CN1878095A - 测试无线传输性能的装置及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测试无线传输性能的系统及方法。所述系统包括测试仪、第一设备和第二设备；所述测试仪的一个接口输出到第一设备，第一设备通过空口与第二设备通信，第二设备的接口自环；所述测试仪的另一个接口接收第一设备输出的信号；基于所述系统便可以方便地进行传输性能测试。本发明的实现使得在BS和SS相隔较远的情况下，仅使用同一台通用测试仪器便可以实现空口吞吐量和时延测试。有效克服了通用网络测试仪器无法进行外场空口吞吐量和时延测试的问题，同时，还可以有效降低了空口传输性能的测试成本。

Description

测试无线传输性能的装置及实现方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种测试无线传输性能的装置及实现方法。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，针对相应的网络或网络设备的业务传输性能的测试变得日益重要，尤其是针对无线通信系统中空口传输性能的测试越来越重要。所述的空口传输性能主要包括：针对空口的吞吐量的测试，以及针对空口的时延的测试，等等。

所述的吞吐量(Throughput)是指在输入帧没有被设备丢弃条件下的最大速率。该指标能帮助我们了解设备能支持的实际最大速率。测试网络或网络设备吞吐量时应该对帧长分类遍历测试。对那些同时能支持桥接和路由的设备，要分开测试桥接数据和路由数据。

吞吐量的测量单位是每秒输入帧的字节数、每秒的bit(比特)数。

目前的SMB(网络性能测试仪器)的SmartApplications(一种基于SMB的性能测试软件)是能够进行吞吐量测试的软件，它需要和SMB配合使用。并采用尝试的方法进行吞吐量测试。

通常，一个测试需要包括多次尝试。每次尝试都会返回一段信息。每次尝试具体包括以下的步骤：

1、如果被测试设备是路由器，给测试设备输入口发送路由更新信息，并等待2秒钟以确保路由已经被设定；

2、给被测试设备输出口发送学习帧并等待2秒钟，以确保信息已被学习。比如桥接学习帧设置的源地址就和用于测试帧要去目的地址一致，以便测试帧能找到正确的目的地址。其它协议的学习帧目的也差不多类似，就是给被测设备一个地址解析表；

3、进行尝试，并进行设定时间的等待，确保残留帧被接收，以及被测试设备重新稳定。

采用SmartApplication的测试过程是：固定长度的帧从测试仪的一个或多个源端口发出，通过被测系统，到达测试仪的目的端口。如果出现帧丢失，将负载减小，重新测试。如果下一次尝试没有出现帧丢失，将负载增加，重新测试。继续这种二分查找，直到测出没有丢包的最大速率。

对网络性能的测量还包括针对时延的测量，所述的时延对于不同的设备而言，其具有不同的含义，下面将分别进行说明。

其中，对于存储转发设备来说，时延的含义如下：

从输入帧的最后一个bit到达输入口，到输出帧的第一个bit出输出口，这两者之间的时间间隔就是时延。

而对于bit转发设备来说，则时延的含义如下：

从输入帧的第一个bit位的末尾到达输入口，到输出帧第一个bit位的开始部分出输出口，这两者之间的时间间隔就是时延。

时延的测量应该在不改变设备设置的情况下，采用一系列不同帧长的帧去测试。

在理想情况下，对所有设备的测量都应该从帧前导符之后的第一个bit算起。理论上说，一个设备供应商能设计相应的存储转发设备，比如桥设备。这种设备会在一个完整帧收到之前就开始传送这个帧，这种设备就是熟知的直通(cut through)设备。

假设这个设备一边在发送某个帧的前面部分，一边在接收这个帧的剩余部分，这时，由于某种原因使发送的帧的一部分失效，这样帧的转发就会产生错误，比如会产生错误的帧校验。在这种情况下，该设备仍被看作是存储转发设备，时延仍被定义为最后一个bit进最先一个bit出，即使时延值变成了负值。因此，只需要将设备当作一个整体单位而不需要关心其内部结构。

关于直通(cut through)设备的时延，在SMB的SmartApplications中将它定义为：一个帧的第一bit完全进入被测设备的输入口的时间记为A，这个帧的第一bit完全输出到被测设备的输出口的时间记为B，B与A的差值就是直通设备的时延，注意与上面讲的bit转发设备不一样。

测试时延时要区分设备到底是直通还是存储转发的。比如通常采用的集线器便是典型的直通设备；一些路由器可以配置为存储转发的或是直通的。

所述时延测量的单位一般是微秒(us)。

时延的测试过程：首先要测定在某种帧长下的吞吐量。然后向被测试设备发送帧数据流，其中速率为在此帧长下的吞吐量，帧长就为该特定帧长。这个数据流必须持续120秒以上。在数据流发送60秒后有某个帧包含有特殊标记，标记类型是与具体执行测试的测试仪决定的。这个帧由被测设备完全传送的时间点被记录下来，为时间点A，测试仪的接收端能够识别这个打标志的帧并把接收帧的时间点记录下来，为时间点B。时间点B与时间点A的差值就是时延。当然，时延要区分存储转发和bit转发两种。

时延值的测定必须重复20次以上，报告的时延值是取其中的平均值。

目前，针对无线通信技术领域中的空口传输性能的测量，即空口吞吐量和空口时延的测量所采用的方式包括，如图1所示。在实验室环境下，不架设天线，直接把BS(基站)和SS(用户站)的射频输出端采用射频电缆加衰减器互连。BS和SS的以太网接口分别和SMB的以太网接口连接，采用SmartApplication(SmartBits附带的性能测试软件)进行以太网业务吞吐量和时延测试。

由于BS和SS需要连接到同一台SMB上(收发帧的源端口和目的端口必须是同一台SMB设备)，所以BS和SS的位置不能距离太远。采用这种方法，只能在实验室环境下进行吞吐量和时延测试。但是无法进行外场空口吞吐量和时延测试，例如BS和SS距离较远，无法和同一台SMB连接，则无法进行相应的测试。

为此，目前采用了另一种测试方式，如图2所示，在外场环境下，BS和SS两端分别连接两台测试仪器。这两台测试仪器支持GPS(全球卫星定位系统)功能，能够进行时间同步。由于能够进行时间同步，所以这两台测试仪器可以同步工作，第一台测试仪器能够知道第二台测试仪器什么时刻发送了流量(通过时间标签)。可以在外场进行空口吞吐量和时延测试。

然而，图2所示的测试方法需要多台测试仪器，并且对测试仪器有特殊要求，例如，要求支持GPS功能等，使得通用测试仪器(例如SMB)无法胜任，如果采用专用测试仪器，则成本将大大提高。

而且，由于GPS要求同时能够看到三颗卫星才能使用，因此，该方法对测试仪器的使用场景也有着特殊的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种测试无线传输性能的装置及实现方法，使得实现空口传输性能测试更为简便，且对测试环境无特殊的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种测试无线传输性能的系统，包括测试仪、第一设备和第二设备；所述测试仪的一个接口输出到第一设备，第一设备通过无线传输方式与第二设备通信，第二设备的接口自环；所述测试仪的另一个接口接收第一设备输出的信号。

所述的第一设备为用户侧设备或网络侧设备，所述的第二设备为对应的网络侧设备或用户侧设备。

所述的用户侧设备包括用户站设备，所述的网络侧设备包括基站设备，且用户站设备与基站设备间通过空口互通。

所述的测试仪的以太网接口的输出接插脚与用户站的以太网接口的输入接插脚连接，所述的测试仪的以太网接口的输入接插脚与用户站的以太网接口的输出接插脚连接。

所述的基站的以太网接口的输出接插脚与输入接插脚连接。

所述的测试仪包括：

内置有网络性能测试软件的网络性能测试仪器SMB。

本发明提供了一种测试无线传输性能的方法，包括：

A、将第一设备和第二设备接口的地址学习功能关闭；

B、由测试仪通过第一设备，以及通过无线传输方式与其互通的第二设备进行无线传输性能的测试。

所述的步骤B具体包括：

B1、测试仪向第一设备发送测试用数据流；

B2、第一设备通过无线传输方式将所述数据流发送给第二设备，并由第二设备将数据流环回至第一设备；

B3、第一设备将环回的数据流发送给所述测试仪；

B4、测试仪根据接收到的数据流信息进行无线传输性能的测试。

本发明中，当所述第一设备为用户侧设备，第二设备为网络侧设备；当所述第一设备为网络侧设备，第二设备为用户侧设备。

所述的无线传输性能包括：

无线传输吞吐量参数信息和无线传输时延参数信息。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明的实现使得在BS和SS相隔较远的情况下，仅使用同一台通用测试仪器便可以实现空口吞吐量和时延测试。有效克服了通用网络测试仪器无法进行外场空口吞吐量和时延测试的问题。

而且，由于本发明中仅采用一台通用网络测试仪器即可以实现相应测试，即对通用网络测试仪器无支持GPS等特殊要求，有效降低了空口传输性能的测试成本。

另外，本发明中，BS或SS设备即使只有一个以太网接口也同样可以连接测试仪器的两个以太网接口，进行相应的测试，使得测试过程的实现较为简单、方便。

附图说明

图1为现有技术中采用一台SMB进行测试的组网结构示意图；

图2为现有技术中采用二台测试仪器进行测试的组网结构示意图；

图3为本发明所述的系统的结构示意图；

图4为以太网接口的结构示意图；

图5为图3中BS上以太网接口自环的结构示意图；

图6为图3中测试仪的以太网接口连接结构示意图；

图7为本发明所述的方法的处理流程图。

具体实施方式

本发明的核心是将无线通信网络中待测试的无线传输网络中涉及的两个设备，即第一设备和第二设备，第一设备的输入和输出端分别与测试仪的两个接口连接，且第一设备通过无线传输方式与第二设备互通，同时，第二设备的接口需要实现自环，从而保证其接收到的第一设备发来的数据流可以环回到第一设备，并最终返回测试仪，保证了测试仪的测试需求。

以基于以太网接口连接为例，本发明主要是对以太网电缆进行了改造，一根以太网电缆有三个RJ45插头，可以使设备的一个以太网接口能够与测试仪器的两个以太网接口连接，测试仪器的一个以太网接口负责发送流量，另一个以太网接口负责接收流量。

本发明可以对空口吞吐量和空口时延进行测试，而且，测试过程中只需要采用一台通用的测试仪器，如，SMB或类似功能的测试仪器，等等。

为对本发明有进一步理解，下面将结合附图，以对SS与BS间的空口传输性能的测试为例对本发明所述的方法进行详细的说明。

本发明所述的系统的组网结构如图3所示，具体包括：BS和SS，以及测试仪，所述SS作为第一设备，所述的BS作为第二设备，所述的测试仪可以通常的网络性能测试仪器SMB。

在实际环境下，野外架设天线，BS和SS通过空口连接；SS的1号以太网接口和SMB的以太网接口连接，具体为SS的一个1号以太网接口和SMB的两个2号和3号以太网接口连接，BS的以太网接口自环；以太网接口自环是指将以太网电缆的收发端连接。

为了说明SS的一个以太网接口如何与SMB的两个以太网接口连接，以及以太网接口如何自环，首先说明一下以太网接口(RJ45插座)的结构。

所述以太网接口(RJ45插座)结构如图4所示，同时参见下表所示：

Jack Pin/接插脚	Function/功能
		1	Rx+
2	Rx-
		3	Tx+
6	Tx-

可以看出，以太网接口(RJ45插座)有8个接插脚，其中接插脚1、2负责接收数据流，接插脚3、6负责发送数据流。

如图4所示，RJ45插头的接插脚定义编号依次为：1、2、3、4、5、6、7、8，八个接插脚中起主要作用的是1、2、3、6四根，其定义如下：

PIN1    Rx+；

PIN2    Rx-；

PIN3    Tx+；

PIN6    Tx-；

PIN4578  Reserved(预留)。

基于上述RJ45插头的结构，下面首先对BS侧以太网接口自环的具体连接实现方式。如图5所示，具体可以将RJ45插头的接插脚13连接、26连接，然后，将该的RJ45插头插入RJ45插座中，就把以太网接口环回了，从而也就可以使得基站设备或用户站设备实现自环了。

之后，再对SS与SMB间的以太网接口连接方式进行说明。如图6所示，SS与SMB连接的一根以太网电缆上接有3个RJ45插头，分别是1号、2号、3号，1号RJ45插头连接SS的以太网接口，2号、3号RJ45插头分别连接SMB的两个以太网接口。1号RJ45插头的1、2脚和2号RJ45插头的1、2脚连接，1号RJ45插头的3、6脚和3号RJ45插头的3、6脚连接。流量从与2号RJ45插头连接的SMB以太网接口(源端口)发出，由1号RJ45插头送入SS。从BS回送回来的流量由1号RJ45插头的36脚通过以太网电缆送入与3号RJ45插头连接的SMB以太网接口(目的端口)。

基于同样的原理，本发明所述的系统中，还可以将SS的以太网接口环回，将BS的以太网接口与SMB的两个以太网接口连接，之后便可以利用SMB进行空口吞吐量和时延测试。

下面将对本发明所述的方法的具体实现方式进行说明。

BS和SS的空口带宽分配策略设置为上下行对称，即上行带宽和下行带宽相等。流量从SS到BS称为上行，流量从BS到SS称为下行。

本发明所述的方法的具体实现方式如图7所示，包括以下步骤：

步骤71：将BS和SS以太网接口的MAC地址学习功能要关闭，从而避免由于MAC地址学习功能的开启影响测试功能的实现；

步骤72：使用SMB的一个以太网接口(源端口)向SS发送测试用的数据流量；

步骤73：所述数据流由SS经过空口送达BS；

步骤74：由于BS的以太网接口的环回处理，所述的数据流量又经过空口回送给SS；

步骤75：SS通过3号RJ45插头连接电缆将流量送到SMB的另外一个以太网接口(目的端口)；

步骤76：SMB根据接收到的数据流量信息进行空口传输性能的测试；

这样一个全过程完成空口吞吐量测试，吞吐量结果值是上下行带宽之和，想知道单向吞吐量，把结果值除以2即可；

同样，对于时延测试来说，时延值是上行时延和下行时延之和，时延测试和吞吐量测试的组网相同，不同点只是使用SmartApplication软件的不同功能而已。

在上述步骤72至步骤76的测试过程中具体可以采用SmartApplication(SmartBits附带的性能测试软件)进行以太网业务吞吐量测试。具体如何采用SmartApplication进行吞吐量和时延测试，现有技术已经有详细的实现，故不再赘述。

当然，上述步骤72到步骤76的测试过程中，针对空口吞吐量和时延的测试还可以采用其他的测试仪器，而不仅限于SMB和SmartApplication软件。

本文所描述的吞吐量和时延测试方法也不限于空口测试，也可以用于其它场景。

综上所述，本发明能够采用通用网络测试仪器来进行空口吞吐量和时延测试，例如：SMB或与SMB有类似功能的测试仪器。克服了通用网络测试仪器无法进行空口吞吐量和时延测试的问题，且可以降低测试的成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种测试无线传输性能的系统，其特征在于，包括测试仪、第一设备和第二设备；所述测试仪的一个接口输出到第一设备，第一设备通过无线传输方式与第二设备通信，第二设备的接口自环；所述测试仪的另一个接口接收第一设备输出的信号。

2、根据权利要求1所述的测试无线传输性能的系统，其特征在于，所述的第一设备为用户侧设备或网络侧设备，所述的第二设备为对应的网络侧设备或用户侧设备。

3、根据权利要求2所述的测试无线传输性能的系统，其特征在于，所述的用户侧设备包括用户站设备，所述的网络侧设备包括基站设备，且用户站设备与基站设备间通过空口互通。

4、根据权利要求1、2或3所述的测试无线传输性能的系统，其特征在于，所述的测试仪的以太网接口的输出接插脚与用户站的以太网接口的输入接插脚连接，所述的测试仪的以太网接口的输入接插脚与用户站的以太网接口的输出接插脚连接。

5、根据权利要求4所述的测试无线传输性能的系统，其特征在于，所述的基站的以太网接口的输出接插脚与输入接插脚连接。

6、根据权利要求1、2或3所述的测试无线传输性能的系统，其特征在于，所述的测试仪包括：

内置有网络性能测试软件的网络性能测试仪器SMB。

7、一种测试无线传输性能的方法，其特征在于，包括：

A、将第一设备和第二设备接口的地址学习功能关闭；

B、由测试仪通过第一设备，以及通过无线传输方式与其互通的第二设备进行无线传输性能的测试。

8、根据权利要求7所述的测试无线传输性能的方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：

B1、测试仪向第一设备发送测试用数据流；

B2、第一设备通过无线传输方式将所述数据流发送给第二设备，并由第二设备将数据流环回至第一设备；

B3、第一设备将环回的数据流发送给所述测试仪；

B4、测试仪根据接收到的数据流信息进行无线传输性能的测试。

9、根据权利要求7或8所述的测试无线传输性能的方法，其特征在于，当所述第一设备为用户侧设备，第二设备为网络侧设备；当所述第一设备为网络侧设备，第二设备为用户侧设备。

10、根据权利要求7或8所述的测试无线传输性能的方法，其特征在于，所述的无线传输性能包括：

无线传输吞吐量参数信息和无线传输时延参数信息。

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