LTE协议栈软件分析测试方法

发布者:huanli最新更新时间:2015-01-15 来源: eefocus关键字:协议栈软件  LTE  PPPoE  分析测试 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

0引言

LTE(Long Term Evolution)是UMTS技术标准的长期演进,3GPP组织在2004年12月正式立项启动。为达到系统高速率、低时延等要求,对空中接口和系统架构进行了重新设计,来更好地应付如今呈爆炸式增长的数据流量需求。因此空中接口协议栈软件的开发显得极其重要,其软件性能更是直接关系到了网络的服务质量和用户体验。随着LTE网络的商用临近,更多的厂商将加入LTE协议栈软件的研发。

本文介绍了一种应用在LTE协议栈系统软件开发过程的测试和调试的模型,并给出了测试模型的应用结果。该模型以LTE接入网标准架构为原型,分层调试为思想,多彩模块化打印为手段,具有环境简易、调试方便的特点,对协议栈软件调试和分析具有良好的辅助作用。

1 LTE协议栈架构

LTE系统由核心网络(EPC)、无线网络(E-UTRAN)和用户设备(UE)构成。基站(eNodeB)之间通过X2接口相连组成接入网,其空口协议栈分为控制面和用户面,图1是控制面的架构,用户面与控制面架构类似。

NAS层、RRC层统称为L3层,主要负责信令和无线资源控制。PDCP层[4]、RLC层[5]、MAC层统称为L2层,主要负责数据链路,PHY层则是向高层提供数据传输服务。



图1 LTE空中接口控制架构图


2测试过程分析

2.1测试环境

测试环境模拟LTE系统架构来搭建,分别为移动管理实体(MME)/服务网关(SGW)、eNodeB和UE,整体的测试框架如图2所示,主要分为L2/L3高层协议测试和L1/L2/L3层协议测试两部分。本文测试中使用了中国科学院计算技术研究所无线通信技术中心自主研发的LTE终端协议栈软件、LTE Femtocell协议栈软件和LTE网关软件。为便于分析问题,采用了单用户模式举例,多用户情况以此类推。



图2 协议测试环境


2.2分层测试

LTE协议栈软件功能众多,按照分层化思路进行调试分析是一个不错的开始。先分别进行单层测试,确保各层功能的正确与稳定性,然后再逐层递加进行测试。

L2层数据链路通过后,再开始信令面和用户面的测试。在定位棘手的问题时,一层一层追踪数据流向,可以达到事半功倍的效果。举例来说,在测试下行用户面时,首先确认基站PDCP层是否收到数据包,确认后查看数据有没有通过PDCP层转发下去;如果PDCP层没有问题,数据是否到达RLC层;如果到达RLC层,MAC层是否进行调度发送。

2.3网络封包捕获解析

网络封包捕获解析程序可从以太网卡中捕获数据流并进行解析显示。这里推荐使用wireshark,它是一款常用的优秀开源网络封包分析软件,提供了自定义协议解析插件的编程接口,可以让使用者开发适用于自定义协议的插件。目前wireshark中已经提供了RRC层、PDCP层、RLC层、MAC层的解析插件,只需要在协议数据包前加上特殊的解析包头即可调用解析,看到各个消息的名称和字段的值。在抓包以后,可以将抓包另存为pcap文件,方便下次查看。尤其在L1/L2层集成测试时,MAC/PHY API接口是处理MAC层消息,控制并调度PHY物理层链路处理的重要接口,MAC/PHY API的高效性和完备性直接影响到物理层处理的效率和正确性。[page]

因此需要编写能够解析MAC/PHY API的wireshark网络封包软件的插件程序,使得wireshark能够显示两层接口之间交互的信息,如图3所示。



图3 MAC/PHY API解析


2.4 udp socket发送机制

在测试L2/L3层时,可先用以太网模拟PHY层,网关程序、基站协议栈程序、终端协议栈程序、网络封包捕获解析程序分别各自运行在一台计算机中,通过udpsocket编程来发送MAC层协议数据包,同时将RRC、PD-CP、RLC、MAC层的协议数据包通过udp socket编程抄送至网络封包捕获程序,网络封包捕获程序则监视设定的udp端口来抓取数据。

2.5调试信息显示

2.5.1打印位置

调试信息的打印是测试的关键。LTE系统中传输时间间隔(TTI)被定义为1 ms,也就是说1 ms内需要将调度或者收发数据完全处理,每个子帧都有可能需要打印调试信息,将带给硬件不小的压力。在单独测试L2/L3层协议时,可以在计算机上运行程序,目前大部分计算机的性能可以满足需求,因此调试信息可以直接在窗口中打印。当加入L1层进行集成测试时,嵌入式开发板资源相对比较短缺,大量的I/O操作会严重占用CPU使用率,而CPU与以太网卡的交互速率更快。这里使用的PHY层开发板为飞思卡尔公司生产的BSC9131,专门用于开发家庭基站,CPU为单核1 GHz,打印信息较多时经常会导致开发板挂掉,解决的方法是应用udpsocket发送机制将调试信息通过以太网发送到计算机,计算机中则编写简单的wireshark解析插件后进行捕获解析。此方法经过实际项目检验有效可行,没有再出现挂掉的情况。

2.5.2模块化多色打印

直接在计算机上显示时,采用在程序中开发相应的专用打印模块的方法,不同的优先级打印信息显示不同的颜色,并且能够显示程序运行的状态、出错的位置。

在与L1层集成测试时,同样可以选择多彩化打印。

wireshark支持不同的协议或者端口显示不同的颜色,只需要简单的设置即可,这给我们调试提供了便利。应用这种方式,在调试信息繁多时可以极大的提高调试效率。图4为wireshark主窗口多色显示的结果,从图4中可见,视觉效果十分明显。



图4 wireshark多彩调试信息

3测试场景及结果

3.1 L2/L3层

该场景下,协议栈程序运行在计算机上,由以太网模拟PHY层。在网关侧和终端侧分别建立一个虚拟网卡用来模拟IP层。图5是一个终端附着过程的wire-shark抓包解析图,终端附着成功后,使用开源网络性能测试工具iperf向该socket发送指定速率的数据流。上行数据通路为:iperf客户端→终端虚拟网卡→终端协议栈→基站协议栈→服务网关→iperf服务器端;下行数据通路为:iperf客户端→服务网关→基站协议栈→终端协议栈→终端虚拟网卡→iperf服务器端。iperf可以报告带宽,延迟抖动和数据包丢失,客户端程序用于发送数据,服务器端程序用于接收数据,通过简单的命令行参数即可实现,示例如下:



图5 终端附着信令过程


3.2 L1/L2/L3层

L2/L3层场景完成后,即可将L1层加进来,进行真实情况下的测试。在项目中采用了业界普遍使用的艾法斯公司生产的TM500 LTE测试终端,基站侧L1层采用飞思卡尔公司的BSC9131处理器开发板。计算机通过PPPoE(Point-to-point Protocol over Ethernet)协议连接TM500,便可在计算机上使用iperf工具初步测试基站的性能。经过实际调试过程的检验,本文所述方案有效可行。

4结语

协议栈软件的测试需要清晰的数据流程。本文测试环境搭建简易,在与L1层集成调试时,将所有打印信息发送到wireshark软件解析显示,并且可以根据端口显示不同的颜色,协议数据状态一目了然,问题定位快捷方便,为调试协议栈软件系统时提供了很大的支持。另外,本文所述的测试环境不局限于上述,当在开发中缺少基站(终端)协议栈时,可在相应接收函数处构包模拟终端(基站)来达到测试的目的。同时,也可扩展到其他通信协议的测试,具有一定的推广性。

关键字:协议栈软件  LTE  PPPoE  分析测试 引用地址:LTE协议栈软件分析测试方法

上一篇:莱特波特无线终端测试解决方案
下一篇:泰克推出完善的USB 3.1一致性测试解决方案

推荐阅读最新更新时间:2024-03-30 22:52

全球53%TD-LTE网络采用双模制式
   据市场调研机构Digitimes Research发布的一项最新研究数据显示,全球TD-LTE用户在2014年第一季度末增至1248万户,到今年年底预计将增至7040万户。     具体来看,在第一季度末的1248万TD-LTE用户中,沙特阿拉伯Mobily占据了28.2%,日本软银移动占据27.5%,中国移动占据22.4%,沙特阿拉伯STC占据10.8%。     截至2014年第一季度末,全球53%的TD-LTE网络为TD-LTE/LTE-FDD双模制式,并且大多数TD-LTE运营商由WiMAX转型而来。除了高通和海思外,Marvell、联发科和英特尔也将在2014年下半年推出支持TD-LTE技术的4G多模芯片解决方案
[手机便携]
LTE 发射机 ACLR 性能的测量技术
在 LTE 等数字通信系统中,发射信号泄漏到邻近信道的功率可能会对邻近信道中的信号传输产生干扰,进而影响系统性能。相邻信道泄漏功率比(ACLR)测试可以验证系统发射机的工作性能是否符合规定的限制。鉴于 LTE 技术的复杂性,快速和精确地执行这种关键测试对于测试人员来说充满挑战性。装有 LTE 特定信号生成软件的信号发生器、装有 LTE 特定测量软件的现代化信号分析仪,以及针对该分析仪优化的方法,可以帮助测试人员战胜这一挑战。 了解 ACLR 测试要求 ACLR 是 LTE 射频发射机一致性测试中的一个重要的发射机特性。这些测试的目的是验证被测件是否达到了基站(eNB)和用户设备(UE)中的最低要求。大部分针对带外发射的 LTE
[测试测量]
<font color='red'>LTE</font> 发射机 ACLR 性能的测量技术
高通Gigabit LTE芯片叫好不叫座?消费者难以产生共鸣
经过数个月的筹划,高通(Qualcomm)与T-Mobile在圣荷西会议中心的媒体和分析师大会发表Gigabit LTE高速无线传输技术,似乎有意借此摆脱股价跌跌不修,以及与苹果(Apple)互告官司的阴霾,但消费者对此可能兴趣不高。 根据财富杂志(Forutne)报导,高通希望透过与T-Mobile合作,把焦点从强调每秒gigabit下载速度的能力,转移至Gigabit LTE支援的新应用。高通无线芯片事业执行副总裁Cristiano Amon表示,虽然大家都在谈论Gigabit LTE的颠峰速度,但实际上重点是更高的平均速度。Gigabit LTE业务经理Sherif Hanna也表示,高通希望展示实际应用的益处,而不是最
[半导体设计/制造]
是德科技助力 SGS 实施 LTE 终端一致性认证测试
是德科技公司宣布,Keysight T4010S LTE 射频一致性测试平台已赢得 SGS 的青睐,将在其位于加州圣迭戈的测试实验室中部署和使用。作为全球领先的检验、鉴定、测试和认证机构, SGS 将使用该平台来执行无线通信行业的认证服务。SGS 还在亚洲地区的实验室中使用 Keysight LTE 平台,包括无线资源管理(RRM)和协议一致性认证,以执行用户设备(UE)检测与认证。 SGS 美国无线总监 Michael Spitzer 表示:“Keysight T4010S 测试系统帮助我们最大限度缩短我们客户的测试时间。它可以轻松地处理多套测试需求――从一致性测试到验证网络运营商的要求。SGS 的理念是,改善客户测试效率是我们的
[测试测量]
爱立信使用载波聚合技术演示TD-LTE Advanced
爱立信(NASDAQ:ERIC)今日宣布其使用标准设备成功演示了TD-LTE载波聚合技术。演示使用同一个射频单元上的两个20MHz载波实现了223Mbps的峰值下载速率。这是迄今为止使用商用硬件达到的最高无线比特速率。 TDD运营商通常拥有较宽的频谱,载波聚合技术可以将两个或更多载波整合为一个信道以更高效地利用这些频谱(例如20+20MHz),从而让TDD运营商能够与分别拥有上下行20MHz频段的FDD运营商在同等条件下竞争。 爱立信LTE产品线主管PerNarvinger表示:“此次演示再次证明了技术的无限可能性,并表明爱立信能够帮助TD-LTE运营商更好地利用珍贵的频率资源。事实证明,TDD运营商能够为其最终用户提
[网络通信]
爱立信使用载波聚合技术演示TD-<font color='red'>LTE</font> Advanced
LTE频谱之争:风物长宜放眼量
    如果想在短时间内部署一张质量过硬的LTE网络,那么2GHz以下的低频段显然是最佳的选择,这也是三大运营商都急切想获得的宝贵资源。此前政府部门给TDD规划了共190M频段资源,并将当时已规划但尚未分配的1.8GHz和2.1GHz频段2×60MHz(共120MHz)频段作为了3G以及LTE-FDD和LTE-A FDD系统使用频率,供运营商练兵。 近日,上述未分配的两大频段均已敲定分配范围, 1.8GHz频段(1755~1785MHZ/1850~1880MHz)分配给中国电信使用,二是2.1GHz频段(1955~1980MHz/2145~2170MHz)划归中国联通使用,鉴于这两个频段都不在国家划分的TD-LTE频段内,二者用于F
[手机便携]
secunet推出安全分析产品 可使汽车电子部件安全测试自动化
据外媒报道,德国汽车安全领域解决方案供应商secunet推出了安全分析产品secunet redbox,可以使汽车电子部件安全测试自动化,从而进行更多测试,例如控制单元渗透测试的信息获取阶段。secunet redbox为汽车制造商、供应商和第三方供应商提供了基础,以实施和开发特定的和更深入的测试。 (图片来源:secune官网) 汽车行业需要标准的工具和方法,以保护汽车电子部件免受攻击。而且随着车辆网络安全的国际标准要求越来越高,对于测试工具和方法的需求也与日俱增。汽车电子部件安全测试的一个重要步骤就是常规的渗透测试,授权的安全专家会对产品进行攻击,从而在产品售出之前就发现并弥补漏洞。根据最佳范例,这些方法的有效性会
[汽车电子]
secunet推出安全<font color='red'>分析</font>产品 可使汽车电子部件安全<font color='red'>测试</font>自动化
安捷伦科技公司推出业界首款用于测试850 nm多模电-光元器件的光波元器件分析
测试仪使厂商能够设计和生产适合局域网和数据网的光/电(O/E)和电/光(E/O)元器件 (2007年5月22日,北京)―― 安捷伦科技公司(NYSE:A)日前展示了旗下最新型光波元器件分析仪(LCA)――业界首款用于测试850 nm目标波长的元器件的分析仪。Agilent N4376B LCA为最好地表征主要光元器件的频率响应树立了新标准。它专为测试高速电信网络和计算机网络中的10 Gb以太网和光纤通道元器件而设计,具有业界领先的多功能性、测量速度和可靠性。 这款LCA可以降低测试成本,加快开发速度,解决目前在LAN/SAN、高速芯片互连和光学背板等方面的挑战。 新型Agilent N4376B LCA可以降低测量的不确定性,
[新品]
小广播
添点儿料...
无论热点新闻、行业分析、技术干货……
最新测试测量文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved