LTE協(xié)議棧軟件分析測試方法

圖3 MAC/PHY API解析

2.4 udp socket發(fā)送機(jī)制

在測試L2/L3層時(shí)，可先用以太網(wǎng)模擬PHY層，網(wǎng)關(guān)程序、基站協(xié)議棧程序、終端協(xié)議棧程序、網(wǎng)絡(luò)封包捕獲解析程序分別各自運(yùn)行在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中，通過udpsocket編程來發(fā)送MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)包，同時(shí)將RRC、PD-CP、RLC、MAC層的協(xié)議數(shù)據(jù)包通過udp socket編程抄送至網(wǎng)絡(luò)封包捕獲程序，網(wǎng)絡(luò)封包捕獲程序則監(jiān)視設(shè)定的udp端口來抓取數(shù)據(jù)。

2.5調(diào)試信息顯示

2.5.1打印位置

調(diào)試信息的打印是測試的關(guān)鍵。LTE系統(tǒng)中傳輸時(shí)間間隔（TTI）被定義為1 ms，也就是說1 ms內(nèi)需要將調(diào)度或者收發(fā)數(shù)據(jù)完全處理，每個(gè)子幀都有可能需要打印調(diào)試信息，將帶給硬件不小的壓力。在單獨(dú)測試L2/L3層協(xié)議時(shí)，可以在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行程序，目前大部分計(jì)算機(jī)的性能可以滿足需求，因此調(diào)試信息可以直接在窗口中打印。當(dāng)加入L1層進(jìn)行集成測試時(shí)，嵌入式開發(fā)板資源相對比較短缺，大量的I/O操作會(huì)嚴(yán)重占用CPU使用率，而CPU與以太網(wǎng)卡的交互速率更快。這里使用的PHY層開發(fā)板為飛思卡爾公司生產(chǎn)的BSC9131，專門用于開發(fā)家庭基站，CPU為單核1 GHz，打印信息較多時(shí)經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致開發(fā)板掛掉，解決的方法是應(yīng)用udpsocket發(fā)送機(jī)制將調(diào)試信息通過以太網(wǎng)發(fā)送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)中則編寫簡單的wireshark解析插件后進(jìn)行捕獲解析。此方法經(jīng)過實(shí)際項(xiàng)目檢驗(yàn)有效可行，沒有再出現(xiàn)掛掉的情況。

2.5.2模塊化多色打印

直接在計(jì)算機(jī)上顯示時(shí)，采用在程序中開發(fā)相應(yīng)的專用打印模塊的方法，不同的優(yōu)先級打印信息顯示不同的顏色，并且能夠顯示程序運(yùn)行的狀態(tài)、出錯(cuò)的位置。

在與L1層集成測試時(shí)，同樣可以選擇多彩化打印。

wireshark支持不同的協(xié)議或者端口顯示不同的顏色，只需要簡單的設(shè)置即可，這給我們調(diào)試提供了便利。應(yīng)用這種方式，在調(diào)試信息繁多時(shí)可以極大的提高調(diào)試效率。圖4為wireshark主窗口多色顯示的結(jié)果，從圖4中可見，視覺效果十分明顯。

圖4 wireshark多彩調(diào)試信息

3測試場景及結(jié)果

3.1 L2/L3層

該場景下，協(xié)議棧程序運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上，由以太網(wǎng)模擬PHY層。在網(wǎng)關(guān)側(cè)和終端側(cè)分別建立一個(gè)虛擬網(wǎng)卡用來模擬IP層。圖5是一個(gè)終端附著過程的wire-shark抓包解析圖，終端附著成功后，使用開源網(wǎng)絡(luò)性能測試工具iperf向該socket發(fā)送指定速率的數(shù)據(jù)流。上行數(shù)據(jù)通路為：iperf客戶端→終端虛擬網(wǎng)卡→終端協(xié)議棧→基站協(xié)議棧→服務(wù)網(wǎng)關(guān)→iperf服務(wù)器端；下行數(shù)據(jù)通路為：iperf客戶端→服務(wù)網(wǎng)關(guān)→基站協(xié)議棧→終端協(xié)議棧→終端虛擬網(wǎng)卡→iperf服務(wù)器端。iperf可以報(bào)告帶寬，延遲抖動(dòng)和數(shù)據(jù)包丟失，客戶端程序用于發(fā)送數(shù)據(jù)，服務(wù)器端程序用于接收數(shù)據(jù)，通過簡單的命令行參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)，示例如下：

圖5 終端附著信令過程

3.2 L1/L2/L3層

L2/L3層場景完成后，即可將L1層加進(jìn)來，進(jìn)行真實(shí)情況下的測試。在項(xiàng)目中采用了業(yè)界普遍使用的艾法斯公司生產(chǎn)的TM500 LTE測試終端，基站側(cè)L1層采用飛思卡爾公司的BSC9131處理器開發(fā)板。計(jì)算機(jī)通過PPPoE（Point-to-point Protocol over Ethernet）協(xié)議連接TM500，便可在計(jì)算機(jī)上使用iperf工具初步測試基站的性能。經(jīng)過實(shí)際調(diào)試過程的檢驗(yàn)，本文所述方案有效可行。

4結(jié)語

協(xié)議棧軟件的測試需要清晰的數(shù)據(jù)流程。本文測試環(huán)境搭建簡易，在與L1層集成調(diào)試時(shí)，將所有打印信息發(fā)送到wireshark軟件解析顯示，并且可以根據(jù)端口顯示不同的顏色，協(xié)議數(shù)據(jù)狀態(tài)一目了然，問題定位快捷方便，為調(diào)試協(xié)議棧軟件系統(tǒng)時(shí)提供了很大的支持。另外，本文所述的測試環(huán)境不局限于上述，當(dāng)在開發(fā)中缺少基站（終端）協(xié)議棧時(shí)，可在相應(yīng)接收函數(shù)處構(gòu)包模擬終端（基站）來達(dá)到測試的目的。同時(shí)，也可擴(kuò)展到其他通信協(xié)議的測試，具有一定的推廣性。