一种基于业务模拟的宽带移动通信系统网络性能的测试方法，其特征在于：所述GPS时间接收器通过CDMA网络或卫星进行时间同步。

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