一种多探头wifi测试方法与系统与流程

1.本发明属于天线测试工具技术领域，具体涉及一种多探头wifi测试方法与系统。


背景技术：

2.目前，市面上大量的设备通过wifi实现上网和通讯功能，当设备与路由器距离较远或隔墙时，存在设计缺陷的wifi设备更容易导致设备频繁掉线甚至无法成功连接路由器。所以在出厂前，对设备wifi进行测试，就成为一项至关重要的质量保证手段。目前通用的wifi测试手段，大部分都是采用将dut放置在一个天线耦合板上，外加一个屏蔽箱，然后用wifi综测仪进行wifi测试，比如iq view综测仪。
3.用wifi综测仪进行wifi测试，固然可行，但是这种测试设备也有不足，(1)设备非常昂贵；测试装置投入很大(2)需要加屏蔽箱，对测试环境要求高；(3)对设备的天线安装一致性要求很高，天线安装位置稍有偏差，就会导致测试的信号发生明显变化；使用一个耦合板，只能对一个方位进行信号评估，有时一个方位的信号并不代表整体wifi信号，导致测试结果经常出现误报和漏报问题；(4)工厂大规模生产时，wifi测试必须使用专用定频程序进行测试，不能连接路由器，不能通过wifi网络与dut通讯，而且需要独立的测试流程和测试工位，这都造成工厂生产成本增加较多。
4.针对现在技术的不足，我们提出一种多探头wifi测试方法与系统，目的是：(1)降低测试系统的造价成本；(2)降低工厂大规模产测的生产成本；(3)通过空间多探头技术，多空间方位评估dut的wifi性能；(4)降低测试系统对dut天线位置和测试放置位置的敏感性，降低测试系统的误报和漏报问题；(5)在测试时，能与dut进行wifi通讯。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种多探头wifi测试方法与系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多探头wifi测试方法，具体包括以下步骤：
7.s1、初始化处理：
8.步骤s11：加载wifi芯片模组的驱动；
9.步骤s12：发现并启用所有探头，每个探头逻辑上对应一个wifi接口网卡；
10.步骤s13：设置所有wifi接口网卡进入monitor工作模式和promisc混杂模式；
11.步骤s14：设置所有wifi接口网卡的工作信道；
12.s2、数据平面处理：
13.步骤s21：为每个wifi接口创建一个接收报文的socket；
14.步骤s22：创建线程，接收socket上的报文，即抓包；
15.步骤s23：报文中含有radiotap头，包含wifi信息，从radiotap协议报头中解析出此报文对应的发射模式，工作速率，信号强度信息；
16.步骤s24：根据测试要求，以工作信道，工作模式，工作速率，源mac地址为过滤条件，过滤出符合要求的报文，并记录符合要求的wifi信息；
17.步骤s25：将获取到wifi信息存入数据库待用；
18.步骤s26：转步骤s22，循环接收报文，直到收到退出命令；
19.s3、控制平面处理：其用于按测试要求动态改变报文过滤条件，切换侦听信道控制工作，并为wifi测试系统主机，提供数据访问接口；
20.s4、wifi测试过程控制与测试数据汇总处理：
21.步骤s41、测试准备：在测试前需要提前将dut连接路由器，并且放置在测试台上，然后点测试开始；
22.步骤s42、判断是否实现了自动控制dut进入指定测试模式并发包，指定测试模式是指设置dut固定使用哪个信道，哪个工作模式，哪个工作速率来数据通讯。如果测试系统已经实现了与dut的自动控制接口，则转步骤s44；如果没有实现，则转步骤s43；
23.步骤s43：通过其它外部方式控制dut以测试所需的工作信道，工作模式，工作速率进行数据通讯，然后继续测试，转步骤s45；
24.步骤s44：自动控制dut以测试所需的工作信道，工作模式，工作速率进行数据通讯；
25.步骤s45：获取或输入dut的mac地址，用于过滤wifi报文数据；
26.步骤s46：获取或输入dut的测试信道及工作模式，工作速率；
27.步骤s47：控制所有wifi信号监测单元，以源mac，工作模式，工作速率，信道作为抓包过滤条件；
28.步骤s48：获取所有wifi信号监测单元的数据，从而得到所有探头的数据；
29.步骤s49：根据探头的空间分布情况，将探头进行逻辑分组，比如所有探头分一组，如图2的1至12号探头，代表全向综合信号；水平截面所有探头分一组，如图2中的探头5至8号，代表水平面平均信号；上部水平截面分一组，如图2中的探头1至4号，代表dut上部平均信号；下部水平截面分一组，如图2中的探头9至12号，代表dut下部平均信号等。然后分别计算平均信号强度，标准差等数据；
30.由于wifi信号可能波动或受干扰，在计算信号平均值时，根据信号正态分布特性，利用数学手段，过滤掉受干扰过大的或信号强度不可信的信号数据；
31.步骤s410：根据测试标准，计算出各项指标，判断各测试项是否通过；
32.这些指标，比如某方位探头信号强度，全向综合平均信号强度，水平面平均信号强度，某切面平均信号强度，某切面信号增益等；
33.步骤s411：对测试结果进行告警显示及存档处理；
34.步骤s412：判断是否收集到足够的数据量自动退出测试或手工退出测试，如果需要继续重复测试，则转步骤s48；否则测试结束。
35.所述步骤s1的初始化处理是让wifi芯片模组进入到侦听wifi空中报文的状态。
36.所述步骤s1的数据平面处理是循环处理wifi报文的接收以及从报文中解析出wifi信息。
37.本发明还提供了一种多探头wifi测试方法的测试系统，包括若干探头、若干wifi芯片模组、若干wifi信号监测单元及一台wifi测试系统主机；
38.wifi芯片模组与wifi信号监测单元通过usb总线hub连接；wifi信号监测单元与wifi测试系统主机通过以太局域网连接。
39.所述探头为wifi天线，安装在测试箱上，用于从多个方位接收dut的wifi物理电信号；
40.测试箱用于安装探头和放置dut；
41.wifi芯片模组与探头相连，用于接收探头捕获的空中物理wifi电信号，并转成wifi数据报文，供后序进一步分析wifi信息，在选择wifi芯片模组时，需要选择支持monitor功能的芯片；
42.wifi信号监测单元通过wifi芯片模组，抓取到wifi数据报文，然后从报文中解析出wifi报文对应的发射信号强度，工作信道，工作模式，工作速率wifi基本特殊参数，作为测试基本数据使用；
43.若干探头、若干wifi芯片模组与一台wifi信号监测单元通过usb总线相连并通讯，三者组合起来相当于一台有若干wifi网卡的嵌入式计算机；
44.wifi测试系统主机与wifi信号监测单元通过以太局域网，松耦合连接，控制所有的wifi信号监测单元，抓取指定工作信道，工作模式，工作信道和指定源mac地址的空中报文，然后汇总所有探头数据后，经过运算，得出一系列测试指标，用于测试结论的生成。
45.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种多探头wifi测试方法与系统，本发明通过采用了多探头，可以从空间各个方位，监测dut设备的wifi空间信号，比现有的技术仅从一个方位，能更全面的评估设备的整体wifi性能。
46.多探头在测试箱中的布局具有对称性，当dut天线位置有些偏移时，由于多探头信号互补，所以当多探头信号作平均处理后，对天线位置就变得相对不敏感，这就大大降低了对dut天线的安装位置要求和dut在测试箱中的位置要求，减少了误报和漏报。
47.测试中，不影响dut的wifi通讯，在测试中仍可以控制dut设备。
48.可以在不使用屏蔽箱的情况进行测试。探头抓取的wifi信号是完整的wifi报文，报文本身有合格的信噪比，对wifi信号进行了平滑处理后，信号抗干扰能力增强，信号输出比较稳定。
49.对多探头进行分组统计分析后，可以得出空间各截面信号评价指标，水平天线增益等众多指标，能更全面的评估wifi的性能。
50.系统整体构造简洁，造价低；工厂产测时，可以和其它测试工序整合在一个工位上进行一次性完成测试，产测效率大大提高。
附图说明
51.图1为本发明的多探头wifi测试系统的结构示意图；
52.图2为本发明的12个探头空间位置布署的结构示意图；
53.图3为本发明的6个探头空间位置布署的结构示意图；
54.图4为本发明的wifi信号监控单元的软件处理逻辑流程图示意图；
55.图5为本发明的wifi测试系统主机的测试流程图示意图。
具体实施方式
56.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
57.本发明提供了一种多探头wifi测试系统，即一种多探头wifi测试方法的测试系统，该系统结构图，如图1所示，由若干探头(wifi天线)、若干wifi芯片模组、若干wifi信号监测单元及一台wifi测试系统主机组成；wifi芯片模组与wifi信号监测单元通过usb总线hub连接；wifi信号监测单元与wifi测试系统主机通过以太局域网连接；
58.如图1所示的探头，是wifi天线，需要安装在一个测试箱上，用于从多个方位接收dut的wifi物理电信号；
59.如图1所示的测试箱，用于安装探头和放置dut。
60.为了检测wifi信号在空间各方向上的辐射强度，天线探头理论上应该安装在以dut天线为信号辐射原点，扩散出去的虚拟同心球体曲面上，且两两探头以具有空间对称性为佳，对称性可以是以辐射原点为对称或以辐射原点为中心的三维空间轴对称。
61.如图1所示的wifi芯片模组，与探头相连，用于接收探头捕获的空中物理wifi电信号，并转成wifi数据报文，供后序进一步分析wifi信息；在选择wifi芯片模组时，需要选择支持monitor功能的芯片。
62.如图1所示的wifi信号监测单元，通过wifi芯片模组，抓取到wifi数据报文，然后从报文中解析出wifi报文对应的发射信号强度，工作信道，工作模式，工作速率等wifi基本特殊参数，作为测试基本数据使用；
63.多个探头、多个wifi芯片模组与一台wifi信号监测单元通过usb总线相连并通讯，三者组合起来相当于一台有多个wifi网卡的嵌入式计算机，即图1中所示的wifi探头阵列子机；
64.由于一台wifi信号监测单元的信号处理能力有限，所以当探头数量过多时，将由多台wifi信号监测单元来驱动，从而形成多个wifi探头阵列子机
65.如图1所示的wifi测试系统主机，相当于一台通用计算机，它与wifi信号监测单元通过以太局域网，松耦合连接，控制所有的wifi信号监测单元，抓取指定工作信道，工作模式，工作信道和指定源mac地址的空中报文，然后汇总所有探头数据后，经过运算，得出一系列测试指标，用于测试结论的生成。
66.测试系统中探头数量较少时，wifi信号监测单元及wifi测试系统主机可以共用一台计算机
67.wifi芯片模组与wifi信号监测单元，除了可使用usb总线通讯外，还可以使用sdio等其它通讯总线技术进行通讯连接；wifi信号监测单元和wifi测试系统主机的通讯，除了使用以太网外，还可以使用光纤交换等其它通讯方式进行连接。
68.测试箱形状不限立方体，可以是球体，菱体等形态；
69.可以给测试箱外再增加屏蔽箱，以降低信号干扰；
70.在本发明实施系统中，以一个12路探头和6路探头的wifi测试系统为例进行说明。
71.如图2所示，12路探头，安装在一个立方箱体的各条边的中点位置，这个立方箱体
虽然并非球体，但是各边中点位置正好在一个虚拟的球体曲面上，dut设备位于立方箱体的中心点上，所以也是符合前面所述的探头空间安装要求的，之所以选择使用立方箱体，只是因为取材方便，容易制作探头的承载腔体罢了。
72.再如图3所示，6路探头，安装在一个立方箱体的6个面的中心点上，也是符合前面所述的探头空间安装要求的，它可实现对dut的正上下方，正左右方，正前后方的信号探测。
73.关于对探头承载腔体的要求，此实施例只是一种优选方案，并非只能是立方体，只要所选用的腔体，在安装探头时，空间分布能满足位于虚拟的同心球体曲面上即可，所以腔体也可以是球体，菱体等结构。
74.关于探头的两两空间对称要求，也并非是要求必须是偶数个探头，如果是奇数个探头，则除了两两对称外，剩余出来的单个探头，则不需要满足对称要求；
75.关于探头要位于虚拟的同心球体曲面上，也并非要求只能位于同一个同心球体曲面上，也可以是多个同心球体曲面上，从而可以对多个辐射曲面的信号进行监测。比如可以将图2，图3实施例中探头合并起来，达到18路探头；则可同时对多个同心辐射球面进行探测分析。
76.本发明还提供了一种侦听并解析空中wifi信号信息的方法，如图4所示，此方法分为初始化处理，数据平面处理，控制平面处理三部分。可在linux操作系统环境下实施此方法。
77.步骤s1：初始化处理过程，主要是让wifi芯片模组进入到侦听wifi空中报文的状态，它包含以下步骤：
78.步骤s11：加载wifi芯片模组的驱动；
79.步骤s12：发现并启用所有探头，每个探头逻辑上对应一个wifi接口网卡；
80.步骤s13：设置所有wifi接口网卡进入monitor工作模式和promisc混杂模式；
81.步骤s14：设置所有wifi接口网卡的工作信道；
82.s2：数据平面处理，主要是循环处理wifi报文的接收以及从报文中解析出wifi信息。它包含以下步骤：
83.步骤s21：为每个wifi接口创建一个接收报文的socket；
84.步骤s22：创建线程，接收socket上的报文(即抓包)；
85.步骤s23：报文中含有radiotap头，包含wifi信息，可从radiotap协议报头中解析出此报文对应的发射模式，工作速率，信号强度等信息；
86.步骤s24：根据测试要求，以工作信道，工作模式，工作速率，源mac地址等为过滤条件，过滤出符合要求的报文，并记录符合要求的wifi信息；
87.步骤s25：将获取到wifi信息存入数据库待用；
88.步骤s26：转步骤s22，循环接收报文，直到收到退出命令；
89.s3：控制平面的处理，主要用于按测试要求动态改变报文过滤条件，切换侦听信道等控制工作，并为wifi测试系统主机，提供数据访问接口。
90.本发明还提供了一种wifi测试过程控制与测试数据汇总处理的方法。如图5所示，wifi测试系统主机，对测试过程控制与测试数据汇总处理包含以下几个步骤：
91.步骤1：测试准备。在测试前需要提前将dut连接路由器，并且放置在测试台上，然后点测试开始；
92.步骤2：判断是否实现了自动控制dut进入指定测试模式并发包，指定测试模式是指设置dut固定使用哪个信道，哪个工作模式，哪个工作速率来数据通讯。如果测试系统已经实现了与dut的自动控制接口，则转步骤4；如果没有实现，则转步骤3；
93.步骤3：通过其它外部方式控制dut以测试所需的工作信道，工作模式，工作速率进行数据通讯，然后继续测试，转步骤5；
94.步骤4：自动控制dut以测试所需的工作信道，工作模式，工作速率进行数据通讯；
95.步骤5：获取或输入dut的mac地址，用于过滤wifi报文数据；
96.步骤6：获取或输入dut的测试信道及工作模式，工作速率；
97.步骤7：控制所有wifi信号监测单元，以源mac，工作模式，工作速率，信道作为抓包过滤条件；
98.步骤8：获取所有wifi信号监测单元的数据，从而得到所有探头的数据；
99.步骤9：根据探头的空间分布情况，将探头进行逻辑分组，比如所有探头分一组，如图2的1至12号探头，代表全向综合信号；水平截面所有探头分一组，如图2中的探头5至8号，代表水平面平均信号；上部水平截面分一组，如图2中的探头1至4号，代表dut上部平均信号；下部水平截面分一组，如图2中的探头9至12号，代表dut下部平均信号等。然后分别计算平均信号强度，标准差等数据；
100.由于wifi信号可能波动或受干扰，在计算信号平均值时，根据信号正态分布特性，利用数学手段，过滤掉受干扰过大的或信号强度不可信的信号数据；
101.步骤10：根据测试标准，计算出各项指标，判断各测试项是否通过；
102.这些指标，比如某方位探头信号强度，全向综合平均信号强度，水平面平均信号强度，某切面平均信号强度，某切面信号增益等；
103.步骤11：对测试结果进行告警显示及存档处理；
104.步骤12：判断是否收集到足够的数据量自动退出测试或手工退出测试，如果需要继续重复测试，则转步骤8；否则测试结束。
105.综上所述，与现有技术相比，本发明通过采用了多探头，可以从空间各个方位，监测dut设备的wifi空间信号，比现有的技术仅从一个方位，能更全面的评估设备的整体wifi性能。
106.多探头在测试箱中的布局具有对称性，当dut天线位置有些偏移时，由于多探头信号互补，所以当多探头信号作平均处理后，对天线位置就变得相对不敏感，这就大大降低了对dut天线的安装位置要求和dut在测试箱中的位置要求，减少了误报和漏报。
107.测试中，不影响dut的wifi通讯，在测试中仍可以控制dut设备。
108.可以在不使用屏蔽箱的情况进行测试。探头抓取的wifi信号是完整的wifi报文，报文本身有合格的信噪比，对wifi信号进行了平滑处理后，信号抗干扰能力增强，信号输出比较稳定。
109.对多探头进行分组统计分析后，可以得出空间各截面信号评价指标，水平天线增益等众多指标，能更全面的评估wifi的性能。
110.系统整体构造简洁，造价低；工厂产测时，可以和其它测试工序整合在一个工位上进行一次性完成测试，产测效率大大提高。
111.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。