CN117353837A - 一种lora设备射频压力测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种lora设备射频压力测试方法及系统，应用于至少一千个lora终端，包括以下步骤：通过待测lora设备向频谱分析仪发送lora射频信号，保存成功发送的lora射频信号的记录数据至待测lora设备的串口日志中，所述记录数据包括数据成功发送次数、功率和频率；根据频谱分析仪解析所述lora射频信号，得到所述lora射频信号的波形的最大功率值、中心频点以及数据获取次数；通过测试机对所述最大功率值和中心频点加入时间戳并保存；通过比较数据获取次数和数据成功发送次数，结合功率、频率以及时间戳分析lora射频信号发送的错误节点和错误原因。解决了常规挂机测试压力不够、通信异常时原因定位困难的问题。

Description

一种lora设备射频压力测试方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种lora设备射频压力测试方法及系统。

背景技术

lora射频部分是连接lora终端与网关的桥梁，一旦射频部分异常，会导致终端数据到不了网关及客户应用端，同时客户应用端下发的指令到网关后也不能下发到lora终端执行，所以射频部分工作的稳定性在lora通信过程中至关重要。

压力测试是针对lora射频的测试，一般是网关下挂几个到几十个不等的lora终端，终端与网关间持续进行数据交互，通过这种测试方法能检测lora通信全流程的稳定性，但由于陪测终端数量有限且数据发送间隔一般较长，与实际应用中成百上千个终端相比，常规的挂机压力显然已不能满足现场实际使用环境。同时挂机测试场景若出现通信异常等问题，很难排查是环境干扰所致还是设备本身问题，也容易将设备本身问题误判为环境干扰，而给产品留下质量隐患。

中国专利CN116506880A《智能网关lora基站自动化厂测方法、装置、设备及介质》公开了一种智能网关lora基站自动化厂测方法，采用简易工装制具直连衰减器，测试lora信号值，对测试lora模块进行通讯测试。然而该方法仅仅降低了lora射频测试的距离，且针对常规挂机压力，而无法模拟成千上百个终端的压力，同时当压力测试测到故障发生时，还需要进行定位，效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种lora设备射频压力测试方法及系统，通过将测试仪表与自动化脚本相结合，持续对lora设备进行大量数据发送的压力测试，并实时监测射频指标，实现对lora设备射频压力测试的全环节实时监测，解决了常规挂机测试压力不够、通信异常时原因定位困难的问题，减少问题定位耗费的人力、时间，提升研发效率。

本发明的技术方案是这样实现的：一方面，本发明提供了一种lora设备射频压力测试方法，所述方法应用于至少一千个lora终端，包括以下步骤：

S1，通过待测lora设备向频谱分析仪发送lora射频信号，保存成功发送的lora射频信号的记录数据至待测lora设备的串口日志中，所述记录数据包括数据成功发送次数、功率和频率；

S2，根据频谱分析仪解析所述lora射频信号，得到所述lora射频信号的波形的最大功率值、中心频点以及数据获取次数；

S3，通过测试机对所述最大功率值和中心频点加入时间戳并保存；

S4，通过比较数据获取次数和数据成功发送次数，结合功率、频率以及时间戳分析lora射频信号发送的错误节点和错误原因。

优选的，步骤S1包括：

通过测试机使用串口调试工具发送指令至待测lora设备，控制待测lora设备以固定的时间间隔持续发送固定频率和固定功率的lora射频信号，将待测lora设备的发送数据和发送记录保存至串口日志。

优选的，步骤S2包括：

将lora射频信号通过射频同轴线缆传输至频谱分析仪，所述频谱分析仪接收到lora射频信号后，解析分析所述lora射频信号的波形的最大功率值和中心频点，将频谱分析仪接收到的lora射频信号和lora射频信号获取记录保存至频谱分析仪的分析记录中。

优选的，测试机通过Python指令筛选频谱分析仪接收到的lora射频信号，所述Python指令流程为：

判断测试机是否连接频谱分析仪，是则读取当前lora射频信号的最大功率值和中心频点，否则提示连接频谱分析仪IP；

判断当前lora射频信号的最大功率值大小，当所述最大功率值不大于功率阈值时，丢弃当前lora射频信号，当所述最大功率值大于功率阈值时，比较当前lora射频信号的最大功率值和中心频点与上一次读取的lora射频信号的最大功率值和中心频点，相同则丢弃当前lora射频信号，不同则保存当前lora射频信号。

优选的，判断当前lora射频信号的最大功率值大小时，设定功率阈值为18dbm，通过所述功率阈值筛除频谱分析仪接收到的lora射频信号中的干扰信号。

优选的，步骤S3包括：

通过测试机对待测lora设备的发送数据和发送记录加入时间戳并保存，通过测试机对频谱分析仪的分析记录中的lora射频信号获取记录加入时间戳并保存。

优选的，步骤S4包括：

根据分析记录和串口日志统计频谱分析仪的数据获取次数和待测lora设备的串口日志中的数据成功发送次数，比较数据获取次数和数据成功发送次数的大小，判断待测lora设备发送射频信号是否出错，并进一步比较待测lora设备保存的发送文件和频谱分析仪保存的接收文件，分析lora射频信号发送的错误节点和错误原因。

优选的，当判断待测lora设备发送射频信号出错时，根据串口日志中保存的发送数据和分析记录中保存的lora射频信号获取记录的时间戳和发送时间间隔，定位lora射频信号发送出错的具体时间、该具体时间的lora射频信号的功率和频率，统计出待测lora设备的物理层的数据发送失败率。

优选的，根据待测lora设备的物理层的数据判断待测lora设备发送射频信号出错的具体节点，对所述具体节点进行故障排查并修复。

另一方面，本发明还提供了一种lora设备射频压力测试系统，所述系统应用于至少一千个lora终端，包括：

信号发送模块，用于通过待测lora设备向频谱分析仪发送lora射频信号，保存成功发送的lora射频信号的记录数据至待测lora设备的串口日志中，所述记录数据包括数据成功发送次数、功率和频率；

信号解析模块，用于根据频谱分析仪解析所述lora射频信号，得到所述lora射频信号的波形的最大功率值、中心频点以及数据获取次数；

时间戳记录模块，用于通过测试机对所述最大功率值和中心频点加入时间戳并保存；

错误分析模块，用于通过比较数据获取次数和数据成功发送次数，结合功率、频率以及时间戳分析lora射频信号发送的错误节点和错误原因。

本发明的一种lora设备射频压力测试方法及系统相对于现有技术具有以下

有益效果：

(1)通过将频谱分析仪与测试机相结合的方式，长时间对lora设备进行大量数据发送压力测试并实时监测射频指标，同时能排除环境中噪声干扰，能够对测试过程中的每一包数据发射功率、频率等重要射频参数进行保存和定量分析，解决了常规挂机测试压力不够、通信异常时原因定位困难等问题，减少问题定位耗费的人力、时间，提升研发效率；

(2)通过Python指令判断当前lora射频信号的最大功率值大小，筛除频谱分析仪接收到的lora射频信号中混杂的干扰数据，比较当前lora射频信号的最大功率值和中心频点与上一次读取的lora射频信号的最大功率值和中心频点，筛除重复数据的同时杜绝了有效数据被丢弃的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种lora设备射频压力测试方法流程图；

图2为本发明的一种lora设备射频压力测试系统结构图；

图3为本实施例的调试通过的Python指令示意图；

图4为本实施例的Python指令的输出结果图；

图5为本实施例的待测lora设备发送的串口日志示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

提供一种lora设备射频压力测试方法，所述方法应用于至少一千个lora终端，如图1所示，包括以下步骤：

S1，通过待测lora设备向频谱分析仪发送lora射频信号，保存成功发送的lora射频信号的记录数据至待测lora设备的串口日志中，所述记录数据包括数据成功发送次数、功率和频率；

S2，根据频谱分析仪解析所述lora射频信号，得到所述lora射频信号的波形的最大功率值、中心频点以及数据获取次数；

S3，通过测试机对所述最大功率值和中心频点加入时间戳并保存；

S4，通过比较数据获取次数和数据成功发送次数，结合功率、频率以及时间戳分析lora射频信号发送的错误节点和错误原因。

应说明的是：在loraWAN的技术标准中，终端设备通过lora无线传输报文给网关设备，网关设备通过解调之后，通过IP层通信方式，将该终端的报文传输给协议服务器，协议服务器处理完loraWAN协议之后，将应用层的数据传输到客户所需应用平台(SAAS平台、移动端APP等)，即实现了数据从终端到应用的一次输出过程。同时数据也可以通过相反的流程方向将数据从客户应用端发送到lora终端。

在这个数据传输过程中，lora射频部分是连接lora终端与网关的桥梁，一旦射频部分异常，会导致终端数据到不了网关及客户应用端，同时客户应用端下发的指令到网关后也不能下发到lora终端执行，所以射频部分工作的稳定性在lora通信过程中至关重要。

针对lora射频的测试有发射功率测试、频偏测试、接收灵敏度测试、法规测试，压力挂机测试等。压力挂机测试一般是网关下挂几个到几十个不等的lora终端，终端与网关间持续进行数据交互，通过这种测试方法能检测lora通信全流程的稳定性，但由于陪测终端数量有限且数据发送间隔一般较长，与实际应用中成百上千个终端相比，常规的挂机压力显然已不能满足现场实际使用环境。同时挂机测试场景若出现通信异常等问题，很难排查是环境干扰所致还是设备本身问题，也容易将设备本身问题误判为环境干扰，而给产品留下质量隐患。

常规压力测试仅仅在网关下挂不到一百个lora终端，而随着通信技术的日益发展，现行通信环境下实际应用时在网关下使用的lora终端数已达上百甚至上千，如果还是采用之前对几十个lora终端的压力测试，那么显然是不够的，因此本发明是针对于应用一千个lora终端的情况下的网关的压力测试。

而对于一千个lora终端，那么也意味着发送的lora射频信号和测试节点也会多得多，如果还采用以往的压力测试方法，先进行压力测试，出了故障再一个一个的进行单一变量对比排除，得到可能出现故障的部件，那样效率过低，不适用于本发明，因此本实施例采用频谱分析仪实时连接检测lora射频信号的异常，从而实时定位故障所在节点，提高测试效率。

步骤S1包括：

通过测试机使用串口调试工具发送指令至待测lora设备，控制待测lora设备以固定的时间间隔持续发送固定频率和固定功率的lora射频信号，将待测lora设备的发送数据和发送记录保存至串口日志。

应说明的是：待测lora设备的射频接口通过射频同轴线连接至频谱分析仪射频输入端；测试机通过串口线连接待测lora设备，控制待测lora设备发送lora射频信号；测试机通过网线或者USB线连接频谱分析仪，通过测试脚本及仪表指令实时获取频谱分析仪监测到的射频波形信息，并保存到测试机本地。

通过串口线连接lora待测设备终端或者网关，串口调试工具通过指令控制lora待测设备以固定的时间间隔持续发送固定频率、固定功率的lora射频信号，可根据实际情况分别对高中低频率、高中低功率进行压力测试。

步骤S2包括：

将lora射频信号通过射频同轴线缆传输至频谱分析仪，所述频谱分析仪接收到lora射频信号后，解析分析所述lora射频信号的波形的最大功率值和中心频点，将频谱分析仪接收到的lora射频信号和lora射频信号获取记录保存至频谱分析仪的分析记录中。

测试机通过Python指令筛选频谱分析仪接收到的lora射频信号，所述Python指令流程为：

判断测试机是否连接频谱分析仪，是则读取当前lora射频信号的最大功率值和中心频点，否则提示连接频谱分析仪IP；

判断当前lora射频信号的最大功率值大小，当所述最大功率值不大于功率阈值时，丢弃当前lora射频信号，当所述最大功率值大于功率阈值时，比较当前lora射频信号的最大功率值和中心频点与上一次读取的lora射频信号的最大功率值和中心频点，相同则丢弃当前lora射频信号，不同则保存当前lora射频信号。

判断当前lora射频信号的最大功率值大小时，设定功率阈值为18dbm，通过所述功率阈值筛除频谱分析仪接收到的lora射频信号中的干扰信号。

应说明的是：lora射频信号通过射频同轴线缆传输到频谱分析仪，频谱分析仪接收到射频信号后解析波形的最大功率值和中心频点等参数；

测试机通过网线连接频谱分析仪，通过待测lora设备的IP连接频谱分析仪，再通过指令实时获取频谱分析仪抓取波形的功率、频点信息添加详细时间戳保存至本地；

将波形的功率、频点信息添加详细时间戳保存至本地之前，要先经过Python指令流程的筛选：

首先，判断测试机是否连接频谱分析仪，如果连接了频谱分析仪，就读取当前lora射频信号的最大功率值和中心频点，并判断当前lora射频信号的最大功率值大小，否则提示测试机连接频谱分析仪IP；

判断当前lora射频信号的最大功率值大小，当最大功率值不大于功率阈值时，丢弃当前lora射频信号，当最大功率值大于功率阈值时，比较当前lora射频信号的最大功率值和中心频点与上一次读取的lora射频信号的最大功率值和中心频点，相同则丢弃当前lora射频信号，不同则保存当前lora射频信号。

判断当前lora射频信号的最大功率值大小时，设定功率阈值为18dbm，通过功率阈值筛除频谱分析仪接收到的lora射频信号中的干扰信号。

为避免外部干扰信号耦合进频谱仪而引入干扰数据，设置一个功率阈值，超过这个功率阈值的数据才会被保存，低于功率阈值的数据丢弃。例如测试机通过控制待测lora设备发送20dbm功率的射频信号，经过射频线缆到频谱仪的值一般会在20dbm左右(频谱仪提前补偿线缆衰减)，而其它信号是通过电磁波辐射进频谱仪输入端，功率值会小很多(一般在0dbm以下)，此时本实施例将功率阈值设定在18dbm，那么干扰数据就会被丢弃。

在比较当前lora射频信号的最大功率值和中心频点与上一次读取的lora射频信号的最大功率值和中心频点时，在串口脚本指令中可设置读取频谱仪数据的时间间隔，为了抓取设备发出的每一包射频数据，时间设置要远小于待测lora设备的发包频率，那么一包数据的波形信息就可能被重复抓取，此时通过与上一次抓取的lora射频信号数据中的功率值、中心频点比较，若两个值均相同，则判断本次数据为重复抓取，数据丢弃。loraWan通信中，一般使用8个上行频点随机发送，最大发送功率值获取时保留了最大精度(本测试方案保留了小数点后10位)，即使先后2次发送频点相同，但最大功率也基本不可能完全相同，杜绝了有效数据被丢弃的情况。

步骤S3包括：

通过测试机对待测lora设备的发送数据和发送记录加入时间戳并保存，通过测试机对频谱分析仪的分析记录中的lora射频信号获取记录加入时间戳并保存。

步骤S4包括：

根据分析记录和串口日志统计频谱分析仪的数据获取次数和待测lora设备的串口日志中的数据成功发送次数，比较数据获取次数和数据成功发送次数的大小，判断待测lora设备发送射频信号是否出错，并进一步比较待测lora设备保存的发送文件和频谱分析仪保存的接收文件，分析lora射频信号发送的错误节点和错误原因。

当判断待测lora设备发送射频信号出错时，根据串口日志中保存的发送数据和分析记录中保存的lora射频信号获取记录的时间戳和发送时间间隔，定位lora射频信号发送出错的具体时间、该具体时间的lora射频信号的功率和频率，统计出待测lora设备的物理层的数据发送失败率。

根据待测lora设备的物理层的数据判断待测lora设备发送射频信号出错的具体节点，对所述具体节点进行故障排查并修复。

应说明的是：通过排除压力测试中环境干扰因素，能够对测试过程中每一包数据的发射功率、频率等重要射频参数进行保存和定量分析，数据发送间隔时间、发送频率、发送功率等参数自主可控，减少陪测设备简化测试环境，增加了射频部工作压力，弥补常规挂机测试的不足。

另一方面，本发明还提供了一种lora设备射频压力测试系统，所述系统应用于至少一千个lora终端，如图2所示，所述系统包括：

信号发送模块，用于通过待测lora设备向频谱分析仪发送lora射频信号，保存成功发送的lora射频信号的记录数据至待测lora设备的串口日志中，所述记录数据包括数据成功发送次数、功率和频率；

信号解析模块，用于根据频谱分析仪解析所述lora射频信号，得到所述lora射频信号的波形的最大功率值、中心频点以及数据获取次数；

时间戳记录模块，用于通过测试机对所述最大功率值和中心频点加入时间戳并保存；

错误分析模块，用于通过比较数据获取次数和数据成功发送次数，结合功率、频率以及时间戳分析lora射频信号发送的错误节点和错误原因。

如图3所示，是本实施例的调试通过的Python指令示意图，实现了以下功能：

实现了与罗德施瓦茨FSV13频谱分析仪的通信连接；

实时读取频谱仪射频信号波形的最大功率值、中心频率值；

将读取到的功率值、中心频率值保存到本地TXT文档；

可设定最大功率阈值，低于阈值的数据丢弃，大于阈值的数据才会保存；

与上次读取的数据比对，相同则判定为重复数据，不同则保存；

设定数据读取频率，单位s，设置为0时为实时读取；

保存数据时，加详细时间戳，便于做数据对比与定位分析。

该Python指令的输出结果如图4所示，左侧为详细时间戳，右侧为中心频率和最大功率值；

待测lora设备发送的串口日志如图5所示，发送日志与频谱分析仪读取数据的日志时间一一对应，方便数据核对及发送失败时间的计算定位；同时，通过查询对比的数据的频率与功率值，能反应出lora设备在长时间大量发送数据后射频信号质量的稳定性状况。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种lora设备射频压力测试方法，其特征在于，所述方法应用于至少一千个lora终端，包括以下步骤：

S1，通过待测lora设备向频谱分析仪发送lora射频信号，保存成功发送的lora射频信号的记录数据至待测lora设备的串口日志中，所述记录数据包括数据成功发送次数、功率和频率；

S2，根据频谱分析仪解析所述lora射频信号，得到所述lora射频信号的波形的最大功率值、中心频点以及数据获取次数；

S3，通过测试机对所述最大功率值和中心频点加入时间戳并保存；

S4，通过比较数据获取次数和数据成功发送次数，结合功率、频率以及时间戳分析lora射频信号发送的错误节点和错误原因。

2.如权利要求1所述的lora设备射频压力测试方法，其特征在于，步骤S1包括：

通过测试机使用串口调试工具发送指令至待测lora设备，控制待测lora设备以固定的时间间隔持续发送固定频率和固定功率的lora射频信号，将待测lora设备的发送数据和发送记录保存至串口日志。

3.如权利要求2所述的lora设备射频压力测试方法，其特征在于，步骤S2包括：

将lora射频信号通过射频同轴线缆传输至频谱分析仪，所述频谱分析仪接收到lora射频信号后，解析分析所述lora射频信号的波形的最大功率值和中心频点，将频谱分析仪接收到的lora射频信号和lora射频信号获取记录保存至频谱分析仪的分析记录中。

4.如权利要求3所述的lora设备射频压力测试方法，其特征在于，测试机通过Python指令筛选频谱分析仪接收到的lora射频信号，所述Python指令流程为：

判断测试机是否连接频谱分析仪，是则读取当前lora射频信号的最大功率值和中心频点，否则提示连接频谱分析仪IP；

判断当前lora射频信号的最大功率值大小，当所述最大功率值不大于功率阈值时，丢弃当前lora射频信号，当所述最大功率值大于功率阈值时，比较当前lora射频信号的最大功率值和中心频点与上一次读取的lora射频信号的最大功率值和中心频点，相同则丢弃当前lora射频信号，不同则保存当前lora射频信号。

5.如权利要求4所述的lora设备射频压力测试方法，其特征在于，判断当前lora射频信号的最大功率值大小时，设定功率阈值为18dbm，通过所述功率阈值筛除频谱分析仪接收到的lora射频信号中的干扰信号。

6.如权利要求2所述的lora设备射频压力测试方法，其特征在于，步骤S3包括：

通过测试机对待测lora设备的发送数据和发送记录加入时间戳并保存，通过测试机对频谱分析仪的分析记录中的lora射频信号获取记录加入时间戳并保存。

7.如权利要求6所述的lora设备射频压力测试方法，其特征在于，步骤S4包括：

根据分析记录和串口日志统计频谱分析仪的数据获取次数和待测lora设备的串口日志中的数据成功发送次数，比较数据获取次数和数据成功发送次数的大小，判断待测lora设备发送射频信号是否出错，并进一步比较待测lora设备保存的发送文件和频谱分析仪保存的接收文件，分析lora射频信号发送的错误节点和错误原因。

8.如权利要求7所述的lora设备射频压力测试方法，其特征在于，当判断待测lora设备发送射频信号出错时，根据串口日志中保存的发送数据和分析记录中保存的lora射频信号获取记录的时间戳和发送时间间隔，定位lora射频信号发送出错的具体时间、该具体时间的lora射频信号的功率和频率，统计出待测lora设备的物理层的数据发送失败率。

9.如权利要求8所述的lora设备射频压力测试方法，其特征在于，根据待测lora设备的物理层的数据判断待测lora设备发送射频信号出错的具体节点，对所述具体节点进行故障排查并修复。

10.一种lora设备射频压力测试系统，其特征在于，所述系统应用于至少一千个lora终端，包括：

信号发送模块，用于通过待测lora设备向频谱分析仪发送lora射频信号，保存成功发送的lora射频信号的记录数据至待测lora设备的串口日志中，所述记录数据包括数据成功发送次数、功率和频率；

信号解析模块，用于根据频谱分析仪解析所述lora射频信号，得到所述lora射频信号的波形的最大功率值、中心频点以及数据获取次数；

时间戳记录模块，用于通过测试机对所述最大功率值和中心频点加入时间戳并保存；

错误分析模块，用于通过比较数据获取次数和数据成功发送次数，结合功率、频率以及时间戳分析lora射频信号发送的错误节点和错误原因。