专利名称：适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置。
背景技术：
移动通信是近几年通信各领域中发展最快的领域之一。其发展经历了模拟通信时代、2G和3G时代。GSM数字移动通信系统作为2G的代表，包括有基站子系统(基站及其控制器)网络和交换子系统(这一部分和固定网络最为相似)有时也被叫做核心网。
随着技术的不断发展，第三代移动通信标准经过不断融合，逐渐形成了三大主流标准，即欧洲提出的WCDMA(Wideband Code DivisionMultiple Access，宽带码分多址)、美国提出的CDMA2000和中国提出的TD-SCDMA(Time Division-Code Division Multiple Access，时分-同步码分多址)。如图1所示，第三代移动通信系统的结构主要包括核心网(Core Network)、无线网络子系统(Radio Network Subsystem，RNS)和用户设备(UE)三部分。核心网和无线网络子系统通过Iu逻辑接口连接，无线网络子系统和用户设备通过无线接口Uu连接，无线网络子系统之间通过Iur逻辑接口连接。无线网络子系统包括无线网络控制器(RNC，相当于基站控制器)和Node B(节点B)，其通过Iub接口连接。Iub接口是UTRAN(UMTS陆地无线接入网)通信系统中RNC与Node B之间的接口，用来传输RNC和Node B之间的控制信令，以及来自无线接口的公共传输信道和专用传输信道数据流。另外，Iub接口还为RNC提供了一条O&M(Operation & Maintenance，操作与维护)专用通道，用于实现对Node B的操作和维护。
GSM数字移动通信系统中，基站及其控制器之间可通过E1接口连接，也可以是光接口连接。在3GPP R4版本中，Iub接口使用ATM协议，物理传输介质可以是连接于E1(Europe One，欧洲1号标准)接口的电缆，也可以是连接于光接口的光纤。在对基站及其控制器之间接口数据进行测试时，就需要不同的接口设备。目前的基站及其控制器之间接口测试工具中，较常使用的是通用协议分析仪表。通过协议分析仪表的模拟功能可以仿真基站或其控制器来测试对端设备，也可以监视基站及其控制器之间接口上的信令和业务数据。但是，对于这种通用的协议分析仪表，一般价格都相当昂贵，不能满足大规模测试的需求，另外，对于这种通用的协议分析仪表，大都只实现了对应于接口卡的模拟、监测、分析功能，不能实现不同接口数据之间的转换功能，使用起来不灵活，如测试光口基站时，需要一台带光口的控制器和协议分析仪表，而测试电口的基站时，需要一台带电口的控制器和协议分析仪表。同样地，测试光口控制器时，需要一台带光口的基站和协议分析仪表，测试电口控制器时，就需要一台带电口的基站和协议分析仪表。对于不同接口的待测试设备，需要分别准备具有相应的接口测试设备。
另外，使用这种通用的协议分析仪表对基站及其控制器之间接口进行监测时，往往只能通过三通头引出一路信号来，这势必造成对通信链路的影响。最后，这种通用的协议分析仪表往往还具有其他很多功能，仅利用其对基站及其控制器之间接口进行测试，往往造成很大的资源浪费。
发明内容
针对上述现有移动通信系统中基站及其控制器之间接口测试设备接口兼容性所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种可同时兼容多种类型接口、成本较低的适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置。
本发明是这样实现的一种适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置，包括有用于该基站及其控制器之间数据接入的接口数据接入单元和用于数据控制的控制单元，所述接口数据接入单元包括有信令处理器、接口交换矩阵模块和接口模块；其中，所述接口交换矩阵模块、接口模块连接于信令处理器，该信令处理器完成对所述接口交换矩阵模块、接口模块的配置和控制管理，同时接收所述控制单元发送的控制指令；所述接口模块包括有至少两种类型的接口，该至少两种类型的接口连接于所述接口交换矩阵模块，用于提供与接口待测试设备的连接；所述接口交换矩阵模块完成不同接口之间的连接转换，支持接口间的数据交互，以适应不同接口类型的待测试设备；所述控制单元连接于所述信令处理器，用于控制所述信令处理器完成与接口连接的待测试设备的数据交互以及对所述接口数据接入单元各元件的配置，同时完成基站及其控制器之间接口数据的监测和分析。
进一步地，所述至少两种类型的接口可为E1(认为对本领域技术人员是清楚的，在说明书中解释)接口和同步传送模式接口。
进一步地，所述接口模块还包括有异步传输模式信元反向复用模块，该异步传输模式信元反向复用模块连接于所述接口交换矩阵模块；所述E1接口连接于该异步传输模式信元反向复用模块；所述异步传输模式信元反向复用模块完成对与其连接的E1接口的捆绑，将ATM传输汇聚层中的ATM信元轮循从E1接口发送至与该E1接口连接的待测试设备。
进一步地，所述异步传输模式信元反向复用模块上设置有存储ATM信元的缓存，以实现链路传输时延匹配。
进一步地，所述E1接口连接于异步传输模式信元反向复用模块具体是通过复用解复用链路实现的，E1接口向所述异步传输模式信元反向复用模块提供时钟和同步信号。
进一步地，所述同步传送模式接口包括有光电/电光转换模块，用于对同步传送模式接口输出的电信号及输入该接口的光信号进行对应转换。
进一步地，，所述接口交换矩阵模块、接口模块连接于信令处理器具体是通过总线缓存和总线的结合实现连接的。
进一步地，所述待测试设备为基站控制器或基站。
进一步地，所述控制单元包括有配置模块、数据提取及监测模块、基站控制器/基站模拟模块和输入输出模块，所述配置模块用于完成对基站控制器/基站模拟模块的协议配置，以及通过所述信令处理器对所述接口数据接入单元的接口交换矩阵模块、至少两种类型的接口进行相应接口连接的配置；所述基站控制器/基站模拟模块根据配置的协议通过所述信令处理器和所述至少两种类型的接口分别实现与待测试的基站控制器/基站的数据处理，与待测试的基站控制器/基站完成信令和数据交互；数据提取及监测模块提取符合条件的相应数据，对该数据进行解析并通过输入输出模块输出；输入输出模块用于相关协议及参数的输入、数据提取和监测模块监测结果的输出。
进一步地，所述控制单元连接于所述信令处理器的方式为以太网连接、局域网连接、无线网络连接或数据线直连。
本发明利用交换矩阵实现的基站及其控制器之间接口测试工具，可以对现有移动通信系统中基站及其控制器之间接口所有物理介质的灵活连接和VC(虚电容)级转换功能。本发明可同时实现基站及其控制器之间接口的VC级光电转换、侦听等，通过PC机控制软件可以配置不同端口间的VC级光电转换，可以侦听任意端口任意VC的信号，可以模拟基站或模拟基站控制器完成对基站控制器或基站的功能和性能测试。利用本发明还可以实现三通方式的数据监测与分析、串联方式的数据监视与分析、基站及其控制器之间接口的光电转换、为通用协议分析仪表提供光电转换、模拟基站控制器测试基站、模拟基站测试基站控制器等。由于本发明采用现有硬件及利用相应程序模拟基站/基站控制器，因此造价相对较低。
图1是3G网络结构示意图；图2是本发明整体结构示意图；图3是本发明测试设备的处理器与外围设备的连接示意图；图4是本发明测试设备的交换矩阵与接口芯片的连接示意图；图5是本发明交换矩阵提供接口的示意图；图6是本发明测试设备的IMA模块示意图；图7是本发明的E1接口示意图；图8是本发明E1接口与IMA模块的连接示意图；图9是本发明的STM-1接口示意图；图10是本发明的测试设备与PC机之间的以太网接口示意图；图11是本发明的控制单元结构示意图；图12是本发明的三通方式监测RNC和Node B的连接示意图；图13是本发明的监测RNC和Node B的串接示意图；图14是本发明为通用协议分析仪表提供光电转换的连接示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
首先以3G移动通信系统的Iub接口为例详细说明本发明的实施过程。
如图2所示，本发明主要包括测试设备(Iub接口数据接入单元)和PC机(控制单元)两部分。PC机完成对测试设备的控制。以下详细介绍该两部分。
本发明的测试设备包括有用于信令处理的处理器、接口交换矩阵模块、接口模块和电源。其中，接口模块包括有STM(SynchronousTransmission Mode，同步传输模式)接口和E1接口两种外接，分别对外提供STM-1光接口和E1同轴电缆接口。E1接口还包括与其连接的IMA(Inverse Multiplexing for ATM，ATM的反向复用技术)模块。E1接口、IMA模块、STM光接口通过配置总线和数据总线连接于处理器。图中，最粗的双箭头线表示配置总线，较粗的箭头线表示数据总线。电源模块为测试设备所有元件提供从16V直流电到3.3V、2.5V等直流电的转换，从而满足各元件的工作电压要求。以下就测试设备各元件进行说明。
如图3所示，本发明测试设备的处理器可采用Motorola公司的MPC82xx处理器，MPC82xx提供64bit 60X Bus和32bit Local Bus以及多种通讯接口，其内核为2.5V供电，I/O为3.3V供电，通过该处理器的60X总线(数据总线和地址总线)实现对外围设备的控制。实际处理时，单纯靠处理器本身60X总线的驱动能力是不够的，需要通过总线buffer来协助完成处理器对外围设备的管理和控制。MPC82xx的60X总线经过buffer后分成两大部分，第一部分是32bit数据总线接口，主要控制交换矩阵；第二部分是16bit数据总线接口，主要控制E1接口、IMA模块和STM-1接口。
如图4、5所示，交换矩阵由交换矩阵芯片实现，以完成ATM层的交换功能。交换矩阵具有622Mbit/s的交换能力，最多能支持64K VC连接。交换矩阵与外围接口芯片之间，采用UTOPIA LEVEL 2数据总线。交换矩阵提供两套独立的标准UTOPIA总线UTOPIAA和UTOPIAB，UTOPIA总线A与ATM设备相连接，UTOPIA总线B与MPC82xx的FCC2相连接。一个交换矩阵连接了四个外部接口(2个STM-1接口、2个E1接口)和一个内部I/O接口(用于连接处理器)，通过交换矩阵本发明的测试设备可以实现不同端口间数据的交换，从而实现光电转换及连接不同设备的目标。交换矩阵连接的这五个端口之间是完全平等的，任意两个端口间都能实现交换连接。另外，还可以通过配置多播链路实现抄送功能，即，假如电口1与电口2之间建立了交换连接，通过配置也可以将电口1和电口2之间的数据抄送一份给I/O端口，I/O端口再将数据发送到PC机，这样就可实现将测试设备串入线路的监测功能。本发明的外部接口至少有2个，其类型不限。有交换矩阵的支持，本发明的测试设备可实现不同种类接口的待测试设备之间的数据交互。交换矩阵的设置可以由I/O接口控制实现，如，配置电口1的某条VC交换到光口1，则可在电口1和光口1上实现某一VC的光电转换，根据不同的应用还可以将该交换链路配置成某个单方向、双向或配置成多播形式，从而实现监测或交互的功能。
如图6所示，IMA模块主要实现ATM(Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式)反向复用技术，它是利用传统的低速通道为用户提供高速ATM业务的一种解决方案。本发明的IMA模块，最多可提供8路2M业务的接入能力，如果要支持更多路的2M业务可以使用其它型号的IMA模块代替。IMA模块处理ATM传输汇聚层的工作，在发送方向将UTOPIA总线上的ATM信元打散并按照一定的调度在一个IMA组内部的多条链路上以自己的信元方式发送出去；在接收发向IMA模块接收多条链路数据在传输汇聚层重组为ATM信元。在本发明中为IMA模块增加了信元Buffer，实际用到容量8MB，能够处理最大E1线路间延迟226ms，信元Buffer与IMA模块连接关系参见附图7。其中，时钟管脚采用50MHz频率的时钟信号，由外部晶振提供。采用IMA模块及缓存后，可大大提升本发明E1接口的处理能力。
如图7所示，本发明E1接口实现标准的2.048MHz E1传输。E1模块可实现8路E1功能，支持平衡(120欧)和非平衡(75欧)的传输方式。每片E1模块支持4路E1。E1模块的对外线路侧接口依次连接有阻抗匹配电路、阻抗匹配变压器以及保护电路，以对E1接口进行电气性隔离，保证接口性能和使用寿命。接口的时钟同步信号和控制信号由处理器通过交换矩阵提供。如图8所示，两片E1模块与IMA模块的IMA模块之间通过多条PCM(复用解复用)线路相连接，每路PCM对应一路E1线路，每路PCM链路包括收发时钟和收发数据各一对。E1模块在接收和发送方向上都是工作在主模式下，负责提供时钟和同步信号，而IMA模块则运行在从模式下。
如图9所示，STM-1接口用于处理SONET/SDH物理层155.52Mbit/s高速数据流，其是以周期性方式为每一连接提供固定长度码字的一种传送模式。当Iub接口速率更高时可以为STM-4、STM-16和STM-64等。更高容量的STM-N模块是由STM-1模块复用而成的，速率为基本速率STM-1接口的N倍。本发明中STM-1模块必须使用光纤驱动电路(光信号驱动模块)与实际的光纤连接，与光信号驱动模块连接的还有光电转换模块(PECL-LVTTL)。时钟及帧同步信号和LVTTL信号由处理器通过交换矩阵提供。本发明中光信号驱动模块能够连接传输1300nm波长光束的单膜光纤。
如图10所示，测试设备与PC机之间可通过以太网进行连接，以太网接口模块可支持10/100BaseT数据传输模式。以太网接口模块的硬件由线路变压器、以太网收发器和MPC82xx配置的MII接口组成。测试设备与PC机之间还可通过局域网、无线网络或数据线而连接，其连接接口与连接方式匹配即可。
以下对本发明的控制单元进行说明。
如图11所示，控制单元由PC机实现，包括有模拟仿真模块、监测及协议分析模块、配置管理模块、通信服务接口和人机交互模块；用户可通过模拟仿真模块向测试设备下载软件、下发指令，使测试设备模拟某一功能；硬件配置管理模块，模拟仿真模块用户向测试设备下载软件、下发指令，使测试设备模拟某一功能；用于RNC和Node B的模拟仿真时，作为RNC和Node B之间Iub接口的数据交互测试，把现有的Iub接口数据交互的相应协议拷贝至PC机即可。配置管理模块包括硬件配置管理和协议配置管理，其中，硬件配置管理完成对测试设备工作模式、使用参数等的配置，协议配置管理仅仅是用户配置PC机侧的协议栈，对Iub口不同的VC配置不同的协议栈，以实现对Iub口数据的解析；监测显示模块负责对Iub口来的数据进行监测和显示；监测及协议分析模块完成Iub口数据的协议解析，达到用户可识别的程度；通信服务接口模块负责和测试设备进行以太网IP通信，使用UDP套接口，端口号5005。人机交互模块完成PC机的输入输出。控制单元完成三个功能，一个功能是实现对测试设备的控制，可以将测试设备设置成不同的模式，可以灵活地根据Iub接口的需求配置交换矩阵(接口选择)，完成不同测试场景的应用；第二个功能就是数据接收和分析功能，该功能类似于通用协议分析仪表的监测功能，根据I/O口接收到的Iub接口数据，在PC机上利用相关的协议对数据进行分析，从而可以跟踪Iub接口上的信令和业务过程；第三个功能就是模拟功能，通过PC机控制软件向测试设备下载模拟程序，PC机控制测试设备模拟RNC或Node B的功能，这样就可以对对端设备进行功能和性能测试。
使用中，根据需要先将Iub口的线缆与测试设备的相应端口连接，然后再根据测试方法的不同，分别设置测试设备的工作模式、使用端口、VC链路等。
如图12所示，本发明应用时可采用三通方式进行。在配线架上使用三通头将RNC和Node B间的Iub接口信号引出，根据引出线缆是光还是电的不同，连接测试设备的相应端口。通过PC机控制软件在测试设备中建立被测线缆到I/O端口的单向PVC交换连接。当Iub接口相应PVC有数据时，就会被发送到PC机进行协议分析，并向用户输出。这样，对于不同的Iub线缆(光纤、同轴电缆)只需要连接不同的端口，配置不同的端口交换连接，不需要像通用协议分析仪表一样换用不同的接口板，然后在新的接口板上再完成很多的配置。
如图13所示，本发明应用时可采用串接方式进行。将RNC和NodeB直接连接于本发明的测试设备的相应接口即可。根据线缆连接的端口，通过PC机控制软件在测试工具中建立所有Iub接口用到链路的双向PVC交换连接。通过PC机控制软件设置测试工具交换矩阵的抄送功能，当RNC和Node B启动后，就会在通过Iub接口交互的同时将数据抄送到PC机进行协议分析。本发明支持RNC和Node B可以使用不同的光、电缆连接测试工具。该连接方式还支持RNC和Node B间Iub接口的光电转换。对接不同Iub接口卡的RNC和Node B，分别将RNC和Node B的Iub接口线缆连接到测试工具的相应端口(光-光、电-电)；通过PC机控制软件在测试工具相应光口、电口上建立所有Iub接口用到链路的双向PVC交换连接；当RNC和Node B启动后，就会通过测试工具的光电转换完成Iub接口的信令交互和业务流程。
如图14所示，本发明也可以为通用协议分析仪表提供光电转换。在配线架上使用三通头将RNC和Node B间的Iub接口信号引出；根据引出线缆是光的还是电的不同，连接测试设备的不同端口；将通用协议分析仪表也接到测试工具的光口或电口上；通过PC机控制软件在测试设备中建立三通线缆到通用测试仪端口的单向PVC交换连接；当Iub接口相应的PVC有数据时，就会被发送到通用协议分析仪表进行协议分析。
本发明也可以单独模拟RNC或Node B并分别测试Node B或RNC。
对于2G移动通信系统的测试情况，由于3G系统的在基站及其控制器之间的接口与2G并没有差别，作为接口兼容的测试设备没有差别，只是实现这些数据的协议和编码规则不同，因此不再赘述。本发明测试设备同样可应用于2G移动通信系统的相应设备。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置，包括有用于该基站及其控制器之间数据接入的接口数据接入单元和用于数据控制的控制单元，其特征在于，所述接口数据接入单元包括有信令处理器、接口交换矩阵模块和接口模块；其中，所述接口交换矩阵模块、接口模块连接于信令处理器，该信令处理器完成对所述接口交换矩阵模块、接口模块的配置和控制管理，同时接收所述控制单元发送的控制指令；所述接口模块包括有至少两种类型的接口，该至少两种类型的接口连接于所述接口交换矩阵模块，用于提供与接口待测试设备的连接；所述接口交换矩阵模块完成不同接口之间的连接转换，支持接口间的数据交互，以适应不同接口类型的待测试设备；所述控制单元连接于所述信令处理器，用于控制所述信令处理器完成与接口连接的待测试设备的数据交互以及对所述接口数据接入单元各元件的配置，同时完成基站及其控制器之间接口数据的监测和分析。
2.根据权利要求1所述的适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置，其特征在于，所述至少两种类型的接口可为E1(认为对本领域技术人员是清楚的，在说明书中解释)接口和同步传送模式接口。
3.根据权利要求2所述的适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置，其特征在于，所述接口模块还包括有异步传输模式信元反向复用模块，该异步传输模式信元反向复用模块连接于所述接口交换矩阵模块；所述E1接口连接于该异步传输模式信元反向复用模块；所述异步传输模式信元反向复用模块完成对与其连接的E1接口的捆绑，将ATM传输汇聚层中的ATM信元轮循从E1接口发送至与该E1接口连接的待测试设备。
4.根据权利要求3所述的适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置，其特征在于，所述异步传输模式信元反向复用模块上设置有存储ATM信元的缓存，以实现链路传输时延匹配。
5.根据权利要求3所述的适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置，其特征在于，所述E1接口连接于异步传输模式信元反向复用模块具体是通过复用解复用链路实现的，E1接口向所述异步传输模式信元反向复用模块提供时钟和同步信号。
6.根据权利要求2所述的适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置，其特征在于，所述同步传送模式接口包括有光电/电光转换模块，用于对同步传送模式接口输出的电信号及输入该接口的光信号进行对应转换。
7.根据权利要求1所述的适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置，其特征在于，所述接口交换矩阵模块、接口模块连接于信令处理器具体是通过总线缓存和总线的结合实现连接的。
8.根据权利要求1所述的适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置，其特征在于，所述待测试设备为基站控制器或基站。
9.根据权利要求8所述的适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置，其特征在于，所述控制单元包括有配置模块、数据提取及监测模块、基站控制器/基站模拟模块和输入输出模块，所述配置模块用于完成对基站控制器/基站模拟模块的协议配置，以及通过所述信令处理器对所述接口数据接入单元的接口交换矩阵模块、至少两种类型的接口进行相应接口连接的配置；所述基站控制器/基站模拟模块根据配置的协议通过所述信令处理器和所述至少两种类型的接口分别实现与待测试的基站控制器/基站的数据处理，与待测试的基站控制器/基站完成信令和数据交互；数据提取及监测模块提取符合条件的相应数据，对该数据进行解析并通过输入输出模块输出；输入输出模块用于相关协议及参数的输入、数据提取和监测模块监测结果的输出。
10.根据权利要求1所述的适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置，其特征在于，所述控制单元连接于所述信令处理器的方式为以太网连接、局域网连接、无线网络连接或数据线直连。
全文摘要
本发明公开了一种适用于基站及其控制器之间接口的数据测试装置，为解决现有测试装置使用单一而提出，本发明包括有基站及其控制器之间接口数据接入单元和控制单元，接口数据接入单元用于完成与接口的数据交换；控制单元连接于接口数据接入单元，用于控制接口数据接入单元完成与基站及其控制器之间接口的对端元件的数据交互，同时完成接口数据的监测和分析；接口数据接入单元包括有信令处理器、接口交换矩阵模块和接口模块；接口交换矩阵模块、接口模块连接于信令处理器，信令处理器完成对接口交换矩阵模块、接口模块的配置和控制管理，同时接收控制单元发送的控制指令；接口模块连接于接口交换矩阵模块，用于提供与基站及其控制器之间接口的连接。本发明兼容光口和电口，成本低。
文档编号H04W24/00GK101047929SQ20061006606
公开日2007年10月3日 申请日期2006年3月28日 优先权日2006年3月28日
发明者张春青, 贯威 申请人:大唐移动通信设备有限公司