专利名称：分布式宽带移动通信网络性能测试系统及测试方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，涉及一种网络性能测试装置及方法，尤其涉及一种分布式宽带移动通信网络性能测试系统及测试方法。
背景技术：
随着第三代移动通信网络(简称3G)的投入商业运营，以及LTE技术的逐步成熟，世界各国已把目标转向下一代移动通信系统(简称頂Τ-Advanced)的研究，其目的是在高速和低速移动环境下分别为用户提供峰值速率达IOOMbps及IGbps的无线传输能力。网络性能测试对于3G、LTE系统而言非常重要，同样的，对于MT-Advanced系统而言也是研究的重点。宽带移动通信系统发展的重要动力之一就是更快更大带宽的业务应 用，如流媒体、IPTV等。3G、LTE以及未来的MT-Advanced系统为这一发展目标提供了一种实现的可能，而充分的业务性能测试是保证该项业务顺利应用的必经阶段，所以提出一套能够适用于宽带移动通信系统(3G、LTE以及未来的MT-Advanced系统)的客观、公平、合理的测试方法是一项非常重要的工作，但目前还没有这方面的具体测试方法和装置。尽管对于3G、LTE系统的覆盖测试、传输测试等与物理层、链路层相关的测试比较成熟，但对于其网络层的性能测试，以及业务性能测试的标准尚处于不断完善阶段。同时，与2G蜂窝移动系统(如GSM、CDMA等)的窄带数字通信的测试相比，两者还是有很大区别，如I)传统的蜂窝系统采用电路交换方式测试，该测试主要还是利用测试仪器直接模仿终端，通过终端模拟各种业务，然后得出系统的性能指标。而3G、LTE以及未来的MT-Advanced系统采用分组交换方式，基于全IP协议之上。各系统有自己的终端，测试仪器须通过IP和系统的终端及基站(或eNodeB)相连。然后得出系统的性能指标。2)传统的蜂窝系统传输的还是以传统的语音和一些基本数据业务传输为主，而3G、LTE尤其是MT-Advanced系统能够在移动情况下达到IOOMbps的传输能力，它承载的是VOD、IPTV视频会议等高带宽业务。所以在测试的方法中，需要选择更多的高带宽的业务来体现系统的性能。针对宽带移动通信网络系统的测试特点，可以采用有线网络性能的测试仪器。通过基于业务模拟的方法精确地测试出各业务(如IPTV、V0D)的吞吐量、延时、抖动、丢包率等网络性能指标。考虑到在测试宽带移动通信网络系统时，基站和终端不在一起，且其上下行链路存在非对称性，因此需要两台测试仪器，分别位于基站侧和终端侧，用以发包和收包。但在实际应用中，也存在以下缺陷1、延时是网络性能的一项重要指标,测延时的时候,用业务模拟的方法在测试报文上打上时间戳(指一个报文从发送端到接收端的时间)，对处于异地的两台测试仪器来说，需记录包发送时间和接收时间。此时就存在需要解决两台测试仪器的时间同步问题。2、无线移动系统的性能受环境影响很大，地理位置、车速、周围环境、天气等都是重要的影响因素。测试结果中须把这些因素反映出来，特别是如何体现地理位置这种动态因素成为需要解决的一大难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种分布式宽带移动通信网络性能测试系统，实现了多用户对使用宽带移动通信网络性能的测量，并使测量可靠有效；此外，本发明还提供一种分布式宽带移动通信网络性能测试方法。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。一种分布式宽带移动通信网络性能测试系统，包括基站，通过接口接入宽带移动通信网络；
用户，通过宽带移动通信网络与基站通信；地球同步卫星；至少2个测试装置，内设有GPS接收器，用以与地球同步卫星实现时钟同步；所述基站连接一个测试装置，所述用户也连接一个测试装置，与基站相连的测试装置称为基站测试装置，与用户连接的测试装置称为用户测试装置；基站测试装置与用户测试装置分别负责测试信息的发收或收发。所述测试数据包括测试数据和地理信息。一种分布式宽带移动通信网络性能测试系统的测试方法，包括以下步骤S101，基站测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步；用户测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步；S102，地球同步卫星向用户广播地理位置信息，基站测试装置向用户发送测试信息；S103，用户测试装置接收并校验所述测试信息和地理位置信息；S104，若所述地理信息校验失败，则丢弃整个测试信息，返回执行步骤S102 ;否则执行步骤S105 ；S105、若测试数据校验失败，则发送重发测试信息请求，然后执行步骤S103至S104，直至校验成功为止；S106，用户解调校验成功的测试信息，获得测试数据，并根据测试数据计算获得宽带移动通信网络的各项性能指标；S107，用户将所述宽带移动通信网络的各项性能指标反馈给基站。一种分布式宽带移动通信网络性能测试系统的测试方法，包括以下步骤S201，用户测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步；基站测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步；S202，用户测试装置向基站发送测试信息，同时接收由地球同步卫星向用户广播的地理位置信息；所述测试信息包括测试请求与测试数据；S203，基站测试装置接收并校验所述测试信息和地理位置信息；S204,若基站测试装置对所述地理信息校验失败,则丢弃该时刻地理信息,返回执行步骤S202 ;否则执行步骤S205 ；S205、若基站测试装置对所述测试数据校验失败，则发送重发测试信息请求，然后执行步骤S203至S204，直至校验成功为止；S206，基站解调校验成功的测试信息获得测试数据，并根据测试数据计算获得宽带移动通信网络的各项性能指标；S207，基站将所述宽带移动通信网络的各项性能指标反馈给用户。本发明的有益效果在于本发明所述的分布式宽带移动通信网络性能测试系统及方法适用于多种网络制式的测试，GPS同步、硬件测试、软件测试等过程灵活，不受网络制式的影响，可以真实的模拟用户行为，实现了宽带移动通信的网络性能以及业务性能的测试与评估。
图1为实施例一所述的分布式宽带移动通信网络性能测试系统的结构示意图。
具体实施例方式本发明提供一种分布式宽带移动通信网络性能测试系统及测试方法，包括 基站，提供给用户移动业务的实体，可以发送和接收测试业务；硬件测试装置，该装置至少包括两个硬件节点，用于与基站通过双向测试流评估网络质量，测试流量可以是L2-L3测试流量，也可以是应用层真实业务测试流量；硬件测试装置还可以用来提供GPS同步和其他用户接口 ；地球同步卫星，用于提供同步时钟；软件测试装置，软件测试装置主要是由PC承担，对基站发送的测试业务由移动PC把流量环回到基站，评估网络质量。针对宽带移动通信网络的性能，本发明实现了多用户对使用宽带移动通信网络性能的测量，并使测量可靠有效。下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。实施例一本实施例提供一种分布式宽带移动通信网络性能测试系统，如图1所示，包括基站、宽带移动通信网络、用户(或终端)、测试装置、地球同步卫星；基站通过接口接入宽带移动通信网络；用户通过宽带移动通信网络与基站通信；所述测试装置内设有GPS接收器；所述测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星实现时钟同步；所述基站连接一个测试装置，所述用户也连接一个测试装置，与基站相连的测试装置称为基站测试装置，与用户连接的测试装置称为用户测试装置；基站测试装置与用户测试装置负责测试数据的发送与接收，或接收与发送；即如果基站测试装置负责发送测试数据，那么用户测试装置就负责接收测试数据；反之，若基站测试装置负责接收测试数据，那么用户测试装置就负责发送测试数据。所述用户为移动终端。所述测试信息包括测试数据和地理信息；所述测试装置为硬件测试装置或软件测试装置。所述软件测试装置可以有PC机承担，基站发送的测试业务由移动的PC机把流量环回到基站,评估网络质量。对于基站发起的测试请求，由基站根据协议产生测试信息，如信道编码，CRC校验等；然后以广播的方式将测试信息发送给各个用户，来测试整个网络的性能指标。基站也可以用来接收用户的请求和用户的反馈信息，如信道性能指标，确认信息和重发信息。基站发送给用户数据的同时，通过连接的硬件测试装置接收地球同步卫星时钟，同步到地球同步卫星。地球同步卫星向地面发送同步时钟，确保基站和用户使用同一个时钟。对主动发起测试的用户，则由用户主动发送测试数据，也包括用户的数据处理，信道编码等。与基站不同的是，用户根据不同通信协议的规定，发送测试信息的格式和信道类型不一样，用户连接到硬件测试装置并同步到地球同步卫星，然后向基站发送若干帧测试信
肩、O用户和基站异地部署测试装置(也称测试仪表)，为了精确计算网络时延和抖动，需要进行时钟同步，测试装置的GPS功能同步到地球同步卫星。基站和硬件测试装置用户之间通过双向测试流，评估网络质量。测试流量可以是L2-L3测试流量，也可以是应用层真实业务测试流量。本发明所述的分布式宽带移动通信网络性能测试系统可以支持异地网络的性能测试，通过在不同网络接入点部署测试装置，进行网络质量验证，评估网络服务质量。
评估指标可以包括I)网络吞吐量；2)网络丢包，时延,抖动；3) QoS 性能;4)启用QoS对性能影响；5)网络健壮性链路备份和故障恢复时间；6)网络的稳定性和可靠性，网络故障点。本发明中，用户根据自身的需求，可以自主选择安装硬件测试装置或是软件测试装置，该测试装置可以模拟包含真实协议的用户负载。分布式测试可以精确地模拟目前先进的无线通信情况，同时模拟语音、Internet浏览、收发电子邮件、执行文件传输，完成工作等测试场景。实施例二本实施例提供一种实施例一所述的分布式宽带移动通信网络性能测试系统的测试方法，其中分布式宽带移动通信网络性能测试系统中的测试装置为硬件测试装置，那么所述测试方法包括以下步骤S101，基站测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步；用户测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步；S102，地球同步卫星向用户广播地理位置信息(也称GPS信息)，基站测试装置向用户发送测试信息，所述测试信息包括测试信令与测试数据；S103，用户测试装置接收并校验所述测试信息和地理位置信息；S104，若所述地理信息校验失败，则丢弃整个测试信息，返回执行步骤S102 ;否则执行步骤S105 ；S105、若测试数据校验失败，则发送重发测试信息请求，然后执行步骤S103至S104，直至校验成功为止；S106，用户解调校验成功的测试信息获得测试数据，并根据测试数据计算获得宽带移动通信网络的各项性能指标，如吞吐量、丢包率、误码率、时延、信噪比等，并根据不同时间点的吞吐量和误码率计算QoS性能、网络稳定性和稳健性；S107，用户将所述宽带移动通信网络的各项性能指标反馈给基站，至此基站获取与用户之间的宽带移动通信网络的性能指标。本实施例所述的分布式宽带移动通信网络性能测试方法中，测试请求是由基站发起的。实施例三·
本实施例提供一种实施例一所述的分布式宽带移动通信网络性能测试系统的测试方法，其中分布式宽带移动通信网络性能测试系统中的测试装置为硬件测试装置，那么所述测试方法包括以下步骤S201，用户测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步；基站测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步；S202，用户测试装置向基站发送测试信息，同时接收由地球同步卫星向用户广播的地理位置信息(也称GPS信息)；所述测试信息(包括测试请求与测试数据)；S203，基站测试装置接收并校验所述测试信息和地理位置信息；S204，若基站测试装置对所述地理信息校验失败，则丢弃该时刻地理信息，返回执行步骤S202 ;否则执行步骤S205 ；S205、若基站测试装置对所述测试数据校验失败，则发送重发测试信息请求，然后执行步骤S203至S204，直至校验成功为止；S206，基站解调校验成功的测试信息获得测试数据，并根据测试数据计算获得宽带移动通信网络的各项性能指标，如吞吐量、丢包率、误码率、时延、信噪比等，并根据不同时间点的吞吐量和误码率计算QoS性能、网络稳定性和稳健性；S207，基站将所述宽带移动通信网络的各项性能指标反馈给用户，至此用户获取与基站之间的宽带移动通信网络的性能指标。本实施例与实施例二的区别在于，测试请求是由用户发起的。实施例四本实施例提供一种实施例一所述的分布式宽带移动通信网络性能测试系统的测试方法，其中分布式宽带移动通信网络性能测试系统中的测试装置为软件测试装置，那么所述测试方法包括以下步骤S301，基站测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步；获取时钟信息，用户测试装置接收地理位置信息(GPS信息)；S302，基站测试装置向用户发送测试信息(包括测试信令与测试数据)；S303，用户测试装置接收并校验所述测试信息，校验测试信息主要为对测试数据的校验与地理位置信息的校验；S304，若测试数据校验失败，则丢弃该时刻测试数据，返回执行步骤S302 ;否则执行步骤S305 ；S305，若地理位置信息校验失败，则丢弃该时刻地理位置信息数据，返回执行步骤S301 ;否则执行步骤S306 ；S306，用户测试装置以文本文件的形式存储测试信息与地理位置信息；S307，用户测试装置向基站测试装置返回测试信息；S308，基站测试装置接收并校验所述测试信息；S309，若测试数据校验失败，则丢弃该时刻测试数据，返回执行步骤S308 ;否则执行步骤S310 ；S310，基站测试装置根据测试信息获得测试数据，并通过用户测试装置存储的测试文本文件，联合进行测试数据计算获得宽带移动通信网络的各项性能指标，如吞吐量、丢包率、误码率、时延、信噪比等，并根据不同时间点的吞吐量和误码率计算QoS性能、网络稳定性和稳健性；本发明所述的分布式宽带移动通信网络性能测试系统及方法适用于多种网络制式的测试，GPS同步以及硬件软件节点灵活不受网络制式的影响；而且本发明可以真实的模拟用户行为，进行业务性能测试与评估。本发明中的终端(即用户)可以为移动终端(也可称移动节点)，移动节点有软件节点和硬件节点之分，用户可以采用不同的方式进行测试，可见本发明可以真实模拟用户行为。
本发明中的基站也可称为中心节点，中心节点和硬件测试装置的GPS接收器可以无延时的测试网络性能，从而使测试结果更准确，为网络优化提供基于应用侧的实测数据。本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。
权利要求
1.一种分布式宽带移动通信网络性能测试系统，其特征在于，包括 基站，通过接口接入宽带移动通信网络； 用户，通过宽带移动通信网络与基站通信； 地球同步卫星； 至少2个测试装置，内设有GPS接收器，用以与地球同步卫星实现时钟同步； 所述基站连接一个测试装置，所述用户也连接一个测试装置，与基站相连的测试装置称为基站测试装置，与用户连接的测试装置称为用户测试装置；基站测试装置与用户测试装置分别负责测试数据的发收或收发。
2.根据权利要求1所述的分布式宽带移动通信网络性能测试系统，其特征在于所述测试数据包括测试数据和地理信息。
3.—种权利要求1所述的分布式宽带移动通信网络性能测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤 S101，基站测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步；用户测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步； S102，地球同步卫星向用户广播地理位置信息，基站测试装置向用户发送测试信息； S103，用户测试装置接收并校验所述测试信息和地理位置信息； S104，若所述地理信息校验失败，则丢弃整个测试信息，返回执行步骤S102 ;否则执行步骤S105 ； S105、若测试数据校验失败，则发送重发测试信息请求，然后执行步骤S103至S104，直至校验成功为止； S106，用户解调校验成功的测试信息，获得测试数据，并根据测试数据计算获得宽带移动通信网络的各项性能指标； S107，用户将所述宽带移动通信网络的各项性能指标反馈给基站。
4.一种权利要求1所述的分布式宽带移动通信网络性能测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤 S201，用户测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步；基站测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步； S202，用户测试装置向基站发送测试信息，同时接收由地球同步卫星向用户广播的地理位置信息；所述测试信息包括测试请求与测试数据； S203，基站测试装置接收并校验所述测试信息和地理位置信息； S204，若基站测试装置对所述地理信息校验失败，则丢弃该时刻地理信息，返回执行步骤S202 ;否则执行步骤S205 ； S205、若基站测试装置对所述测试数据校验失败，则发送重发测试信息请求，然后执行步骤S203至S204，直至校验成功为止； S204，若所述地理信息校验失败，则丢弃整个测试信息，返回执行步骤S202 ;否则执行步骤S205 ； S205、若测试数据校验失败，则发送重发测试信息请求，然后执行步骤S203至S204，直至校验成功为止； S206，基站解调校验成功的测试信息获得测试数据，并根据测试数据计算获得宽带移动通信网络的各项性能指标； S207，基站将所述宽带移动通信网络的各项性能指标反馈给用户。
5.一种权利要求1所述的分布式宽带移动通信网络性能测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤 S301，基站测试装置利用自身的GPS接收器与地球同步卫星进行时钟同步；获取时钟信息，用户测试装置接收地理位置信息； S302，基站测试装置向用户发送测试信息，所述测试信息包括测试信令与测试数据；S303，用户测试装置接收并校验所述测试信息，校验测试信息主要为对测试数据的校验与地理位置信息的校验； S304，若测试数据校验失败，则丢弃该时刻测试数据，返回执行步骤S302 ;否则执行步骤 S305 ； S305，若地理位置信息校验失败，则丢弃该时刻地理位置信息数据，返回执行步骤S301 ;否则执行步骤S306 ； S306，用户测试装置以文本文件的形式存储测试信息与地理位置信息； S307，用户测试装置向基站测试装置返回测试信息； S308，基站测试装置接收并校验所述测试信息； S309，若测试数据校验失败，则丢弃该时刻测试数据，返回执行步骤S308 ;否则执行步骤 S310 ； S310,基站测试装置根据测试信息获得测试数据，并通过用户测试装置存储的测试文本文件，联合进行测试数据计算获得宽带移动通信网络的各项性能指标。
全文摘要
本发明公开了一种分布式宽带移动通信网络性能测试系统及测试方法，该系统包括基站，通过接口接入宽带移动通信网络；用户，通过宽带移动通信网络与基站通信；地球同步卫星；至少2个测试装置，内设有GPS接收器，用以与地球同步卫星实现时钟同步；所述基站连接一个测试装置，所述用户也连接一个测试装置，与基站相连的测试装置称为基站测试装置，与用户连接的测试装置称为用户测试装置；基站测试装置与用户测试装置分别负责测试信息的发收或收发。所述测试数据包括测试数据和地理信息。本发明适用于多种网络制式的测试，可以真实的模拟用户行为，实现了宽带移动通信的网络性能以及业务性能的测试与评估。
文档编号H04W24/06GK103024789SQ20111028229
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者房卫东, 熊勇, 张为 申请人:上海无线通信研究中心