一种GSM‑R网络在线实时测试系统及方法与流程

本发明涉及通信技术领域。更具体地，涉及一种gsm-r网络在线实时测试系统及方法。

背景技术：

gsm-r专用移动通信网络(简称gsm-r网络)是中国铁路目前的主流移动通信技术体制，主要为调度通信、铁路运输作业、区间维护作业及列控系统应用等提供专用移动通信服务。gsm-r网络测试工作为gsm-r网络建设及优化提供了重要依据，其中手持测试终端是gsm-r网络中的重要测试设备，对gsm-r网络现场测试、业务测试起到了关键作用。

目前，手持式测试终端(测试手机)全部采用了封闭式专用系统，该系统无法完全适应目前维护的需求，其缺陷主要表现在：操作系统封闭，不能根据实际测试需求进行二次功能开发；价格过于昂贵；维修成本高昂，基本上处于只换不修(相当于新购)的状态；缺乏直观的图形化显示界面，偏重于实时数据的测试，缺少针对gsm-r业务的专用测试功能，显示内容单一；对全程网络覆盖情况等缺乏有效的测试评估工具，缺少结合铁路运营里程、线路特性、gsm-r网络管理与维护等特点的专用测试手段；缺乏对测试数据的记录功能，难以在测试完成后对测试过程进行回放分析。

因此，需要提供一种解决现有技术存在的缺陷的gsm-r网络测试系统及方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种gsm-r网络在线实时测试系统及方法，克服上述现有技术存在的缺陷，实现结合铁路运营里程、线路特性、铁路通信网络管理与维护等特点，针对gsm-r网络的全中文、图形化测试、远程在线监测、可视化测试数据回放与统计分析处理的测试系统，为高速铁路、客运专线及普速铁路gsm-r网络的测试、维护提供了一套高效工具。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种gsm-r网络在线实时测试系统，包括：

在线监测子系统和至少一个便携式gsm-r网络测试终端，所述在线监测子系统包括同时接入gprs网络与办公网络的测试数据通信服务器，和至少一个接入办公网络的在线用户监测客户端；

所述便携式gsm-r网络测试终端，对所测试位置gsm-r网络当前小区及相邻小区进行gsm-r网络测试，生成并存储测试数据，根据测试数据绘制测试数据图形曲线，实时显示测试数据和测试数据图形曲线，并将测试数据通过gprs网络实时发送至测试数据通信服务器；

所述测试数据通信服务器存储测试数据并将测试数据通过办公网络实时发送至在线用户监测客户端；

所述在线用户监测客户端根据测试数据绘制测试数据图形曲线，实时显示测试数据和测试数据图形曲线。

优选地，该系统还包括接入办公网络的应用基础数据更新服务器；

所述便携式gsm-r网络测试终端通过wifi接入办公网络，所述应用基础数据更新服务器收到所述便携式gsm-r网络测试终端通过办公网络发送的应用基础数据更新请求后将新版本的应用基础数据通过办公网络发送至所述便携式gsm-r网络测试终端；

所述便携式gsm-r网络测试终端根据新版本的应用基础数据自动完成应用基础数据的更新。

优选地，该系统还包括接入办公网络的测试数据文件管理服务器；

所述便携式gsm-r网络测试终端根据存储的测试数据生成测试数据文件或测试数据通信服务器根据存储的测试数据生成测试数据文件；

所述便携式gsm-r网络测试终端通过wifi接入办公网络，所述便携式gsm-r网络测试终端或所述测试数据通信服务器通过办公网络将测试数据文件发送至所述测试数据文件管理服务器；

所述测试数据文件管理服务器存储测试数据文件。

优选地，该系统还包括测试数据文件可视化回放与统计分析平台；

所述便携式gsm-r网络测试终端、测试数据通信服务器或测试数据文件管理服务器通过办公网络或通过人工方式将测试数据文件发送至所述测试数据文件可视化回放与统计分析平台；

所述测试数据文件可视化回放与统计分析平台回放显示测试数据文件并对测试数据文件进行综合统计及分析处理。

优选地，所述测试数据通信服务器接入gprs网络的端口设有防火墙。

优选地，所述便携式gsm-r网络测试终端和所述在线用户监测客户端均通过可视化图形测试界面实时显示测试数据和测试数据图形曲线，所述测试数据文件可视化回放与统计分析平台通过可视化图形测试界面回放显示测试数据文件。

优选地，所述测试数据包括：当前小区与相邻小区的信号场强、以铁道部或铁路总公司批复为基准的小区标准名称、lac(位置区码)、cid(小区标识)、小区公里标(或覆盖公里标范围)、bsic(基站色码)、bcch绝对频道号(arfcn)，以及当前小区的归属局、所属线路名称、tcharfcn与主要定时器参数值。

一种基于上述gsm-r网络在线实时测试系统的gsm-r网络在线实时测试方法，包括：

利用便携式gsm-r网络测试终端对所测试位置gsm-r网络当前小区及相邻小区进行gsm-r网络测试，生成并存储测试数据，根据测试数据绘制测试数据图形曲线，实时显示测试数据和测试数据图形曲线，并将测试数据通过gprs网络实时发送至测试数据通信服务器；

利用测试数据通信服务器存储测试数据并将测试数据通过办公网络实时发送至在线用户监测客户端；

利用在线用户监测客户端根据测试数据绘制测试数据图形曲线，实时显示测试数据和测试数据图形曲线。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案稳定可靠、简单实用，gsm-r网络测试中的无线网络测试可实时测试gsm-r网络小区信息，并通过图形界面展示小区场强变换曲线图及综合信息；gsm-r网络测试中的gprs网络测试可测试pdp激活成功率、目的ip地址的网络连通性、延时、丢包率等项目；同时还可将测试的数据以数据日志文件的形式记录下来，供测试人员进行查看分析。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出gsm-r网络在线实时测试系统的示意图。

图2示出便携式gsm-r网络测试终端进行gsm-r网络测试的工作流程图。

图3示出gsm-r网络在线实时测试系统进行gsm-r网络测试中的无线网络测试详细工作流程图。

图4示出便携式gsm-r网络测试终端的系统功能结构图。

图5示出测试数据文件可视化回放与统计分析平台的系统功能结构图。

图6示出测试数据文件可视化回放与统计分析平台的工作流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本实施例提供的gsm-r网络在线实时测试系统主要包括现场设备、回放分析设备和实时监控设备。现场设备，负责现场测试、采集gsm-r网络覆盖信息、当前及相邻小区数据等。回放分析设备，负责对现场设备采集的数据文件进行回放及统计分析处理。实时监控设备，负责对现场设备实时回传的结果进行监测和显示，供专业人员快速定位、分析故障使用。

如图1所示，本实施例提供的gsm-r网络在线实时测试系统，包括：

便携式gsm-r网络测试终端(至少一个)、在线监测子系统、应用基础数据更新服务器、测试数据文件管理服务器和测试数据文件可视化回放与统计分析平台，其中在线监测子系统进一步包括测试数据通信服务器和至少一个在线用户监测客户端。

在线用户监测客户端、应用基础数据更新服务器、测试数据文件管理服务器和测试数据文件可视化回放与统计分析平台接入办公网络(办公网络包括各种专用网络，优选的是，在线用户监测客户端、应用基础数据更新服务器、测试数据文件管理服务器和测试数据文件可视化回放与统计分析平台均有线接入办公网络)。测试数据通信服务器同时接入gprs网络与办公网络。进一步，为了保证铁路gprs核心网络安全，将相关应用系统与铁路核心网进行物理安全隔离，测试数据通信服务器接入gprs网络的端口设有防火墙。

便携式gsm-r网络测试终端，对所测试位置gsm-r网络的当前小区及相邻小区进行gsm-r网络测试(gsm-r网络测试包括无线网络测试和gprs网络测试)，生成并存储测试数据，测试数据包括：当前小区与相邻小区的信号场强、以铁道部或铁路总公司批复为基准的小区标准名称、lac(位置区码)、cid(小区标识)、小区公里标(或覆盖公里标范围)、bsic(基站色码)、bcch绝对频道号(arfcn)，以及当前小区的归属局、所属线路名称、tcharfcn与主要定时器参数值。同时，便携式gsm-r网络测试终端根据测试数据绘制测试数据图形曲线，并提供了直观的可视化图形测试界面，测试人员可以方便直观地观察到小区信号场强变化状况及当前小区重选情况，铁路特有的当前小区及相邻小区标准名称(与铁道部和铁路总公司批复一致)、归属局、线路名称、小区覆盖范围公里标以及基站色码bsic、主要定时器参数等也可通过测试一并展示。便携式gsm-r网络测试终端提供了测试数据实时传送功能，通过铁路gprs网络实时地将生成的测试数据发送至测试数据通信服务器，再由测试数据通信服务器转发至在线用户监测客户端，实现远程监视、分析。便携式gsm-r网络测试终端支持在线应用基础数据更新。当测试终端所使用的应用基础数据发生变化(如新增线路、优化调整既有线路小区数据等)时，便携式gsm-r网络测试终端能够通过自身具备的wifi连接办公网络，完成应用基础数据更新。

在线监测子系统，在线监测子系统中的gsm-r网络测试测试数据通信服务器(或者直接称之为测试数据通信服务器)实现对便携式gsm-r网络测试终端通过铁路gprs网络实时发送的(现场)测试数据进行接收并实时转发至在线用户监测客户端，供非现场人员(或管理人员)通过在线用户监测客户端直接监视、分析。gsm-r网络测试测试数据通信服务器能够实时地接收所有在线的便携式gsm-r网络测试终端在测试现场测试获取的测试数据，提供本地对测试终端传送的测试数据存储并生成测试数据文件功能，供高级维护管理人员、网管及网络优化人员第一时间进行分析。与在线监测测试数据通信服务器配套的在线用户监测客户端，能够以列表的形式显示所有在线的便携式gsm-r网络测试终端，并支持用户选择最多2台终端设备，同时进行在线实时监测，实现远程监控现场测试情况的功能，在线实时数据的监测、可视化图形绘制界面，与测试终端基本一致。高级维护管理人员、网管及网络优化人员足不出户，即可通过在线监测子系统，远程确认网络覆盖情况，做出适时决策。

应用基础数据更新服务器，实现便携式gsm-r网络测试终端的应用基础数据的在线更新功能。当有新增g网线路、既有g网网络数据发生变化时，管理员将最新版本的应用基础数据存入应用基础数据更新服务器，便携式gsm-r网络测试终端能够通过wifi连接办公(oa)网络远程访问应用基础数据更新服务器，完成应用基础数据的更新，省去了手动逐个终端现场升级的麻烦。

测试数据文件管理服务器，实现各便携式gsm-r网络测试终端历史测试数据的记录文件上传功能。便携式gsm-r网络测试终端上具备的测试记录上传功能，使测试人员能够通过wifi连接办公(oa)网络，将便携式gsm-r网络测试终端所记录(存储)的测试数据的记录文件，在线上传至测试数据文件管理服务器。各便携式gsm-r网络测试终端上传至测试数据文件管理服务器的测试数据文件，也可以由后续用户下载后，通过测试数据文件可视化回放与统计分析平台进行回放、分析及统计。

测试数据文件可视化回放与统计分析平台，实现对各便携式gsm-r网络测试终端现场测试采集、记录与生成测试数据文件的图形化回放、综合分析及统计等功能。借助测试数据文件可视化回放与统计分析平台提供的数据统计和综合分析功能，可对现场测试结果进行深入的研究、分析，为网络覆盖质量等情况提供佐证。

gsm-r网络在线实时测试系统还包括分别连接测试数据通信服务器、在线用户监测客户端、应用基础数据更新服务器、测试数据文件管理服务器和测试数据文件可视化回放与统计分析平台等的交换机。便携式gsm-r网络测试终端、测试数据通信服务器、在线用户监测客户端、应用基础数据更新服务器、测试数据文件管理服务器以及测试数据文件可视化回放与统计分析平台，形成一个完整的gsm-r网络在线测试功能体系。

如图2所示，本实施例提供的便携式gsm-r网络测试终端进行gsm-r网络测试的工作流程包括：

1)登陆校验，验证用户所使用测试终端设备的imei号码是否为已授权的终端imei号码，同时验证所插入的sim卡是否为gsm-r网络sim卡；

2)登陆校验通过后，选择测试类型，包括无线网络测试和gprs网络测试；

若选择无线网络测试，则进行如下工作流程：

201)测试环境选择：根据实际测试环境，选择相应测试环境，包括：司机室环境，室外环境，车厢内环境等，根据不同环境下无线信号的屏蔽效果，分别设定不同测试电平修正值；

202)数据获取：自动获取gsm-r无线网络小区数据，包括当前及相邻小区的信号场强、位置区码、小区标识、基站色码、bcch绝对频道号，以及当前小区的tcharfcn与主要定时器参数值；

203)数据分析处理：对获取的gsm-r网络小区数据进行筛选、分析、统计和处理，包括：筛除不符合测试条件的相邻小区数据、统计当前小区重选历史记录、统计历史最高最低场强；数据分析处理包括，解析当前小区与相邻小区的以铁道部或铁路总公司批复为基准的小区标准名称、小区公里标，以及当前小区的归属局、所属线路名称；对当前小区及相邻小区的场强数值进行分析，如果当前小区场强低于测试报警阈值(默认值为-92db)，则根据声音报警开关设置情况，发出报警声；检查当前小区是否发生重选，如果发生重选，更新当前小区重选历史记录，小区重选检查完成后，更新最高最低场强历史统计数据；筛除场强低于测试阈值的相邻小区测试数据记录；

204)图像显示绘制：绘制gsm-r网络当前小区场强实时测试曲线，并根据邻区场强绘制开关来决定是否绘制相邻小区场强实时测试曲线，显示小区各项综合信息，包括：当前及相邻小区的场强、以铁道部或铁路总公司批复为基准的小区标准名称、位置区码及小区标识、归属局、当前线路名称、上下行、当前小区覆盖的公里标范围等；还包括显示小区综合信息，包括：当前小区综合信息、相邻小区综合信息、小区重选历史记录以及最高最低场强的历史统计；

205)向测试数据通信服务器发送网络测试数据：将测试终端采集获取并分析处理后的gsm-r网络现场测试数据通过gprs网络发送给gsm-r网络测试测试数据通信服务器；

206)测试数据文件记录到：将分析处理后的小区测试数据写入到测试数据文件中；

202)数据获取至206)测试数据文件记录每秒循环执行一次；

207)参数设置：根据实际测试工作环境及测试要求进行参数设置，包括：测试绘图区域坐标范围、场强测试报警阈值、场强测试电平修正值、测试日志文件自动分割开关、邻区场强绘制开关、场强测试声音报警开关、测试数据通信服务器ip地址与端口参数设置、自动测试数据传送开关设置等。

若选择gprs网络测试，则进行如下工作流程：

208)打开数据连接：打开测试终端的数据连接功能；

209)设置接入点：设置接入点，配置测试用的apn、认证账号及密码等信息；

210)激活gprs连接：通过开关控制gprs网络的连接和断开，并在成功激活后显示本机获取的ip地址；

211)进行pdp激活成功率测试或对目的ip地址进行测试，输入被测试目的ip地址，进行网络连通性、延时、丢包率测试，并显示测试结果，对pdp激活成功率测试与目的ip地址测试的测试结果进行处理和显示；

212)测试日志文件记录：将测试结果写入到测试日志文件中；

213)测试参数设置：根据实际测试要求对测试的参数进行设置，例如：pdp激活成功率测试与目的ip地址测试的测试次数，测试命令所发送数据包的字节长度等。

图3示出gsm-r网络在线实时测试系统进行gsm-r网络测试中的无线网络测试详细工作流程图。

如图4所示，与上述gsm-r网络在线实时测试系统的工作流程对应，便携式gsm-r网络测试终端包括登陆校验单元、无线网络测试单元和gprs网络测试单元、应用基础数据更新单元。无线网络测试单元包括测试环境选择模块、数据获取模块、数据分析处理模块、图像显示绘制模块、测试数据gprs网络实时传送模块、日志记录模块和参数设置模块。gprs网络测试单元包括：接入点设置模块、gprs连接激活控制模块、pdp激活成功率测试模块、目的ip地址测试模块、测试结果显示模块、日志记录模块和测试参数设置模块。其中，应用基础数据更新单元实现测试终端在线应用基础数据更新，当测试终端所使用的应用基础数据发生变化(如新增线路、优化调整既有线路小区数据等)时，测试终端能够通过自身具备的wifi网络，从应用基础数据更新服务器上下载最新版本的应用基础数据，自动完成应用基础数据更新与升级。

如图5所示，测试数据文件可视化回放与统计分析平台，包括以下模块：

登录校验模块，在启动平台系统时校验计算机上插入的软件授权智能卡信息；

测试日志数据可视化回放模块，将gsm-r网络测试数据文件各类信息以图形化方式进行可视化回放，包括：小区场强历史变化曲线、归属局、线路名、上下行、公里标范围、以铁道部或铁路总公司批复为基准的小区标准名称，当前小区及相邻小区的位置区码、小区标识与场强值，时间轴，小区重选信息、小区测试数据综合信息等测试数据记录；

测试日志数据统计分析模块，对gsm-r网络测试数据文件进行统计和分析，及时发现和分析gsm-r网络中的问题，消除潜在的安全隐患，统计信息包括：线路名称、测试时间段、小区重选信息、测试起始小区信息、测试结束小区信息、最高电平、最低电平等测试日志信息等；辅助分析工具包括：按小区名称检索相应小区信息、按信号电平检索符合条件的小区信息、小区重选序列记录的校核、输出统计分析文本、查看原始日志数据等。

如图6所示，测试数据文件可视化回放与统计分析平台的工作流程包括：

启动，同时登录校验模块启动，校验计算机上插入的软件授权智能卡信息，如果通过校验，则启动gsm-r网络测试数据文件可视化回放与统计分析平台主界面；如果未通过校验，则为用户弹出未检测到授权的错误提示；

通过校验后，用户使用文件选择对话框选择并打开gsm-r网络测试数据文件，测试日志数据可视化回放模块将对测试数据文件进行图形化显示，利用图形绘制引擎对测试数据记录的各类信息进行图形化绘制，实现可视化回放各类测试信息，包括：小区场强历史变化曲线、归属局、线路名、上下行、公里标范围、以铁道部或铁路总公司批复为基准的小区标准名称，当前小区及相邻小区的位置区码、小区标识与场强值，时间轴，小区重选信息、小区测试数据综合信息等测试数据记录；

测试日志数据统计分析模块对gsm-r网络测试数据文件进行统计和分析。平台将测试数据中的小区信息数据提取整理后，存入小区信息列表，通过对小区信息列表遍历，进行统计与分析处理。主要统计步骤包括：对所记录的小区个数进行统计，并提取测试过程起始当前小区与结束当前小区信息；通过小区场强信息记录对比，提取出整个测试过程所记录的最高与最低小区场强电平；生成整个测试过程的小区重选序列；用户可选择将统计信息数据输出到文本文件等。主要分析步骤包括：按小区名称检索是根据用户输入的小区名称，遍历整个小区信息列表，提取出所有满足小区名称检索条件的记录数据，生成按小区名称检索结果列表，并在图形绘制窗口中定位到结果列表中第一个检索结果记录点位置，使用亮黄色虚线高亮表示，用户可通过界面控件定位和浏览其它检索结果；按信号电平检索是根据用户输入的场强电平值范围，遍历整个小区信息列表，提取出所有满足信号电平检索条件的记录数据，生成按信号电平检索结果列表，并在图形绘制窗口中定位到结果列表中第一个检索结果记录点位置，使用亮黄色虚线高亮表示，用户可通过界面控件定位和浏览其它检索结果；小区重选序列记录校核是对统计得到的小区重选序列进行小区重选顺序正确性校核等。系统将统计分析结果显示在软件界面上，供专业人士深入分析，及时发现和分析gsm-r网络覆盖等方面的问题，消除潜在的安全隐患，统计信息包括：线路名称、测试时间段、小区重选信息、测试起始小区信息、测试结束小区信息、最高电平、最低电平等测试日志信息等；辅助分析工具包括：按小区名称检索相应小区信息、按信号电平检索符合条件的小区信息、小区重选序列记录的校核、输出统计分析文本、查看原始日志数据等。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。