CN111314002B - 无线设备全方位覆盖性能自动测试系统 - Google Patents

Abstract

一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统，包括箱体、全向天线、可水平转动的待侧设备放置转盘、控制器、信道模拟仿真装置、交换机、测试服务器以及交互设备。本发明解决了测试场地问题，以及手工干预带来的人力不足问题，从繁杂机械以及量大的手工测试中解放出来，同时，测试可自动进行，不需要任何辅助设备，缩短了测试时间，提升了测试稳定性，测试结果不容易受到天气和温度的影响，接近真实结果。

Description

无线设备全方位覆盖性能自动测试系统

技术领域

本发明涉及信号测试技术领域，尤其涉及一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统。

背景技术

当前要测试一款无线设备(例如无线路由器、平板、手机与无线网卡)的无线信号的真实覆盖性能，找出速率(Rate)和范围(Range)的对应关系(RvR),一般需要去找一块没有无线干扰的空旷场地并将手动设备放置在不同位置和不同的角度来测试对应的吞吐量。实际测试发现这个任务已经变得越来越难以完成，存在的问题如下：

1.空旷场地难找。城市化和信息化进程的推进，在城市已经很难找到一块空旷平坦的没有信号干扰的场地了，往往只能去车库、湖边、海边甚至公墓了。车库中来往车辆干扰，湖边海边风大以及受天气影响导致结果不稳定，公墓场所的阴森气氛让人很难安静下来测试，特别是由于测试量大以及白天的一些干扰，往往还要晚上测试。

2.测试量太大。要准确绘制出无线设备全部的速率和覆盖范围的曲线图需要大量的数据，距离上需要从0.5米到200米每10米测试一次，方向上需要0度到360度每30度测试一次，有不同的协议模式、带宽、终端类型以及上下行要测，这样综合起来测试量往往需要以周来计算的。

3.测试不稳定。极容易收到天气和温度的影响，以及手工放置的精度也会使测试结果的重复性不高。

4.测试环境架设复杂，需要大量的人力和物力。由于这些空旷场地，没有电源，需要携带UPS电源。此外还有对应的推车和辅助设备，架设复杂费时，架设好后，需要多人配合，耗时耗力的完成这个枯燥的测试，夏天要遭受野外蚊虫叮咬，冬天遭受寒风刺骨，苦不堪言！往往由于测试结果的不稳定，最后发现测试结果常常不符合逻辑推理，更要遭受领导和其他审核人员的质问，常常为了证明结果的真实性还得再补测部分场景。

因此，按常规做法通常只能测试部分的典型场景，比如按照距离每50米的步长、角度90度的组合来测试，即使精简后测试量还是非常大，测试出来的结果也不能全方位的评估无线设备的覆盖性能。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，提供一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体内具有相互独立的信号屏蔽腔以及控制设备容纳腔，所述信号屏蔽腔内具有用于连接待测设备的待测设备连接口；

全向天线和可水平转动的待测设备放置转盘，所述全向天线和待测设备放置转盘均设于信号屏蔽腔内；

设于控制设备容纳腔内的控制器、信道模拟仿真装置、交换机和测试服务器，所述控制器、信道模拟仿真装置以及测试服务器均与所述交换机连接，所述控制器与所述待测设备放置转盘连接，所述信道模拟仿真装置与测试服务器以及全向天线连接，所述测试服务器与待测设备连接口连接；以及

用于供用户访问所述测试服务器上的测试软件的交互设备；

所述测试软件供用户进行参数配置，根据用户配置的参数由所述测试服务器生成测试模拟数据，使待测设备通过向全向天线以及信道模拟仿真装置发射该测试模拟数据和或接收该测试模拟数据，在此过程中，通过控制器控制待测设备放置转盘转动，以模拟信号不同的方向，并通过信道模拟仿真装置模拟信号在传输路径中的衰减情况，最后通过返回测试服务器的测试模拟数据生成测试报告。

所述全向天线固定于所述信号屏蔽腔的侧壁上，所述待测设备放置转盘水平转动设于底座上，所述底座与全向天线的距离可调。

所述信号屏蔽腔的底部设有用于调节所述底座与全向天线的距离的导轨，所述底座滑动设于所述导轨上。

所述箱体的底部设有供箱体水平的移动部件，所述信号屏蔽腔与控制设备容纳腔上下布置，该信号屏蔽腔的内壁上设有吸波材料层。

通过控制待测设备以及测试服务器上的网卡进行带宽和信道的自动切换。

所述信道模拟仿真装置为可调信号衰减器或者信道仿真器，或者由可调信号衰减器与信道仿真器串联构成。

所述测试服务器包括第一计算机以及第二计算机，所述第一计算机与所述待测设备连接口以及交换机连接，所述第二计算机与所述信道模拟仿真装置以及交换机连接，所述测试软件设于所述第一计算机上。

所述第二计算机通过桥接器与所述信道模拟仿真装置连接。

所述第一计算机通过路由器与所述信道模拟仿真装置连接。

所述箱体上设有供所述交互设备远程访问所述测试软件的网络接口，所述网络接口设于所述箱体上，并与所述交换机连接，所述网络接口与外部网络连接。

本发明测试系统通过信号屏蔽腔仿真和模拟了真实的空旷无干扰环境，解决了测试场地问题，并且可以程控待测设备放置转盘以模拟信号的方向性以及程控信道模拟仿真装置以模拟信号在传输路径中的衰减情况(模拟距离)，解决手工干预带来的人力不足问题，从繁杂机械以及量大的手工测试中解放出来，同时，系统内的各装置都固定在箱体内，用户只需放入待测设备，然后访问测试软件进行配置，即可进行自动测试，不需要任何辅助设备，缩短了测试时间，提升了测试稳定性，测试结果不容易受到天气和温度的影响，接近真实结果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明正常模式示意图；

图3为本发明桥接模式示意图；

图4为本发明手机模式示意图；

图5为从不同的距离模拟下看方向性的示意图；

图6为从不同的方向上看距离模拟情况的示意图。

具体实施方式

如图1-4所示，一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统，包括箱体1100、待测设备放置转盘1200、全向天线1300、网络接口1400、控制器1500、信道模拟仿真装置1600、交换机1700、测试服务器1800以及交互设备1900。

箱体1100内具有相互独立的信号屏蔽腔A以及控制设备容纳腔B，信号屏蔽腔A内具有用于连接待测设备2的待测设备连接口，通过信号屏蔽腔A仿真和模拟真实的空旷无干扰环境。箱体1100上设有两个门，可以分别打开或者关闭两个腔。

待测设备放置转盘1200和全向天线1300均设于信号屏蔽腔A内，待测设备放置转盘1200可水平转动，用于模拟角度(方向)。

全向天线1300位于待测设备放置转盘1200的一侧，在水平面的辐射图几乎是圆形，在各个方向上增益、辐射以及接收是一样的，只需一个转盘转动待测设备2即可。

控制器1500、信道模拟仿真装置1600、交换机1700以及测试服务器1800设于控制设备容纳腔B内，控制器1500、信道模拟仿真装置1600以及测试服务器1800均与交换机1700连接，控制器1500与待测设备放置转盘1200连接，信道模拟仿真装置1600与全向天线1300以及测试服务器1800连接，信道模拟仿真装置1600可以模拟距离，测试服务器1800与待测设备连接口连接，测试服务器1800上安装有测试软件。

交互设备1900用于供用户访问测试服务器1800上的测试软件，从而进行测试。

其中，测试软件供用户进行参数配置，根据用户配置的参数由测试服务器1800生成测试模拟数据，使待测设备2通过全向天线1300以及信道模拟仿真装置1600发射该测试模拟数据和或接收该测试模拟数据，在此过程中，通过控制器1500控制待测设备放置转盘1200转动，以自动模拟信号不同的方向，以及通过信道模拟仿真装置1600模拟信号在传输路径中的衰减情况，最后通过返回测试服务器1800的测试模拟数据生成测试报告。

根据待测设备2对模拟数据的发送和接收能力，可以得到数据在各个方向上能传输的距离远近以及在各个方向距离上传输的速率值，即覆盖性能(不同覆盖距离和覆盖角度下的吞吐量)，该覆盖性能通过测试报告进行呈现。参见图5以及图6，图5主要是从不同的距离模拟下看方向性，如果方向性好，会更趋近于圆形，图6是从不同的方向上看距离模拟的情况，在该图中，x轴代表衰减强度，模拟的是距离，y轴代表速率，代表的是性能。

测试时，用户将待测设备2设置于待测设备放置转盘1200上，并将待测设备2的网线以及电源线与待测设备连接口连接，通过交互设备1900访问测试服务器1800上的测试软件,通过该测试软件对各测试参数进行配置，配置完成后启动测试，测试过程中，测试软件对待测设备放置转盘1200以及信道模拟仿真装置1600进行控制，测试服务器1800生成测试模拟数据，待测设备2通过向全向天线1300以及信道模拟仿真装置1600发射该测试模拟数据和或接收该测试模拟数据，即可以在测试中使待测设备2单向发射或者接收该测试模拟数据，也可以既发射也接收测试模拟数据，从而对待测设备2的覆盖性能进行测试，最后测试模拟数据返回测试服务器1800，进而生成测试报告，用户可以在测试软件进行查看。

本发明测试系统通过信号屏蔽腔仿真和模拟了真实的空旷无干扰环境，解决了测试场地问题，并且可以程控待测设备放置转盘以模拟信号的方向性以及程控信道模拟仿真装置以模拟信号在传输路径中的衰减情况(模拟距离)，解决手工干预带来的人力不足问题，从繁杂机械以及量大的手工测试中解放出来，同时，系统内的各装置都固定在箱体内，用户只需放入待测设备，然后访问测试软件进行配置，即可进行自动测试，不需要任何辅助设备，缩短了测试时间，提升了测试稳定性，测试结果不容易受到天气和温度的影响，接近真实结果。

在本实施例中，为了便于箱体1100移动，如图1所示，箱体1100的底部设有供箱体1100水平移动的移动部件1110。移动部件1110可以采用带刹车装置的万向滚轮。

箱体1100上可以设置分别为信号屏蔽腔A以及控制设备容纳腔B进行通风的通风口。

在本实施例中，信号屏蔽腔A与控制设备容纳腔B上下布置，信号屏蔽腔A以及控制设备容纳腔B的侧面分别设置了接口组(包含视频线接口，网线接口、串口线接口、USB接口以及电源线接口)，上述待测设备连接口包含在信号屏蔽腔A内的接口组中，测试服务器1800通过上述两个接口组与待测设备2连接，信道模拟仿真装置1600通过上述两个接口组与全向天线1300连接。

信号屏蔽腔A的内壁上设有吸波材料层。

为了便于观察内部情况，信号屏蔽腔A内还可以设置摄像头、照明灯。

在本实施例中，全向天线1300通过天线支架固定于信号屏蔽腔A的侧壁上，待测设备放置转盘1200水平转动设于底座1210上，底座1210与全向天线1300的距离可调，用户通过调节距离可以将待测设备2摆放在合适的位置，当然，也可以用来模拟距离，距离的模拟主要通过信道模拟仿真装置1600。

较佳地，全向天线1300为多根，构成全向天线组，在本实施例中，全向天线1300为四根。

具体地，信号屏蔽腔A的底部设有用于调节底座1210与全向天线1300的距离的导轨1220，底座1210滑动设于导轨1220上，用户可以通过导轨1220手工调节底座1210在导轨1220上的位置。

待测设备放置转盘1200由舵机驱动，该舵机固定在底座1210上，控制器1500为具有网络功能的舵机控制器，该舵机控制器对舵机进行控制，从而控制待测设备放置转盘1200转动。

待测设备放置转盘1200上设有夹具以及穿线孔，夹具用于固定待测设备2，穿线孔用于穿插待测设备2的电源线和网线，穿线孔位于转盘1200中心位置，同时以防线缆缠绕，再与接口组连接。

在本实施例中，信道模拟仿真装置1600为可调信号衰减器或者信道仿真器，或者由可调信号衰减器与信道仿真器串联构成。

在本实施例中，测试服务器1800包括第一计算机1810以及第二计算机1820。第一计算机1810以及第二计算机1820上可以设置多块网卡，第一计算机1810通过网卡与接口组的待测设备连接口连接，并通过网卡和网线与交换机1700连接，第二计算机1820通过无线网卡以及射频馈线与信道模拟仿真装置1600连接，并通过网卡和网线与交换机1700连接，信道模拟仿真装置1600通过接口组与全向天线1300连接。

这里的射频馈线是为了将全向天线延长进控制设备容纳腔B，并与无线网卡连接，同时，串联信道模拟仿真装置1600，无线网卡上带天线接口端子。

测试软件设于第一计算机1810上，可以总领整个系统，协调各设备密切协作，通过发送各种指令，控制各个设备的运行，第二计算机1820上则安装有辅助程序，可以根据来自第一计算机1810的指令，执行相应的操作。如接收测试模拟数据、发送测试模拟数据，检测其上的网卡连接状态，开启/关闭网卡，检测信号强度。

较佳地，箱体1100上设有供交互设备1900远程访问测试软件的网络接口1400，网络接口1400设于箱体1100上，并与交换机1700连接，外部网络可以接入该网络接口1400,在第一计算机1810或第二计算机1820上，连接交换机1700的有线网卡，经过设置使其拥有两个IP地址，就能将网卡同时置身于箱体内的子网和外接网络。设置方法为，网卡属性中修改TCP/IP设置，添加额外的IP地址和对应的网关地址。

在常用模式(Normal Mode)下，可以对无线路由器进行测试。

以待测设备2发射数据为例，如图2所示，第一计算机1810产生的测试模拟数据从其网卡发出，经过待测设备2将信号发射出去，在信号屏蔽腔A中，由全向天线1300接收，然后通过射频馈线送到信道模拟仿真装置1600，经过信道模拟仿真装置1600的仿真模拟，再送到第二计算机1820的网卡。至此数据过程结束，然后计算整个路径中的传输速率。反之，数据流反转流向，则是待测设备2接收数据的完整过程。

为了应对普通无线网卡链接速率达不到待测设备2最高速率的情况，本发明还可以进行桥接模式(Bridge Mode)，在桥接模式中，第二计算机1820通过桥接器1821、射频馈线与信道模拟仿真装置1600连接，参见图3。

以待测设备2发射数据为例，第一计算机1810产生的测试模拟数据从其网卡发出，经过待测设备2将信号发射出去，在信号屏蔽腔A中，由全向天线1300接收，然后通过射频馈线送到信道模拟仿真装置1600，经过信道模拟仿真装置1600的仿真模拟，再送到桥接器1821，经过桥接最终送到第二计算机1820的网卡。至此数据过程结束，然后计算整个路径中的传输速率。反之，数据流反转流向，则是待测设备2接收数据的完整过程。

此外，本发明还可以进行手机模式(Pad/Phone Mode)，通常用来测试手机、PAD、机顶盒等手持终端、小型家电和其他设备，解决这些设备的测试问题，而传统的系统只能对路由器进行测试。在手机模式中，第一计算机1810还通过路由器1811、射频馈线与信道模拟仿真装置1600连接，参见图4。

以待测设备2接收数据为例，第一计算机1810产生的测试模拟数据从其网卡发出，经过路由器1811，然后到达信道模拟仿真装置1600，而后传输给信号屏蔽腔A中的全向天线1300，由天线将数据发射出去，待测设备2接收该数据，第一计算机1810可以根据自己所发并送达的数据或所发数据(取决于通信协议类别)计算出传输速率，得到性能指标，或者，待测设备2也可以将数据发送回第一计算机1810。至此数据过程结束，然后计算整个路径中的传输速率。反之，数据流反转流向，则是待测设备2的发射数据的完整过程。

具体地，第一计算机1810上安装有两块网卡，第二计算机1820上安装有两块网卡，其中一块为带天线接口端子的PCI-E网卡，第一计算机1810以及第二计算机1820上均安装有WIN10操作系统。

具体地，参数配置是指待测设备参数配置以及环境参数配置。环境参数配置包括转台参数配置、信道模拟仿真装置参数配置、第一计算参数配置、第二计算参数配置。

参数配置完成后，用户通过测试软件对系统环境进行检查，以确保转台、信道模拟仿真装置、第一计算以及第二计算网络状态正常，检查完成后，用户可以添加测试项，启动测试，在测试过程中，用户也可以进行停止测试、查看当前系统测试状态或者运行测试报告等操作，也可以查看历次测试报告。

运行测试报告，报告会依照运行进度实时对如下数据进行更新：

Status,当前测试项的状态。

TurnTable,当前测试项的转台角度。

Attenuation,当前测试项的衰减值。

Progress，当前测试项的测试进度。

Elapsed，当前测试项花费时间，单位分钟。

Remaining,当前测试项完成预计还需要的时间，单位分钟。

Time Begin,当前测试项开始时间。

Estimate Time End，当前测试项预计完成时间。

较佳地，为了简化操作，本发明的测试软件还提供了快速模式和全面模式，供用户选择。快速模式迅速启动不需校准，自定义想要的特定几个角度与衰减和信道模型，方便在调试的时候定位拐点和有盲点的几个角度反复调试和验证，从而节省时间，提高效率。全面模式就是按照步长设置好角度与衰减的起始值，启动校准，全面的测试出待测设备的无线信号覆盖性能。

在本实施例中，测试软件可以通过控制待测设备2以及测试服务器1800上的网卡进行带宽和信道的自动切换。市面上类似测试设备都只能测试一个带宽下的一个信道，需要手动来切换到其他带宽和信道下再继续测试，但是通常至少要测试最小带宽和最大带宽以及信道的高中低典型频道，当一个信道测完后，无人值守时间就会被浪费，没有达到时间的最大化利用。

以常用模式(Normal Mode)下，待测设备2发射数据为例，通过控制待测设备2和第二计算机1820上的网卡实现带宽和信道的自动切换。

交互设备1900可以由与第一计算机1810直接连接的鼠标、键盘以及显示器构成，也可以为通过互联网与上述网络接口连接以访问第一计算机1810上的测试软件的远程终端，如手机、平板电脑或者计算机。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体内具有相互独立的信号屏蔽腔以及控制设备容纳腔，所述信号屏蔽腔与控制设备容纳腔上下布置，所述信号屏蔽腔内具有用于连接待测设备的待测设备连接口；

全向天线和可水平转动的待测设备放置转盘，所述全向天线和待测设备放置转盘均设于信号屏蔽腔内；

设于控制设备容纳腔内的控制器、信道模拟仿真装置、交换机和测试服务器，所述控制器、信道模拟仿真装置以及测试服务器均与所述交换机连接，所述控制器与所述待测设备放置转盘连接，所述信道模拟仿真装置与测试服务器以及全向天线连接，所述测试服务器与待测设备连接口连接；以及

用于供用户访问所述测试服务器上的测试软件的交互设备；

所述测试软件供用户进行参数配置，根据用户配置的参数由所述测试服务器生成测试模拟数据，使待测设备通过向全向天线以及信道模拟仿真装置发射该测试模拟数据和或接收该测试模拟数据，在此过程中，通过控制器控制待测设备放置转盘转动，以模拟信号不同的方向，并通过信道模拟仿真装置模拟信号在传输路径中的衰减情况，最后通过返回测试服务器的测试模拟数据生成测试报告；

所述全向天线固定于所述信号屏蔽腔的侧壁上，所述待测设备放置转盘水平转动设于底座上，所述底座与全向天线的距离可调；

所述箱体的底部设有供箱体水平移动的移动部件。

2.根据权利要求1所述的一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统，其特征在于，所述信号屏蔽腔的底部设有用于调节所述底座与全向天线的距离的导轨，所述底座滑动设于所述导轨上。

3.根据权利要求2所述的一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统，其特征在于，所述信号屏蔽腔的内壁上设有吸波材料层。

4.根据权利要求3所述的一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统，其特征在于，通过控制待测设备以及测试服务器上的网卡进行带宽和信道的自动切换。

5.根据权利要求4所述的一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统，其特征在于，所述信道模拟仿真装置为可调信号衰减器或者信道仿真器，或者由可调信号衰减器与信道仿真器串联构成。

6.根据权利要求5所述的一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统，其特征在于，所述测试服务器包括第一计算机以及第二计算机，所述第一计算机与所述待测设备连接口以及交换机连接，所述第二计算机与所述信道模拟仿真装置以及交换机连接，所述测试软件设于所述第一计算机上。

7.根据权利要求6所述的一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统，其特征在于，所述第二计算机通过桥接器与所述信道模拟仿真装置连接。

8.根据权利要求7所述的一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统，其特征在于，所述第一计算机通过路由器与所述信道模拟仿真装置连接。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种无线设备全方位覆盖性能自动测试系统，其特征在于，所述箱体上设有供所述交互设备远程访问所述测试软件的网络接口，所述网络接口设于所述箱体上，并与所述交换机连接，所述网络接口与外部网络连接。

Images