基于ARM平臺(tái)的GPRS CQT測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

GPRS作為中國(guó)移動(dòng)據(jù)數(shù)業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)，支持多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，涉及不同的網(wǎng)元，任何一個(gè)網(wǎng)元出故障都會(huì)直接影響數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的正常使用，保證用戶端到端使用就顯得非常重要。GPRSDT／CQT測(cè)試模擬終端用戶的使用情況，將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的使用過(guò)程用時(shí)間圖、事件列表、層三信令等工具來(lái)表述，有助于工程師對(duì)測(cè)試中遇到的問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確定位與分析。以往CQT測(cè)試主要是以人工測(cè)試的方式進(jìn)行，先制定測(cè)試計(jì)劃交由測(cè)試人員到指定地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試工具一般為信號(hào)測(cè)試專用手機(jī)，這種測(cè)試所得的數(shù)據(jù)都是由測(cè)試人員手工記錄而來(lái)，再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理、制作分析報(bào)告，存在很大的主觀性，缺乏真實(shí)性和準(zhǔn)確性。目前移動(dòng)通信中基站架設(shè)的特點(diǎn)是數(shù)量大、分布廣，不可能對(duì)大量的基站和其覆蓋的范圍進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，以致于一些地方成為測(cè)試盲區(qū)。

本文基于嵌入式ARM設(shè)計(jì)的CQT測(cè)試系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程檢測(cè)方式，測(cè)試終端分布在目標(biāo)測(cè)試地點(diǎn)，并接受來(lái)自遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心的測(cè)試任務(wù)指令，自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，再生成報(bào)告回送監(jiān)控中心，實(shí)驗(yàn)表明，該方案具有很好的實(shí)用性和可靠性。

測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

GPRS在全國(guó)大規(guī)模商用的同時(shí)，中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)公司對(duì)GPRS網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試制定了技術(shù)規(guī)范書(shū)，全國(guó)主要城市GPRS網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)檢查的主要方式是對(duì)市區(qū)重要場(chǎng)所進(jìn)行定點(diǎn)撥打測(cè)試，對(duì)市區(qū)道路進(jìn)行DT路測(cè)，從用戶感受的角度評(píng)估該城市的GPRS網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。GPRSDT/CQT（GPRSDriveTest/ Call Quality Test）測(cè)試內(nèi)容包括Attach測(cè)試、PDP激活測(cè)試、Ping測(cè)試、FTP下載測(cè)試、WAP測(cè)試、Kjava、短信測(cè)試、MMS測(cè)試。中國(guó)移動(dòng)DT和CQT測(cè)試規(guī)范及考核規(guī)范（下文簡(jiǎn)稱測(cè)試規(guī)范）對(duì)其中的每項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容和方法都進(jìn)行了規(guī)定。本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)了CQT大部分測(cè)試內(nèi)容。

CQT測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，由兩大部分組成。測(cè)試終端安裝在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，功能是接收來(lái)自監(jiān)控主機(jī)的任務(wù)指令，并按照任務(wù)自動(dòng)測(cè)試GPRS網(wǎng)絡(luò)，采集數(shù)據(jù)，最后上送至監(jiān)控主機(jī)端的數(shù)據(jù)庫(kù)；監(jiān)控主機(jī)端包括任務(wù)管理和數(shù)據(jù)庫(kù)兩大部分，可以遠(yuǎn)程控制測(cè)試終端的測(cè)試任務(wù)，以及接受來(lái)自各地的測(cè)試終端上交的測(cè)試數(shù)據(jù)報(bào)告，從而生成報(bào)告，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的調(diào)度和數(shù)據(jù)管理。測(cè)試終端使用的SIM卡可以是具備GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能的中國(guó)移動(dòng)的任一種品牌的卡，實(shí)驗(yàn)中使用了神州行卡。而監(jiān)控主機(jī)可采用有線和無(wú)線兩種接入方式，如果在CMNET的APN中進(jìn)行測(cè)試，可采用普通的ADSL有線接入Internet網(wǎng)絡(luò)，亦或采用一套GPRSModem無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)；如果在CMWAP或?qū)Ｓ肁PN接入，則監(jiān)控主機(jī)必須使用同網(wǎng)段的GPRS無(wú)線接入。

測(cè)試任務(wù)分兩種：離線測(cè)試和在線測(cè)試。前者暫不發(fā)起PPP撥號(hào)，而是按照測(cè)試任務(wù)的要求，采集GPRSATTACH、PDPACTIVATE、短信等測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)果暫存在測(cè)試終端的Flash存儲(chǔ)器中；后者先進(jìn)行PPP撥號(hào)連接CMNET接入點(diǎn)，成功連接后，連同離線測(cè)試的數(shù)據(jù)一起生成幀，回送監(jiān)控照測(cè)試任務(wù)進(jìn)行PING、FTP等測(cè)試，然后主機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理。撥號(hào)測(cè)試需要不斷地發(fā)起PPP撥號(hào)連接和停止連接，介于離線和在線兩者之間，為設(shè)計(jì)方便在本系統(tǒng)中歸于在線測(cè)試項(xiàng)目。

測(cè)試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

測(cè)試終端的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。主處理器采用了三星ARM920T內(nèi)核的S3C2410，該芯片非常適合開(kāi)發(fā)高性能手持及便攜式智能設(shè)備或終端。在本GPRSCQT測(cè)試終端中，著重有以下部分：

存儲(chǔ)體系：64MNandFlash、64M（32M×2片）SDRAM；

以太網(wǎng)：設(shè)計(jì)了100Mbit/s以太網(wǎng)口，作為調(diào)試、升級(jí)用；

串口：板上設(shè)計(jì)了兩個(gè)串口UART0為控制臺(tái)，UART1作為與GPRSModem的通信接口。

　　GPRS模塊選用了法國(guó)WaveCom公司的Q2403A模塊，支持話音、短消息、數(shù)據(jù)及傳真功能，適用于短信中心、無(wú)線抄表、GPRS無(wú)線上網(wǎng)、GPS、直放站監(jiān)控等，超薄超小設(shè)計(jì)，性能穩(wěn)定，加少許外圍電路即可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)Modem接口，與本系統(tǒng)中UART1接口相連，主板和GPRSModem之間使用標(biāo)準(zhǔn)的AT指令實(shí)現(xiàn)通信。

　　測(cè)試軟件設(shè)計(jì)

　　在底層軟件中，該方案移植了目前應(yīng)用廣泛的軟實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)armlinux。嵌入式Linux具備完整的常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（TCP/IP、UDP、FTP、等）和相關(guān)工具，且性能穩(wěn)定可靠。在本實(shí)驗(yàn)中移植的是linux2.4.18內(nèi)核。為了實(shí)現(xiàn)PPP撥號(hào)等功能，在makemenuconfig配置內(nèi)核的時(shí)候選擇PPP協(xié)議支持，并選擇相關(guān)的工具pppd和chat，為了測(cè)試UART1，同時(shí)移植了tip串口調(diào)試工具。

　　下面著重介紹下本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的幾項(xiàng)CQT項(xiàng)目測(cè)試方法。全部用linux下C編程實(shí)現(xiàn)，離線測(cè)試主要為串口編程，在線測(cè)試涉及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)套接字編程。

　　ATTACH附著測(cè)試先使用AT指令集中的AT+CGATT?查詢附著情況，返回1表示已附著，返回0表示未附著。如果已附著，則向GPRSModem發(fā)AT+CGATT=0讓其退出附著，然后發(fā)送AT+CGATT=1，并啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，等待返回，收到OK則停止計(jì)時(shí)器，采集到一個(gè)ATTACH測(cè)試數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)中設(shè)置等待時(shí)間15秒，超時(shí)視為失敗。按照中國(guó)移動(dòng)DT和CQT測(cè)試規(guī)范及考核規(guī)范（下文簡(jiǎn)稱測(cè)試規(guī)范），應(yīng)采集10項(xiàng)ATTACH數(shù)據(jù)。

　　PDPACTIVATE測(cè)試可使用AT+CGACT指令測(cè)試。首先向GPRSModem發(fā)送AT+CGACT?查詢PDP激活情況，返回+CGACT:0 0表明未激活，+CGACT: 0 1表示激活。如果已激活，則發(fā)送AT+CGACT=0,0使PDP返回未激活狀態(tài)，然后發(fā)送AT+CGACT=0,1，并啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，等待返回+CGACT: 0 1，則停止計(jì)時(shí)，采集到一個(gè)PDP ACTIVATE測(cè)試數(shù)據(jù)。超時(shí)時(shí)間同樣為15秒。

　　SMS短信測(cè)試同樣使用相關(guān)的AT指令進(jìn)行。進(jìn)行10次的發(fā)送測(cè)試，并檢測(cè)發(fā)送報(bào)告。為便于測(cè)試，短信設(shè)置為Textmode，可使用AT+CMGF=1設(shè)置，AT+CMGS=[,]后接信息內(nèi)容，以結(jié)尾，發(fā)送短信，AT+CMGR=讀取短信。

　　離線測(cè)試完成后，系統(tǒng)暫存測(cè)試數(shù)據(jù)，然后啟動(dòng)ARMlinux系統(tǒng)的pppd和chat程序發(fā)起PPP撥號(hào)連接至CMNET接入點(diǎn)，并生成幀格式，立即向監(jiān)控主機(jī)上送離線測(cè)試數(shù)據(jù)，接著進(jìn)入以下的在線測(cè)試。

　　撥號(hào)測(cè)試配置PPP相關(guān)文件，使用linux的pppd/chat程序發(fā)起撥號(hào)，檢測(cè)ip-up腳本程序的啟動(dòng)與否判斷撥號(hào)成功，計(jì)算耗費(fèi)時(shí)間。總共作10次的撥號(hào)測(cè)試。

　　PING和FTP測(cè)試則按照測(cè)試規(guī)范，pingGGSN局域網(wǎng)內(nèi)的站點(diǎn)，ping的包長(zhǎng)為500byte，每點(diǎn)測(cè)試10次，F(xiàn)TP測(cè)試下載500KByte文件一次。