本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)測量
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種待測的WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試裝置、方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：WirelessLocalAreaNetwork(WLAN)無線局域網(wǎng)是一種將各種計算機設(shè)備互聯(lián)起來的無線通信技術(shù)，可以實現(xiàn)資源共享的無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及移動智能終端使用的日益增長，WLAN技術(shù)也快速發(fā)展，應(yīng)用場景也越來越多。WLAN包括了IEEE802.11a/b/g/n/ac等多個標準，主要使用2.4GHz與5GHz頻段，而且網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在不斷擴大。因此對無線通信終端產(chǎn)品及網(wǎng)絡(luò)空中接口(OvertheAir,OTA)的性能指標，尤其是數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput)，進行快速測試顯得越來越重要。在WLAN無線通信產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)過程中，空中接口吞吐量的測試系統(tǒng)通常將WLAN終端放在屏蔽電波暗室中，與外界的環(huán)境完全屏蔽隔開，屏蔽暗室內(nèi)安裝有測試天線，通過射頻電纜與外部的無線綜合測試儀連接。傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng)空中接口的測試環(huán)境只安放一個WLAN終端，將實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量除以測量時間得到該接口的吞吐量，即網(wǎng)絡(luò)吞吐量等同于WLAN終端的空中接口吞吐量。這種傳統(tǒng)的測試方法一次只能對一個WLAN終端進行測量，而且上行鏈路與下行鏈路不能同時測量，效率低，測試過程耗時長。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供了一種能對單個、兩個或兩個以上WLAN終端進行同時測試的待測的WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試裝置、方法及系統(tǒng)。實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試裝置，包括無線綜合測試儀、軟件控制平臺，以及微波屏蔽暗室，將至少一個待測的WLAN終端設(shè)備放置在微波屏蔽暗室內(nèi)，所述無線綜合測試儀與待測的WLAN終端設(shè)備采用射頻信號進行通訊連接，待測的WLAN終端設(shè)備通過分布式的競爭信道接入機制向無線綜合測試儀發(fā)送上行的數(shù)據(jù)幀，同時無線綜合測試儀通過競爭信道接入?yún)f(xié)議參與信道競爭，向各個待測的WLAN終端設(shè)備發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀，所述無線綜合測試儀與軟件控制平臺采用通訊電纜相連，軟件控制平臺用于對無線綜合測試儀發(fā)送儀表控制信號，并接收無線綜合測試儀反饋的測試數(shù)據(jù)，以計算出無線空中接口數(shù)據(jù)吞吐量。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述無線綜合測試儀包括矢量信號分析儀和矢量信號發(fā)生器，矢量信號分析儀用來進行發(fā)射機驗證，矢量信號發(fā)生器用來進行擴展接收機測試。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述無線綜合測試儀基于IEEE802.11通信協(xié)議。本發(fā)明還提供了一種待測的WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試方法，包括如下步驟：待測的WLAN終端設(shè)備通過掃描、認證與關(guān)聯(lián)通訊協(xié)議與無線綜合測儀建立通信連接；軟件控制平臺控制無線綜合測儀向各個待測的WLAN終端設(shè)備發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀，測量出下行數(shù)據(jù)吞吐量；各個待測的WLAN終端向無線綜合測儀發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀，測量出上行數(shù)據(jù)吞吐量；根據(jù)下行數(shù)據(jù)吞吐量和上行數(shù)據(jù)吞吐量，獲取測試時間開銷內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總流量，并計算出無線空中接口數(shù)據(jù)吞吐量。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，將待測的WLAN終端設(shè)備放入微波屏蔽暗室。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，通過以下方式測量出下行數(shù)據(jù)吞吐量：待測的WLAN終端對每一個被正確接收的數(shù)據(jù)幀，WLAN終端則會在短時幀間距時間內(nèi)向無線綜合測儀返回一個ACK幀作為數(shù)據(jù)幀被正確接收的確認；對于沒有被正確接收的數(shù)據(jù)幀，無線綜合測儀則不會在短時幀間距時間內(nèi)收到ACK幀，沒有被正確接收的數(shù)據(jù)幀將被重傳直到被正確接收。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，當待測的WLAN終端的數(shù)量為兩個或兩個以上時，通過以下方式測量出下行數(shù)據(jù)吞吐量：待測的WLAN終端向無線綜合測儀發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，通過分布式的競爭信道接入機制，利用沖突避免的載波偵聽多路訪問機制避免沖突及相互干擾，同時，對每一個被無線綜合測儀正確接收的數(shù)據(jù)幀，與該數(shù)據(jù)幀對應(yīng)的待測的WLAN終端設(shè)備在短時幀間距時間內(nèi)則會收到一個ACK幀作為確認。本發(fā)明還提供了一種待測的WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試系統(tǒng)，包括：通信連接模塊，用于將待測的WLAN終端設(shè)備通過掃描、認證與關(guān)聯(lián)通訊協(xié)議與無線綜合測儀建立通信連接；下行數(shù)據(jù)吞吐量測試模塊，用于由軟件控制平臺控制無線綜合測儀向各個待測的WLAN終端設(shè)備發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀，測量出下行數(shù)據(jù)吞吐量；上行數(shù)據(jù)吞吐量測試模塊，用于將各個待測的WLAN終端向無線綜合測儀發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀，測量出上行數(shù)據(jù)吞吐量；以及處理模塊，用于根據(jù)下行數(shù)據(jù)吞吐量和上行數(shù)據(jù)吞吐量，獲取測試時間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總流量，并計算出無線空中接口數(shù)據(jù)吞吐量。本發(fā)明的待測的WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試裝置，通過包括無線綜合測試儀、軟件控制平臺，以及微波屏蔽暗室，將至少一個待測的WLAN終端設(shè)備放置在微波屏蔽暗室內(nèi)，所述無線綜合測試儀與待測的WLAN終端設(shè)備采用射頻信號進行通訊連接，待測的WLAN終端設(shè)備通過分布式的競爭信道接入機制向無線綜合測試儀發(fā)送上行的數(shù)據(jù)幀，同時無線綜合測試儀通過競爭信道接入?yún)f(xié)議參與信道競爭，向各個待測的WLAN終端設(shè)備發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀，所述無線綜合測試儀與軟件控制平臺采用通訊電纜相連，軟件控制平臺用于對無線綜合測試儀發(fā)送儀表控制信號，并接收無線綜合測試儀反饋的測試數(shù)據(jù)，以計算出無線空中接口數(shù)據(jù)吞吐量，使得本發(fā)明可對單個、兩個或兩個以上被測設(shè)備空中接口吞吐量進行同時測試，相比測量方法，效率高，測試過程耗時短。本發(fā)明的待測的WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試方法，通過包括步驟：待測的WLAN終端設(shè)備通過掃描、認證與關(guān)聯(lián)通訊協(xié)議與無線綜合測儀建立通信連接；軟件控制平臺控制無線綜合測儀向各個待測的WLAN終端設(shè)備發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀，測量出下行數(shù)據(jù)吞吐量；各個待測的WLAN終端向無線綜合測儀發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀，測量出上行數(shù)據(jù)吞吐量；根據(jù)下行數(shù)據(jù)吞吐量和上行數(shù)據(jù)吞吐量，獲取測試時間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總流量，并計算出無線空中接口數(shù)據(jù)吞吐量，使得本發(fā)明可對單個、兩個或兩個以上被測設(shè)備空中接口吞吐量進行同時測試，相比測量方法，效率高，測試過程耗時短。本發(fā)明的待測的WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試系統(tǒng)，通過包括：通信連接模塊，用于將待測的WLAN終端設(shè)備通過掃描、認證與關(guān)聯(lián)通訊協(xié)議與無線綜合測儀建立通信連接；下行數(shù)據(jù)吞吐量測試模塊，用于由軟件控制平臺控制無線綜合測儀向各個待測的WLAN終端設(shè)備發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀，測量出下行數(shù)據(jù)吞吐量；上行數(shù)據(jù)吞吐量測試模塊，用于將各個待測的WLAN終端向無線綜合測儀發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀，測量出上行數(shù)據(jù)吞吐量；以及處理模塊，用于根據(jù)下行數(shù)據(jù)吞吐量和上行數(shù)據(jù)吞吐量，獲取測試時間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總流量，并計算出無線空中接口數(shù)據(jù)吞吐量，使得本發(fā)明可對單個、兩個或兩個以上被測設(shè)備空中接口吞吐量進行同時測試，相比測量方法，效率高，測試過程耗時短。附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1為本發(fā)明WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試裝置提供的一實例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試方法提供的一實例的方法流程圖；圖3為本發(fā)明WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試系統(tǒng)提供的一實例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖4為無線網(wǎng)絡(luò)不同子層的包頭開銷結(jié)構(gòu)示意圖；圖5(a)為CSMA/CA模式下競爭機制示意圖；圖5(b)為RTS/CTS模式下競爭機制示意圖。本發(fā)明目的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。具體實施方式下面將結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進一步描述。較佳實施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等用語，僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。圖1為本發(fā)明待測的WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試裝置、方法及系統(tǒng)提供的一實例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試裝置，包括無線綜合測試儀、軟件控制平臺，以及微波屏蔽暗室，將至少一個待測的WLAN終端設(shè)備放置在微波屏蔽暗室內(nèi)，所述無線綜合測試儀與待測的WLAN終端設(shè)備采用射頻信號進行通訊連接，待測的WLAN終端設(shè)備通過分布式的競爭信道接入機制向無線綜合測試儀發(fā)送上行的數(shù)據(jù)幀，同時無線綜合測試儀通過競爭信道接入?yún)f(xié)議參與信道競爭，向各個待測的WLAN終端設(shè)備發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀，所述無線綜合測試儀與軟件控制平臺采用通訊電纜相連，軟件控制平臺用于對無線綜合測試儀發(fā)送儀表控制信號，并接收無線綜合測試儀反饋的測試數(shù)據(jù)，以計算出無線空中接口數(shù)據(jù)吞吐量。具體實施中，所述無線綜合測試儀包括矢量信號分析儀和矢量信號發(fā)生器，矢量信號分析儀用來進行發(fā)射機驗證，矢量信號發(fā)生器用來進行擴展接收機測試。具體實施中，所述無線綜合測試儀基于IEEE802.11通信協(xié)議。圖2為本發(fā)明WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試方法提供的一實例的方法流程圖，如圖2所示，該方法包括如下步驟：步驟21、待測的WLAN終端設(shè)備通過掃描、認證與關(guān)聯(lián)通訊協(xié)議與無線綜合測儀建立通信連接；步驟22、軟件控制平臺控制無線綜合測儀向各個待測的WLAN終端設(shè)備發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀，測量出下行數(shù)據(jù)吞吐量；步驟23、各個待測的WLAN終端向無線綜合測儀發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀，測量出上行數(shù)據(jù)吞吐量；步驟24、根據(jù)下行數(shù)據(jù)吞吐量和上行數(shù)據(jù)吞吐量，獲取測試時間開銷內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總流量，并計算出無線空中接口數(shù)據(jù)吞吐量。具體實施中，將待測的WLAN終端設(shè)備放入微波屏蔽暗室。具體實施中，步驟22中，通過以下方式測量出下行數(shù)據(jù)吞吐量：待測的WLAN終端對每一個被正確接收的數(shù)據(jù)幀，WLAN終端則會在短時幀間距時間內(nèi)向無線綜合測儀返回一個ACK幀作為數(shù)據(jù)幀被正確接收的確認；對于沒有被正確接收的數(shù)據(jù)幀，無線綜合測儀則不會在短時幀間距時間內(nèi)收到ACK幀，沒有被正確接收的數(shù)據(jù)幀將被重傳直到被正確接收。具體實施中，當待測的WLAN終端的數(shù)量為兩個或兩個以上時，步驟23中，通過以下方式測量出下行數(shù)據(jù)吞吐量：待測的WLAN終端向無線綜合測儀發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，通過分布式的競爭信道接入機制，利用沖突避免的載波偵聽多路訪問機制避免沖突及相互干擾，同時，對每一個被無線綜合測儀正確接收的數(shù)據(jù)幀，與該數(shù)據(jù)幀對應(yīng)的待測的WLAN終端設(shè)備在短時幀間距時間內(nèi)則會收到一個ACK幀作為確認。圖3為本發(fā)明WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試系統(tǒng)提供的一實例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，如圖3所示，WLAN終端設(shè)備無線空中接口吞吐量的測試系統(tǒng)包括：通信連接模塊31，用于將待測的WLAN終端設(shè)備通過掃描、認證與關(guān)聯(lián)通訊協(xié)議與無線綜合測儀建立通信連接；下行數(shù)據(jù)吞吐量測試模塊32，用于由軟件控制平臺控制無線綜合測儀向各個待測的WLAN終端設(shè)備發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀，測量出下行數(shù)據(jù)吞吐量；上行數(shù)據(jù)吞吐量測試模塊33，用于將各個待測的WLAN終端向無線綜合測儀發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀，測量出上行數(shù)據(jù)吞吐量；以及處理模塊34，用于根據(jù)下行數(shù)據(jù)吞吐量和上行數(shù)據(jù)吞吐量，獲取測試時間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總流量，并計算出無線空中接口數(shù)據(jù)吞吐量。為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解并實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，下面簡述本實施例的工作原理。基于IEEE802.11通信協(xié)議標準的無線綜合測試儀在空中接口與多個WLAN終端關(guān)聯(lián)上之后，記錄下每一個WLAN終端的MAC地址。這些WLAN終端通過分布式的競爭信道接入機制，即CSMA/CA向無線綜合測試儀發(fā)送上行的數(shù)據(jù)幀，同時無線綜合測試儀通過協(xié)議參與信道競爭，向各個WLAN終端發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀。在競爭傳輸機會的過程中，無線綜合測試儀與多個WLAN終端在一個DCF幀間距時間內(nèi)偵聽到信道空閑，各自選擇一個隨機退避時間來降低所發(fā)送數(shù)據(jù)幀碰撞的可能性，即分布式協(xié)調(diào)功能。為了詳細說明吞吐量的計算過程，表1列出了在整個計算過程中所涉及的一些關(guān)鍵指標。表1計算吞吐量的關(guān)鍵指標：TSIFS短時幀間距TDIFSDCF幀間距CWmin最小退避(Backoff)窗口時間TPHYhdr物理層前導(dǎo)碼與頭信息的傳輸時間TACKACK的傳輸時間TPSDU一個PSDU單元的傳輸時間τ無線信號傳播延遲時間TRTSRTS傳輸時間TCTSCTS傳輸時間TBO退避(Backoff)時間RPHY物理層傳輸速率LMSDUMAC-PDU的大小(字節(jié)為單位)IEEE802.11通信協(xié)議標準涵蓋了媒體訪問控制的MAC層和物理的PHY層。在計算WLAN終端的最大吞吐量時，首先需要對WLAN終端發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)幀進行分析，從而進行計算。PHY層中一個協(xié)議數(shù)據(jù)單元被定義為該層中包含PHY包頭開銷的傳輸單元的長度，即PPDU，一個服務(wù)數(shù)據(jù)單元定義為該層中有效載荷單元的大小，即Payload，而這個有效載荷為上層的PPDU。如圖4所示，圖4為無線網(wǎng)絡(luò)不同子層的包頭開銷結(jié)構(gòu)示意圖，其顯示了待測件在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀過程中封包以及開銷的結(jié)構(gòu)。如圖5(a)所示，圖5(a)為CSMA/CA模式下競爭機制示意圖，另外在CSMA/CA基礎(chǔ)上，WLAN終端還可以選擇RTS/CTS的傳輸方式來避免隱藏節(jié)點所導(dǎo)致的碰撞，圖5(b)為RTS/CTS模式下競爭機制示意圖，其描述了數(shù)據(jù)幀傳遞的過程。單一數(shù)據(jù)幀的吞吐量計算方法；為了計算最大吞吐量(比特/秒)，本發(fā)明中首先將每一個子層中所有的時間開銷轉(zhuǎn)變成一個共同的時間單位。在計算過程中，通過利用類似時分復(fù)用的方式對MAC層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元(SDU)，即MSDU進行分割，然后針對有效載荷建立有效的最大吐吞量計算模型：其中τ是信號在無線媒介傳輸?shù)臅r間，LMSDU是有效載荷(即有效數(shù)據(jù)量，單位是字節(jié))，TPPDU是傳輸這個MSDU的PPDU所需要的所有時間開銷，包括從偵聽空閑信道DCF幀間距開始，在退避時間內(nèi)競爭得到傳輸機會，一直到整個數(shù)據(jù)幀的發(fā)送傳輸，以及收到ACK確認。TMSDU的時間開銷包括如下具體內(nèi)容：TPPDU＝TDIFS+TBO+TPHYhdr+TPSDU+TSIFS+TACK(2)其中TPHYhdr是固定時間，而PSDU的傳輸時間TPSDU＝LPSDU/RPHY等于PSDU長度(bits)除以物理層傳輸速率RPHY。RPHY隨著采用不同的調(diào)制解調(diào)技術(shù)而有所變化，參看表1。如果采用RTS/CTS的傳輸方式，則TPPDU的計算方法如下：TPPDU＝TDIFS+TBO+TRTS+TSIFS+TCTS+TSIFS+TPJYhdr+TPSDU+TSIFS+TACK(3)在實際應(yīng)用中WLAN終端可能會以不同的速率、協(xié)議標準進行工作，因而會產(chǎn)生不同延遲和開銷，TPPDU就是由這些延遲、開銷以及有效的服務(wù)數(shù)據(jù)單元所構(gòu)成?？刂茙T如RTS、CTS、ACK，在2.4GHz頻段上采用最低速率1Mbps傳輸而在5GHz頻段上采用6Mbps的速率傳輸，這是為了802.11標準的后向兼容行，以保證在檢測過程中，不同終端之間具有較好的兼容性，這也符合實際工程的需求。當不同的WLAN終端在測試過程中沒有出現(xiàn)沖突時，競爭窗口(ContentionWindow,CW)的大小不會呈現(xiàn)指數(shù)遞增。因此，CW總是可以被等效等價為最小競爭窗口的大小(CWmin)只有一個WLAN終端的無線局域網(wǎng)中，因為沒有競爭沖突，CW總處于最小值。在具有多個WLAN終端的無線局域網(wǎng)中，考慮到退避時間(TBO)服從均勻隨機分布，在計算每一個WLAN終端空中接口的吞吐量時TBO的值可以選取CWmin/2。WLAN終端的吞吐量計算方法；本發(fā)明公開的技術(shù)方案中，無線綜合測試儀可根據(jù)數(shù)據(jù)幀MAC層頭信息中的源MAC地址與目標MAC地址，分別計算出每個WLAN終端的上行與下行的數(shù)據(jù)吞吐量。在實際測量過程中，無線綜合測試儀向第k個WLAN終端發(fā)送了Mk個數(shù)據(jù)幀，則這個WLAN終端的下行吞吐量可用總共傳輸?shù)挠行лd荷數(shù)據(jù)量除以總的時間開銷算出同樣，這個WLAN終端的上行空中接口吞吐量也可以用上面公式計算出來。因此，網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)吞吐量可以通過計算轉(zhuǎn)化成為每一個WLAN終端的上行與下行的數(shù)據(jù)吞吐量。非理想信道環(huán)境下的吞吐量計算方法；在非理想無線傳輸信道，有一部分數(shù)據(jù)幀可能丟失或不能被接收機正確解碼，會導(dǎo)致實際空中接口的數(shù)據(jù)吞吐量下降。假定在測量過程中，無線綜合測試儀向第k個WLAN終端發(fā)送了Mk個數(shù)據(jù)幀，其中丟失或錯誤的數(shù)據(jù)幀數(shù)量是Nk，則這個WLAN終端的下行數(shù)據(jù)吞吐量可以表示為：上述計算在統(tǒng)計有效載荷數(shù)據(jù)量時忽略掉錯誤或丟失的數(shù)據(jù)幀，但實際時間開銷需要把錯誤或丟失的數(shù)據(jù)幀傳輸時間也計算在內(nèi)。該WLAN終端的上行鏈路的吞吐量也可以用公式(5)計算得出。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當理解，這些僅是舉例說明，可以對本實施方式做出多種變更或修改，而不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)，本發(fā)明的保護范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。當前第1頁1 2 3