JP2006295860A - Protocol analysis method and analysis device of mobile communication - Google Patents
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Abstract
Description
移動体通信システムのネットワークの測定、移動体通信システムの基地局信号の測定と移動体通信システムの移動局信号測定に関する。 The present invention relates to measurement of a network of a mobile communication system, measurement of a base station signal of a mobile communication system, and measurement of a mobile station signal of a mobile communication system.
移動体通信システムには、基地局と移動局の間に互いに電波信号を飛び交わして交信している。この空中の電波信号をプロトコル通り解析して表示する測定器は、ネットワークの運営状況分析、交通量分析、故障状況分析に重要な役割を果たし、基地局や移動局の送受信テストにも重要な手段である。 In a mobile communication system, radio signals are transmitted and received between a base station and a mobile station. This instrument that analyzes and displays radio signals in the air according to the protocol plays an important role in network operation status analysis, traffic volume analysis, and failure status analysis, and is also an important means for transmission and reception testing of base stations and mobile stations. It is.
移動体通信の電波信号の解析装置にとって、通信システムのパラメータを予め知ることが一般的にできない。パラメータを確認するために、入力データ列を繰り返して逐次にサーチする必要がある。 In general, radio wave signal analysis devices for mobile communication cannot know the parameters of a communication system in advance. In order to confirm the parameters, it is necessary to repeatedly search the input data string sequentially.
また、通信装置が送受信信号の処理では入力と出力の間にブラックボックスの機能を果たし中間結果を必要しないが、解析装置では入力と出力の間のすべての中間結果を表示する必要がある。 Further, in the processing of the transmission / reception signal, the communication device performs a black box function between input and output and does not require intermediate results, but the analysis device needs to display all intermediate results between input and output.
従って、送受信信号を処理する計算量に於いて解析装置が通信装置より多いのに、解析装置の演算スピードは通信装置より速く要求され、メモリの使用量は通信装置より多く要求される。 Therefore, although the amount of calculation for processing transmission / reception signals is larger than that of the communication device, the calculation speed of the analysis device is required to be higher than that of the communication device, and the amount of memory used is required to be higher than that of the communication device.
移動体通信プロトコルの解析に、アルゴリズムが煩雑で計算量が多くて演算スピードへの要求が高い。通信装置では一般的に専用集積回路を用いてハードウェア的に処理する。 In the analysis of mobile communication protocols, the algorithm is complicated, the amount of calculation is large, and the demand for calculation speed is high. In a communication apparatus, processing is generally performed by hardware using a dedicated integrated circuit.
解析装置では中間結果を出さなければならないので、これらの専用集積回路の使用ができない。スピードを保証するために、従来方法ではFPGA(Field Programmable Gate Array)などプログラマブル集積回路で解析ユニットを構成することにより解析アルゴリズムをハードウェアで実現し、高速な解析が出来るようにしている。 Since the analysis device must produce an intermediate result, these dedicated integrated circuits cannot be used. In order to guarantee the speed, in the conventional method, an analysis algorithm is realized by hardware by configuring an analysis unit with a programmable integrated circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) so that high-speed analysis can be performed.
しかしながら、FPGAなどのプログラマブル集積回路の設計が複雑、装置の開発期間が長く、コストが高い。又、解析装置のアルゴリズムはハードウェアで実現しているので、通信プロトコルのバージョンアップや、ネットワークのサービス更新には、解析装置の迅速の対応を要求されていることに対し、従来方法では満足し難い。従来の方法では新しい通信プロトコルやネットワークのサービス更新に対応するために、新しい解析装置を新規開発しなければならない。又、アルゴリズムはハードウェアで実現しているので、保守のなどの作業は技術者の現地出向やサービスセンターへ機器の搬入をしなければ対応できない。
そこで、本発明は解析装置の開発期間短縮、開発コスト削減、通信プロトコルバージョンアップとネットワークサービス更新に迅速に対応でき、ハードウェアの再利用と保守作業の迅速化、効率化を可能にすることを課題とする。However, the design of a programmable integrated circuit such as an FPGA is complicated, the device development period is long, and the cost is high. In addition, since the algorithm of the analysis device is realized by hardware, the conventional method is satisfactory in that the communication device version upgrade and network service update require the analysis device to respond quickly. hard. In the conventional method, a new analysis device must be newly developed in order to cope with a new communication protocol and network service update. In addition, since the algorithm is realized by hardware, work such as maintenance cannot be performed unless the engineer is seconded to the site or the equipment is brought into the service center.
Therefore, the present invention is capable of quickly responding to shortened analysis device development period, development cost reduction, communication protocol version upgrade and network service update, and enables reuse of hardware, speeding up maintenance work, and efficiency. Let it be an issue.
以上の課題を解決するために、本発明は解析装置をマルチ汎用CPUで構成し、解析アルゴリズムはソフトウェアで実現させる。 In order to solve the above problems, in the present invention, the analysis device is constituted by a multi-purpose CPU, and the analysis algorithm is realized by software.
本発明によれば、ハードウェアの開発が少なくなるので移動体通信プロトコル解析装置の開発期間と開発コストの削減ができる。通信プロトコルバージョンアップとネットワークサービス更新の対応はソフトウェアのバージョンアップで実現できるので迅速に対応することが可能である。ソフトウェアの入れ替え或いはバージョンアップで既存ハードウェアを継続利用することができるので、効率が良くて環境にやさしい。解析アルゴリズムはソフトウェアで実現するので、インターネットなどの通信環境を通して装置の遠隔保守が可能である。 According to the present invention, since the hardware development is reduced, the development period and development cost of the mobile communication protocol analyzer can be reduced. The correspondence between the communication protocol upgrade and the network service update can be realized by software upgrade, so that it is possible to respond quickly. Since existing hardware can be used continuously by replacing or upgrading the software, it is efficient and environmentally friendly. Since the analysis algorithm is realized by software, the apparatus can be remotely maintained through a communication environment such as the Internet.
本発明の一実施形態は図1に示す。本実施形態ではデータ収集ユニット1が空中からデータを収集するので、RF(Radio Frequency)モジュールを含む。又、空中のアナログ信号をデジタル信号に変換する機能このユニットで実現する。ユーザーインターフェースユニット2、制御ユニット3と解析ユニット4は、以下で説明する。One embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, since the
ユーザーインターフェースユニット2のハードウェアは、キーボード19、マウス20とディスプレー21から構成される。図5にはユーザーインターフェースユニット2の構成が示されている。入出力処理部分22はソフトウェアである。入出力処理部分22はディスプレー21にユーザーのデータ入力画面を提供し、解析結果の表示画面を提供する。又、ユーザーはキーボード19やマウス20を通して入力した解析パラメータをデータバッファー23へ書き込み、制御ユニット3からの読込むに対応することも入出力処理部分22の役割である。ディスプレー21へ分析結果を表示するときに、入出力処理部分22はデータバッファー23から解析結果データを読込み、ユーザーが指定した表示方法(画、曲線、表など)で解析データを表示する。 The hardware of the
制御ユニット3はCPUボードを用いて構成され、解析装置の中心になる。図3はこのユニットのソフトウェアブロック構成図である。
データ書込み管理部分10は、データ収集ユニット1からのデジタル信号データをハードディスク11に書込む。CPUボードがPCIバス構造である場合、バスが他用していることがある。この時、データ書込み管理部分はデータ収集ユニットから読み込んだデータを一時にバーファーへ暫定保管し、バスの次の書込み処理周期が来るときに、バーファーのデータをハードディスク11へ書き込む。
データ読み込み部分12は一回目の解析指示を受けてから、ハードディスク11から解析データを最初の位置から指定分だけ読み込み、解析タスク生成と振分け部分16へ引き渡し、読み込みのカレント位置を記録する。次の解析指示が来たとき、カレント位置から解析データを指定分だけ読込んで解析タスク生成と振分け部分16へ引き渡し、新たな読み込みのカレント位置を記録する。解析データの最終位置に到着か解析指示停止するまでこの操作が繰り返す。解析データの最終位置に到着すると、解析タスク生成と振分け部分16へ知らせる。
解析タスク生成と振分け部分16では解析の管理を行う。データ読み込み部分12に読み込み指示を出して、読込んだ解析データを受け取る。解析データと解析パラメータを以って初段の階解析タスクを生成し、解析ユニット4へ解析指示を出しながら解析データと解析パラメータを引き渡す。解析中に、解析ユニット4の中間結果を待つ。解析ユニット4からの中間結果を受け取り、次段階の解析タスクを生成し、解析ユニット4へ次段階解析の指示と中間結果を引き渡す。最終段階の解析が終った時点で解析ユニット4から解析終了通知を受け、次の解析データをデータ読込み部分12へ要求する。
解析結果読み込み部分14は、解析ユニット4の解析中に待ち状態になる。最終段階の解析が終った時点で解析ユニット4から最終解析結果を読み取り、解析結果データバーファーへ書き込み、ユーザーインターフェースユニット2の要求に応じて結果データを引き渡す。The control unit 3 is configured by using a CPU board and becomes the center of the analysis apparatus. FIG. 3 is a software block diagram of this unit.
The data
After receiving the first analysis instruction, the
The analysis task generation and
The analysis result
解析ユニット4では、各CPUを中心に解析ブロックを構成する。図4には解析ユニット4の構成を示す。それぞれの解析ブロック18が各解析段階の複数の解析アルゴリズムを持ち。制御ユニット3のタスク生成と振分け部分16から解析指示があるときにそれをI/Oスイッチ17を通して受け取り、指示に応じた解析ブロックにある解析タスクに対応したアルゴリズムが動作し始め、解析パラメータと解析データを受け取ってから解析を行う。最終段階の解析で無い限り、解析結果を中間結果データとして制御ユニット3のタスク管理と振分け部分16へ渡す。最終段階の解析が終了する時点で解析結果データを制御ユニット3の解析結果読み込み部分14へ渡す。 In the analysis unit 4, an analysis block is configured around each CPU. FIG. 4 shows the configuration of the analysis unit 4. Each
1 データの収集ユニット;無線信号の場合RFモジュールを含む
2 ユーザーインターフェースユニット;ユーザー入出力用
3 制御ユニット;CPUを有する計算ユニットである。
4 解析ユニット;CPUを有する計算ユニットである。
5 スイッチ;I/O(Input,Output)スイッチとも呼ぶ、Ethernetなどの標準規格;1 data collection unit; in the case of a radio signal, including an
4 Analysis unit; a calculation unit having a CPU.
5 switches; standards such as Ethernet, also called I / O (Input, Output) switches;
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