CN101727332A

CN101727332A - 移动通信系统空中接口协议解析器

Info

Publication number: CN101727332A
Application number: CN200810172089A
Authority: CN
Inventors: 胡力游
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2010-06-09

Abstract

由数据收集模块、存储模块、控制模块、用户界面模块和解析模块组成。控制模块与解析模块形成多CPU计算系统。数据收集模块由空中收取电波信号并写入存储模块，存储模块保管信号数据、用户参数、解析结果并提供暂存器，控制模块管理用户参数的输入、数据收集的实施、解析的实施、解析结果的显示，用户界面模块提供用户输入方式、结果显示方式，解析模块根据移动通信系统空中接口协议利用多个CPU并列实施信号数据的解析。多CPU计算系统可以利用普通的集群计算机等通用计算系统改造，也可以设计专用集群或其他多CPU计算系统以便与射频模块方便连接。控制模块的CPU基板与解析模块的CPU基板之间最好用高速传输接口连接，比如Infiniband标准40Gbps传输借口。并行计算的算法可通过通用并行计算平台(比如MPI)或自行设计并行计算平台实现。

Description

移动通信系统空中接口协议解析器

技术领域

本发明涉及移动通信系统网络的测试，移动通信系统基站的测试及移动通信系统移动终端的测试。

背景技术

移动通信系统的基站和移动终端之间的电波信号根据空中接口协议相互传递通信。将空中的电波信号按照空中接口的协议进行解析和显示，对网络运营状况分析、通信量分析及系统故障分析起着重要的作用，是基站与移动终端之间通信测试的重要手段。

作为移动通信的电波信号解析装置，同时接收基站及移动终端的信号，而通信系统的很多参数在一般情况下是不可预知的。因此，解析装置需要比基站和移动终端做更多的反复运算，以便查找参数。

另外，一般通信设备的信号处理过程可以是黑盒子状态，有输入和输出数据就可以了。但是解析装置必须显示中间过程的所有数据。

因此，对于接收信号的处理来说，解析装置比通信装置的处理量要大很多，因此要求处理的速度更快、要求处理用的内存量更大。

对于移动通信空中接口数据的处理，由于协议算法繁杂、计算量大、计算速度要求高，通用计算硬件很难满足需要。因此一般通信装置，比如基站、手机，均使用专用大规模集成电路进行硬件处理，所有运算过程均在芯片中的黑盒子状态下完成。

解析装置因为需要中间结果数据，因此不可能使用专用大规模集成电路。为了保证计算速度和输出中间结果，传统的解析装置均采用可编程集成电路，比如FPGA(Field ProgrammableGate Array)等硬件手法来构成解析模块，以便实现高速解析功能。

但是，FPGA等集成电路的逻辑设计复杂，调试困难，因此解析装置的研发周期长，成本高。特别是，因为解析算法是用硬件实现的，因此对于协议的版本升级、网络的服务更新等，需要解析装置迅速跟进时，传统的解析装置不能满足。

发明内容

因此，本发明的目的是缩短移动通信系统空中接口协议解析器的开发周期，削减开发成本，提高对通信协议版本升级及网络服务更新的快速跟进能力，同时提高解析装置硬件设备的再利用率及维修作业的高速化。

为了实现上述目的，本发明提出以多CPU(中央处理器)计算系统构成解析装置硬件平台，使用并行计算技术以纯软件实现解析算法的高速复杂处理方法。

解析器由收集空中电波信号数据的数据收集模块、控制数据收集及数据存储及数据解析过程的控制模块、设定用户参数及显示结果的用户界面模块、对测试数据进行解析的数据解析模块构成的。解析器的硬件平台由多个处理器(CPU)的并列计算系统构成。

控制模块的特征是：使用并行运算手法将数据解算法分成多个工作进程，并将每个工作进程分配给数据解析模块的不同CPU处理。其硬件平台与解析模块的硬件平台一起构成多CPU并列处理系统。

控制模块的工作特征是：控制数据存储及控制数据解析进程的功能均由软件实现。

数据解析模块的特征是：其硬件平台由多个CPU构成。

数据解析模块的工作特征是：所有解析算法均由软件实现。

传统解析装置利用FPGA等可编程序集成电路实现的功能，由控制模块和解析模块实现。传统解析装置中由FPGA等可编程序集成电路完成的高速算法，由多个CPU基板分离成并列进程实现。数据收集模块由空中收取电波信号并写入存储模块，存储模块保管信号数据、用户参数、解析结果并提供暂存器，控制模块管理用户参数的输入、数据收集的实施、解析的实施、解析结果的显示，用户界面模块提供用户输入方式、结果显示方式，解析模块根据移动通信系统空中接口协议利用多个CPU并列实施信号数据的解析。

多CPU计算系统可以利用普通的集群计算机等通用计算系统改造，也可以设计专用集群或其他多CPU计算系统以便与射频模块方便连接。控制模块的CPU基板与解析模块的CPU基板之间最好用高速传输接口连接，比如Infiniband标准40Gbps传输借口。通用性强的系统设计可以使硬件平台的维修方便、低成本。

并行计算的算法可通过通用并行计算平台(比如MPI)或自行设计并行计算平台实现。

本发明的特点是：

●因为硬件的研发量减少，所以解析装置的研发时间总体减少，研发费用也随之减少。

●硬件平台由通用元器件构成，维修方便、成本低。

●对于通信协议的版本升级以及网络服务的更新，因为只需要单纯的软件版本升级而无需硬件改动，因此可以迅速跟进。

●单纯软件的更换或升级使得现有硬件可以继续使用，因此使用率增高、使用成本降低、也起到环保作用。

●因为解析算法是单纯由软件实现的，因此可以通过互联网等通信手段远程维护。

附图说明

图1本发明的系统实施示例，系统构成图

图2传统的移动通信系统协议解析装置示例，系统构成图

图3本发明的控制模块构造图

图4本发明的解析模块构造图

图5本发明的用户界面模块构造图

符号说明

1数据收集模块，含射频模块

2用户界面模块，用于用户输入和输出数据

3控制模块，由具有CPU的基板构成

4解析模块，由具有CPU的基板构成

5调节器开关，亦称为I/O(Input/Output)调节开关。在Ethernet标准中称HUB

具体实施方法

本发明的实施示例如图1所示。本示例中，数据收集模块1从空中电波中收集通信数据，因此也包含了射频(RF)模块。并且，从空中电波的模拟信号到数字信号的变换也在此模块中实现。用户界面模块2、控制模块3和解析模块4，将在下面说明。

用户界面模块2的硬件由键盘19、鼠标20及显示器21构成。图5是用户界面模块的构成图。输入输出处理部分22由软件构成。输入输出处理部分22通过显示器21向用户提供输入画面，并将解析结果显示在显示器21的画面上。用户通过键盘19以及鼠标20输入数据收集参数和数据解析参数(统称用户参数)并被写入数据存储器23，对于控制模块3的数据读取要求，也是由输入输出处理部分22处理的。通过显示器21显示解析结果时，输入输出处理部分22从存储器23读出解析结果数据，再根据用户指定的现实方式(如图、表、曲线等)显示解析结果。

控制模块3的硬件是由CPU基板构成，是解析装置的中心。图3是控制模块的软件构成图。数据写入管理部分10将从数据收集模块读来的数字信号数据写入硬盘11。CPU基板由PCI总线构成时，总线有被占用的可能性。这时数据写入管理部分将从数据收集模块读来的数据暂时保管在存储器，总线的写入周期到来时再将存储器的数据写入硬盘11。

数据读取管理部分12，从第一次接到读取指示开始，从硬盘11中解析数据的最初位置开始读取指定长度的数据，然后将读取的数据传递给解析进程管理部分16，并且纪录数据读取的当前位置。接到下一次读取指示时，从当前位置始读取指定长度的数据，然后将读取的数据传递给解析进程管理部分16，并且记录数据读取的最新当前位置。直到解析数据到达最终位置为止或者接到停止读取指示，以上操作反复进行。解析数据到达最终位置时，数据读取管理部分12向解析进程管理部分16发出解析数据完了通知。

解析进程管理部分16对解析过程进行管理。向数据读取管理部分12发出读取指示，并接受其读取的解析数据。然后根据解析数据和解析参数生成最初阶段的解析进程并分配给解析模块4的各个解析单元，然后向解析模块4发出解析指示的同时将解析数据和解析参数传给解析模块4。在解析过程中，等待解析模块4传回的中间结果。在中间结果传回后，根据结果生成下一阶段的解析进程，或将中间结果作为解析数据再次传给解析模块4或重新向数据读取管理部分12发出读取指示，并接受其读取的新数据。

解析结果读取部分14在解析模块4处于工作状态时待机，若用户界面模块2要求中间结果时则将中间结果传给用户界面模块2，否则待解析模块4解析终了时将解析结果数据传给用户界面模块2。

解析模块4以每个CPU为基础构成多个解析单元。图4是解析模块的构成图。每个解析单元18中含有各个解析阶段的解析算法程序。在控制模块3的进程管理部分16有解析指示时，通过输入输出接口(I/O)调节开关17接受指示，每个解析单元18接受相应的解析进程和解析数据及参数，并启动相应的解析算法程序实施数据解析。直到最终解析阶段为止，中间解析结果数据回传给控制模块3的进程管理部分16。最终解析阶段终了时，解析结果数据回传给控制模块3的解析结果读取部分14，并通知控制模块3解析终了。

Claims

1.一种移动通信系统空接口协议解析器，其特征是：由收集空中电波信号数据的数据收集模块、控制数据收集及数据存储及数据解析过程的控制模块、设定用户参数及显示结果的用户界面模块、对测试数据进行解析的数据解析模块构成的。解析器的硬件平台由多个处理器(CPU)的并列计算系统构成。

2.按照权利要求1所述的协议解析器，其控制模块的特征是：使用并行运算手法将数据解析算法分成多个工作进程，并将每个工作进程分配给数据解析模块的不同CPU处理。其硬件平台与解析模块的硬件平台一起构成多CPU并列处理系统。

3.按照权利要求1所述的协议解析器，其控制模块的工作特征是：控制数据存储及控制数据解析进程的功能均由软件实现。

4.按照权利要求1所属的协议解析器，其数据解析模块的特征是：其硬件平台由多个CPU构成。

5.按照权利要求1所述的协议解析器，其数据解析模块的工作特征是：所有解析算法均由软件实现。