专利名称：基于嵌入式Linux系统的WLAN网络自动监测装置及方法
技术领域：
本发明涉及无线通信测试领域的WLAN网络测试技术，主要是一种基于嵌入式 Linux系统的WLAN网络自动监测装置及方法。
背景技术：
无线局域网络(Wireless Local Area Networks ； WLAN)是相当便利的数据传输系统，它利用射频(Radio Frequency ； RF)的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线 (Coaxial)所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到「信息随身化、便利走天下」的理想境界。无线局域网拓扑结构概述基于IEEE802. Ilbgn 标准的无线局域网允许在局域网络环境中使用未授权的2. 4或5. 3GHz射频波段进行无线连接。GPRS—通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service)的简称，它是 GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包(Packet)式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至 114Kbps。嵌入式Linux是以Linux为基础的嵌入式作业系统，它被广泛应用在移动电话、 个人数字助理(PDA)、媒体播放器、消费性电子产品以及航空航天等领域中。嵌入式 Iinux是将日益流行的Linux操作系统进行裁剪修改，使之能在嵌入式计算机系统上运行的一种操作系统。随着WLAN网络覆盖点的增多，急需要有效的监测WLAN网络覆盖热点，来监测新建的AP和WLAN网管工程，扩建、改建工程，以及人流量大的火车站、汽车站、公共广场等场所。公知的监测方法是使用WLAN专用测试仪表或在插有无线网卡的笔记本电脑上运行专用测试软件来测试；如无线覆盖信号强度测、信噪比测试等各项测试，使用WLAN专用测试仪表或在插有无线网卡的笔记本电脑上运行专用测试软件，在设计目标覆盖区域内进行覆盖电平测试；由于WLAN专用测试仪表价格昂贵，插有无线网卡的笔记本电脑人员随意性较大，人为因数较多，易造成测试结果的不正确；这些都是需要人工测试的，如果测试范围很大，就需要花大量的人力和物力，这是管理者不愿意看到的。
发明内容
本发明的目的正是要克服上述技术的不足，而提供一种基于嵌入式Linux系统的 WLAN网络自动监测装置及方法。解决上述公知监测方法的缺陷，实现实时自动的监测WLAN 网络状态和及时告警，且不需要花大量的人力和物力投入；用户只需要在有互联网的地方就可以监测某地WLAN网络状态。本发明解决其技术问题采用的技术方案这种基于嵌入式Linux系统的WLAN网络自动监测装置，包括电源管理单元、微处理器单元、存储单元、实时时钟单元、备用电池单元、GPRS无线模块、WLAN模块、USB接口单元和串口单元组成；实时时钟单元和存储单元与微处理器单元电连接，微处理器单元通过USB接口单元和串口单元一路与GPRS无线模块相连接，另一路与WLAN模块相连接。该装置的软件体系结构包括引导加载程序模块层、嵌入式Linux系统内核模块层、驱动程序模块层、应用程序模块层。电源管理单元的作用是通过 DC-DC和LDO把电池的电压转换成各个单元所需要的5V、3. 3V、1. 8V等工作电压；微处理器单元和存储单元的作用是用来运行操作系统和应用程序的载体和存储数据；实时时钟单元的作用是提供精确的时钟给设备，测试时保存的数据和时间关联；备用电池的作用是市电突然停电后，能及时的维持设备再工作3小时，及时的保存测试数据和产生掉电告警上报到服务器平台；GPRS无线模块的作用是通过TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol)协议或短信把需要告警和数据上报到加密服务器平台端，服务器连接到互联网；当TCP/IP不通时，使用短信上报；WLAN模块的作用是监测WLAN网络状态的重要部件；USB接口单元的作用是USB 口连接WLAN模块，串口单元的作用是本地调试、本地的一些配置等功能。本发明所述的监测方法，WEB服务器根据管理员需求设定测试项目，测试方式，并下发给监测装置，监测装置保存该数据；测试方式包括单次监测开始时间以及结束时间、监测测试次数、监测的间隔和监测结果的上报方式；监测装置根据预定的任务开始测试，测试完成后，将测试结果以加密的方式保存到存储单元；并按照监测结果的上报方式上报给数据库和TOB服务器，管理员在数据库和WEB服务器上实时查看当地的WLAN网络状况；当测试结果异常时，即产生告警。作为优选，存储单元保存本装置监测所需的数据包括数据库和TOB服务器的信息、GPRS的信息、WLAN的监测信息或者本地串口和用户通信的加密信息。作为优选，测试项目包括:WLAN无线覆盖信号强度测试、信噪比测试、用户认证测试、TOB认证接入时延测试、Ping包测试、用户下线测试、系统吞吐量与接入带宽测试。本发明有益的效果是由设备自动完成WLAN网络无线覆盖信号强度测试、信噪比测试、用户认证测试、WEB认证接入时延测试、Ping包测试、用户下线测试、系统吞吐量与接入带宽测试等；还完成WLAN无线网络质量参数超范围的告警指示；设备的内部GPRS无线模块通过TCP/IP协议和短信把需要告警和数据上报到加密服务器平台端，服务器连接到互联网；客户端只要能连上互联网，就能通过网页浏览器配置设备的基本信息和查看某地测试站点的测试结果、告警项；提供低廉的WLAN网络监测设备供电信运行商布点测试。本发明的设备工作于2. 4GHz频段，对其它通信系统不会产生任何有害的干扰。本装置可以安装在室内或者户外，全天候监测WLAN网络，无需人员干预。
附图1是本发明的WLAN自动监测装置应用场景示意图； 附图2是本发明的备用电池和电源管理单元；
附图3是本发明的微处理器单元； 附图4是本发明的存储单元； 附图5是本发明的实时时钟单元；附图6是本发明的GPRS无线模块单元和WLAN模块接口单元； 附图7是本发明的USB接口和本地串口单元； 附图8是本发明的自动监测流程示意图1 ； 附图9是本发明的自动监测流程示意图2。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及举例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的举例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。图1是本发明的WLAN自动监测装置应用示意图，装置包括备用电池和电源管理单元、微处理器单元、存储单元、实时时钟单元、GPRS无线模块单元、WLAN模块、USB接口单元和串口单元；测试应用包括了数据库和TOB服务器；测试用户使用手机或PC进行浏览测试结果和参数设置。图2是本发明的电池和电源管理单元，通过DC-DC (U3)和LDO (Ul、U2)的电压转换，变成5V、3. 3V、1. 8V, 5V供给无线模块、USB接口、充电电路等，3. 3V供给微处理器、存储器、实时时钟等单元，1.8V供给微处理器内核；电池充电管理部分包括充电管理IC(U6)、电池保护IC(Ull)及外围元件；本单元还包括升压电路(U27)，，当电池供电时，它为GPRS无线模块、WLAN模块等提供强劲的持续电流。图3是本发明的微处理单元，微处理单元主要由U14 (ARM9微处理器)、Y1主晶振 18. 432MHz、Υ2时钟晶振32. 768KHz、U16复位和看门狗IC组成。图4是本发明的存储单元，U19、U20是SDRAM，它是同步动态随机存储器，U21是 nandflash，仪器中安装的支持256MB容量的flash，U22是dataflash，用来保存Iinux系统的引导程序bootloader和Iinux内核；U23是EEPR0M，用来保存关键性的数据；J13是SD 卡接口，支持扩展装置存储空间。 图5是本发明的实时时钟单元，包括实时时钟IC (U18)及外围电路，用来给装置提供实时时钟。图6是本发明的GPRS无线模块单元和WLAN模块接口单元，GPRS无线模块J4通过USB、UART 口与ARM9连接进行通信，实现数据上报到平台的功能。WLAN模块是本发明装置中的重要模块，一方面负责与本地手机或PC交互，另一方面更重要，是作为WLAN自动测试核心模块。图7本发明的USB接口单元和串口单元，J14是DEBUG调试接口，J16是RS232的本地串口，直接可以和PC进行串口交互；USB接口单元是连接到GPRS无线模块和WLAN模块。图8和图9是本发明的自动监测流程示意图，说明自动监测流程。下面是结合图广图9来说明本发明的工作原理
①.图4所示的存储单元保存本装置监测所需的数据，包括
a.图1所示数据库和WEB服务器的信息；
b.图6所示GPRS的信息；
c.图6所示WLAN的监测信息；d.通过图6所示的GPRS或者图7所示的RS232本地串口和用户通信的加密信息。②.监测装置由GPRS通过TCP/IP方式连接到图1所示的TOB服务器，TOB服务器根据管理员需求设定测试项目，测试方式，并下发给监测装置，监测装置保存该数据。测试项目包括
a.WLAN无线覆盖信号强度测试；
b.信噪比测试；
c.用户认证测试；
d.WEB认证接入时延测试；
e.Ping包测试；
f.用户下线测试；
g.系统吞吐量与接入带宽测试。测试方式包括
a.单次监测开始时间以及结束时间；
b.监测测试次数；
c.监测的间隔；
d.监测结果的上报方式(立即上报或者定时上报)
③.监测装置根据预定的任务开始测试，测试完成后，将测试结果以加密的方式保存到图4所示的存储单元(可定期清除)；并按照监测结果的上报方式上报给数据库和WEB服务器。④.监测任务只需设定一次，即可永久保存。管理员可以在数据库和WEB服务器上实时查看当地的WLAN网络状况；当测试结果异常时，即会产生告警。可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种基于嵌入式Linux系统的WLAN网络自动监测装置，其特征在于包括电源管理单元、微处理器单元、存储单元、实时时钟单元、备用电池单元、GPRS无线模块、WLAN模块、 USB接口单元和串口单元组成；实时时钟单元和存储单元与微处理器单元电连接，微处理器单元通过USB接口单元和串口单元一路与GPRS无线模块相连接，另一路与WLAN模块相连接；其中，微处理器单元和存储单元是用于运行操作系统和应用程序的载体和存储数据； GPRS无线模块是用于通过TCP/IP协议或短信把需要告警和数据上报到加密WEB服务器平台端，WEB服务器连接到互联网；WLAN模块是用于监测WLAN网络状态。
2.一种采用权利要求1所述的基于嵌入式Linux系统的WLAN网络自动监测装置的监测方法，其特征在于WEB服务器根据管理员需求设定测试项目，测试方式，并下发给监测装置，监测装置保存该数据；测试方式包括单次监测开始时间以及结束时间、监测测试次数、监测的间隔和监测结果的上报方式；监测装置根据预定的任务开始测试，测试完成后， 将测试结果以加密的方式保存到存储单元；并按照监测结果的上报方式上报给数据库和 WEB服务器，管理员在数据库和WEB服务器上实时查看当地的WLAN网络状况；当测试结果异常时，即产生告警。
3.根据权利要求2所述的基于嵌入式Linux系统的WLAN网络自动监测方法，其特征在于存储单元保存本装置监测所需的数据包括数据库和WEB服务器的信息、GPRS的信息、 WLAN的监测信息或者本地串口和用户通信的加密信息。
4.根据权利要求2所述的基于嵌入式Linux系统的WLAN网络自动监测方法，其特征在于测试项目包括WLAN无线覆盖信号强度测试、信噪比测试、用户认证测试、TOB认证接入时延测试、Ping包测试、用户下线测试、系统吞吐量与接入带宽测试。
全文摘要
本发明涉及一种基于嵌入式Linux系统的WLAN自动监测装置及方法，该装置包括电源管理单元、微处理器单元、存储单元、备用电池单元、实时时钟单元、GPRS无线模块、WLAN模块、USB接口单元和串口单元组成。该装置的软件体系结构包括引导加载程序模块层、嵌入式Linux系统内核模块层、驱动程序模块层、应用程序模块层。本发明有益的效果是由设备自动完成各种测试项目；还完成WLAN无线网络质量参数超范围的告警指示；设备的内部GPRS无线模块通过TCP/IP协议和短信把需要告警和数据上报到加密服务器平台端，服务器连接互联网，客户端连上互联网，就能通过网页浏览器配置设备的基本信息和查看某地测试站点的测试结果、告警项；提供低廉的WLAN自动监测设备供电信运行商布点测试。
文档编号H04B17/00GK102340798SQ20111031160
公开日2012年2月1日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者洪攀峰, 蔡沈卓, 钱国良 申请人:三维通信股份有限公司