专利名称：带有因特网协议寻址群集的无线电通信测试系统的制作方法
背景本发明一般涉及无线远程通信系统。更具体而言，本发明涉及一种用于测试无线远程通信系统的空中接口的系统。
在蜂窝远程通信系统中，将移动交换中心(MSC)通过一系列的数字传输链路链接到基站的网络。将这些基站按地理分布，以组成本系统的覆盖区域。每个基站被指定覆盖一个特定的区域，称为小区，其中在相关的小区中的移动站和基站之间可进行双向无线电通信。工作在一个小区内的移动站在一个被规定的无线电信道上通过空中接口与该基站通信。为简单起见，术语移动站将从此往后简称为移动。
无线远程通信设备的制造商很早就认识到在场地上安装之前对设备测试的重要性。许多在基站设备和移动交换中心(MSC)上实施的测试，通常情况下，开展得良好，并对模拟真实的条件做了良好的工作。其他方面，例如包含空中接口的那些项目，一般还未被严格地测试，部分是由于与无线电路径有关的固有的环境随机性，因而导致缺少测试步骤中的重复性。例如，一个服务提供者工作的实际环境可以包含许多在测试环境中难以重新产生的因素，例如变化着的天气条件，干涉信号，记录标准和由于障碍物和/或地形引起的多径衰落，等。精确的条件通常难以返回到制造场所的实验室中重新产生。
另一个复杂因素是在没有很大影响当前服务的情况下，在安装地点上可以实施的测试的数量和类型有一个限度。因为在工作地点上的环境条件不可能被保证总是不变的，以较大的可信度比较来自重复测试的结果可能是困难的。因此，系统的可靠性和控制软件的健全性变得难以从条件需要保持恒定的重复测试中得到验证。
在现有的测试方法中，已经尝试在实验室环境的测试步骤中模拟空中接口。在该技术上已知的一个例子是使用同轴电缆将移动站连到基站以组成一个同轴网空中接口。这种类型的系统有许多缺点，很明显，绝缘的同轴电缆并不提供适当的逼真的无线电路径，如在一个实际工作的环境中那样容易受到任何数量的有问题的要素的影响。用于模拟空中接口的一种同轴网的较详细的讨论被描述在授于Frostrom等的美国专利No.5,465,393中，题目是“Simulated Air InterfaceSystem for Simulating Radio Communication”，1995年11月7日给于本受让人，其公开内容在此整个地引用供参考。
图1示出一种通常的现有技术同轴网测试系统，用于测试操作的模拟空中接口。多个移动站，集体地用参考数字100表示，每个被通过同轴电缆120连到基站110。通过将同轴电缆120的一端连到每个移动站的天线端口，并将另一端连到基站110来完成这个连接。这些电缆提供单独屏蔽的无线电路径到每个移动站和从每个移动站到基站，因此允许从一个地方便利地测试大量的移动站。另外，可以实现精确到达和来自移动站的信号强度，从而为重复测试提供了适当的条件。将计算机130通过链路140连到每个移动站，以便使测试步骤自动化并监测及记录其结果。
使用这样一种同轴测试网的缺点是对于信号的发送和接收利用相同的无线电路径，从而不真实地将该移动站与来自其他移动站的信号隔离，例如，除去了同频道干扰和邻近信道干扰的影响。这对于测试由来自其他移动站的信号的交互作用，例如批量通信业务测试，引起的问题是不合适的。批量通信业务测试包括在较好地模拟逼真状况的，通过大量的移动站的批量注册和批量呼叫建立期间来测试该系统。这已经成为不断增长重要性的领域，因为持续的高通信业务的条件可以导致由于大量的移动站试图同时接入一个有限带宽信道引起的接入冲突。因而，基于同轴的网络对于这种类型的测试是不合适的。
这个问题在共同未决的美国专利申请串号为________中得到解决，题目为“Air interface Based Wireless Telecommunication TestSystem”，提交日期为1998年11月19日，作者Per Green。在其中，描述了一种在测试无线远程通信系统中使用的室内天线测试系统。该测试系统包括一个天线阵列，具有多个单独的天线，以预先确定和固定的型式部署在一个受限制的测试区域，例如一个建筑物或一个实验室内。而且，将多个基站通过天线矩阵连到该天线。当天线矩阵在基站和天线之间作连接时，小区被相应地激活。该天线矩阵可由计算机工作站控制，按依据所规定的测试步骤的预先确定的序列自动地激活小区。
如果测试是利用实际的空中接口进行的，则与通常的无线电通信测试系统有关的一个问题是，通常情况下，它们需要许多人作为测量者，围绕测试场地移动，每人人工地操作一个移动电话。除了雇用人员以外，还在模拟一定类型的通信业务条件方面产生困难，例如，大量的模拟系统接入。而且，测量的可重复性是难以给出该测试环境的人工成分。如上述所包含的人工工作也是对于测试持续时间的一种限制因素。
在WO 98/31174中所描述的系统中已经部分地解决了这些问题，其题目为“Method and Arrangement for the Controlled Generationof a Traffic Load in Mobile Radio Systems”，其公开内容被特地引入在此供参考。其中，移动站由一个控制计算机控制和监测，移动站通过无线电信道与无线电通信系统的固定部分通信。然而，在WO98/31174中所描述的测试系统结构离所希望的还很远。
例如，在本文件所示的两个实施方案中，将计算机通过CAN总线单独地连到每个移动站。CAN总线采用统一的测试总线协议(UTBP)，用于在计算机与移动站之间传送信息，对于这种特定的应用，该协议被描述为“特制的”。在一种实施方案中，为每个移动站提供一个控制器模块(CM)，CM将监测计算机与移动站接合，例如，将UTBP信号翻译成为每个移动单元将辩认的制造商专有命令。
在WO 98/31174中所描述的系统的这些结构上的特征。例如，通过为每个移动站使用专用控制模块，使系统的制造变得复杂和费钱。而且，在每个移动站与监测计算机之间的专用连线，以及专门目的UTBP协议，使它难以(或不可能)采用现有的计算机网络基础结构来实现该测试系统。另外，如果将大量的移动站连接在大的距离上的话，这样一种测试系统的安装/修改是费钱和费时的。
鉴于以上所述，希望建立一种灵活的，经济的和对于变化的测试配置容易适应的无线电通信测试系统结构。
概述依据本发明的示范性实施方案，通过提供因特网协议(IP)-可寻址的移动单元测试群集克服了通常的测试系统的这些和其他的缺陷和限制。每个群集包含多个移动单元，被放置在一个具有IP-可寻址的I/O口的公共机壳中。可操作一个监测和控制计算机系统来运行发送到移动单元的测试命令序列，以便依据系统操作者希望测试的各种监蜂窝无线电通信系统条件来产生通信业务。可将该测试命令在该计算机内单独地翻译成为移动单元类型专有的命令。然后，该计算机可对每个移动单元类型专有的命令附一个IP地址，以使该命令被适当的群集作为数据分组接收，在该群集内将该命令提交给适当的移动单元。
该计算机可以各种各样的方法传送数据分组。例如，该计算机可以包括一个短程的，低功率“蓝牙(Bluetooth)”发送接收机，用于在无线电链路上发送这些数据分组。另一种方案是，一种现有的，采用IP-兼容协议的基于有线的局域网(LAN)，例如，以太网，可用作数据分组的传输媒体。
当与以前描述的测试系统相比较时，本发明的实施方案提供了许多的优点和好处。例如，通过利用一种被翻译成IP-寻址的数据分组的测试命令序列，本发明能够采用现有的数据网传递信息到移动群集，而不需要极大量的专用的，新的有线线路传送到单独的移动站。而且，通过将命令处理和监测功能，以及命令翻译功能集中在计算机上而不是单个的移动站，进一步降低了实施的复杂性和成本。另外，通过提供在此所描述的IP可寻址测试群集，既没有关于在监测和控制计算机系统与测试移动站和测试系统之间距离的限制，又没有任何关于可被使用的测试移动站数目的限制。
附图简述通过参考以下结合附图的描述可以更好地理解本发明，以及其它的目的和优点。其中图1示出一种通常的同轴网测试系统；图2是包括一个室内天线系统的测试系统固定部分的示范性实施方案；和图3示出一种部署在示范性室内测试区域内，依据本发明的示范性实施方案中测试系统的移动群集部分。
详述在以下的描述中，为了解释和不是限制的目的，阐述特殊的细节，例如，特别的电路，电路部件，技术，等，以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员将很明白，本发明可在偏离这些特殊细节的其他实施方案中实现。在其他的例子中，众所周知的方法，设备，和电路的详细描述被省略，以便不使本发明的描述含糊不清。
在此所讨论的示范性测试系统被描述为具有打算模拟实际蜂窝无线电通信系统的部件，也就是，系统具有固定部分和移动部分。纯粹为了说明，这些示范性实施方案扮演在以上引用的专利申请中所描述的测试设备固定部分的角色。然而，本领域的技术人员将认识到，在此所公开的IP-可寻址的移动群集和其他概念在利用其他类型的测试设备代表系统固定部分的测试系统中得到应用。
图2示出一种示范性测试系统中这样的一个固定部分。一种包括七个基站，集体地表示为参考数字200的测试配置被描述，它们被连到一个21个天线的阵列，集体地表示为205。应该指出，基站和天线的数目是随意的，可适当地按比例上下调节，以便将特定的一套测试条件公式化。天线被以适当的型图定位，建立小区。基站200被表示为发射机(TX)和接收机(RX)并被连到一个双工器215。双工器215将发送到天线阵列205的信号，和从天线阵列205接收到的信号分离。
天线阵列205被按适合于在测试区域的受限制的实验室空间内使用的型图部署。应该指出，在天线之间的距离可以改变以适应特定的设计约束。而且，依据所选的小区计划管理天线的分布，以便产生所希望的测试条件。基站200和天线205被利用引线连到天线矩阵220，完成各个基站到天线的连接。将基站和天线连到天线矩阵220的引线，典型情况下是屏蔽的同轴电缆，以提供适当的信号传输和隔离。矩阵220可以是一种标准的现货供应的RF交叉连接矩阵，藉助于一个被链接的计算机工作站(未示出)，通过在任何给定的时间将至少一个天线与有关的基站交叉连接起作用。
每个天线，当连到基站时，建立一个现用的小区，供在利用适当的移动站或若干移动站测试空中接口中使用。被激活的小区可由计算机工作站控制，例如，同步被激活小区的定时，用于模拟静止移动站的运动。通过经天线矩阵220对工作站编程，使得适当的基站和有关的天线被以预先规定的型图连接，很容易由被激活的小区的操纵实现移动性这一方面。希望更多关于利用这样一种示范性测试装置如何可以模拟移动性的信息的有兴趣的读者查阅图3和以上通过参考专利申请引用的相应的文本。
依据本发明的示范性实施方案，利用IP-可寻址的被连到监测计算机的移动站群集可以实现被模拟的蜂窝无线电通信系统的测试移动部分，如图3中所示。其中，多个移动单元，例如，10个移动单元(在图中集体地由参考数字300表示)，被安放在一个机座310中。移动单元300可以是实际的商业上可买到的单元，或者可以是用“面包板”来实施，减少它们必要的电气和机械部件。移动单元300应该是可移动连接到机座310，例如，通过采用众所周知的机座310内的汽车支架设备。每个移动单元将需要对天线的入口，虽然提供每个移动单元如图3所示的它自己专用的天线可能或者可能不必要。为了进一步利用现货供应的部件，可以利用众所周知的“汽车套件”制作天线。该套件将汽车内的移动单元由连到被安放在汽车外面的天线上，以降低由汽车的基础结构引起的信号衰减。如果希望的话，天线可由同轴电缆代替，允许其他测试设备直接连到移动单元300。
每个移动单元可被通过提供对电源320，例如，12V DC电源的连接供电，该电源也放置在机座310内。如果提供机座支架(未示出)，允许移动单元300可移动连接，那末电源320可被连接到每个支架。如果希望的话，12V DC电源可被制作成一种可被连到外部AC电源的AC/DC电源变换器。
每个移动群集也包括一个IP服务器口330，将移动单元300与IP网340接合。口330将具有自己的，唯一的IP地址，以致它只处理被指定用于这特定的群集内的移动单元的那些数据包。IP服务器口330有一个外部I/O连接，用以接收/发送来自和到达IP网络的数据包，以及用于每个移动单元300的单独的口，从而IP服务器口330能够将由群集接收到的单独的包传送到被指定的移动单元。虽然IP服务器口330可以利用任何IP兼容的口来实现，一种合适的IP服务器口的例子是Etherlite口。
如以上提到的那样，每个移动群集机座310(由此经过每个移动单元300)被连到IP网络340。该网络340可用许多方式实现，例如，或者利用一种现有的，有线-基的LAN或者利用一种无线数据通信系统。作为前一种类型IP兼容的网络的一个例子，IP网络340可被实施为一种以太网局域网络。另一种方案是，可以提供无线IP网络340，例如，一种无线局域网(WLAN)或依据当前所开发的“兰牙”技术设计的网。兰牙是一种在2.45GHZ频段中的通用无线电接口，使便携式电子设备能够通过短程的，特定的网络以无线方式连接和通信。对有关兰牙技术的各种细节感兴趣的读者查阅题目为“BLUETOOTH-Theuniversal radio interface for ad hoc，wireless Connectivity”的文章，作者是Jaap Haartsen，在Ericsson Review，Telecommunications Technology Journal No.3，1998，中找得到，其公共内容引用在此供参考。
一种监测/控制计算机350也被连到IP网络340。计算机350可以是任何类型的计算机，例如，UNIX工作站。类似机座310，计算机350也将装备一个IP-兼容的口(未示出)，例如，以太网卡，用以与IP网络340通信。计算机350提供一种测试操作器，能够运行各种类型的测试，使操作器能够产生实际蜂窝无线电通信环境中的通信业务。计算机350可以包括一个或多个不同类型的存储器设备，例如，硬驱动器，非挥发性存储器，CD驱动器，软盘驱动器，等，一种控制移动站的程序可以存储在上面。程序可作为一种或多种手稿文件提供，或者可以任何其他所希望的方式提供。纯粹作为用作说明的例子，而不是限制，申请者指出，可以产生这样的手稿，允许操作者容易调节和产生手稿文件，利用高级的，仿真手稿语言，操作者容易利用，例如一种来自ERISOFT的称为移动用户通信业务产生器(MSTG)的工具进行工作。另一种可选方案是，任何其他类型的手稿语言，编程语言，等。可为此目的开发和/或提供。每个手稿文件可以包含一系列的命令，控制所选的移动单元在预选确定的时刻，以预先规定的方式工作，重新产生某种RF加载环境。例如，可被存储的一种手稿文件有一系列的命令，命令在每个群集中的所有移动单元试图基本同时地接入系统的固定部分以测试接入能力。手稿文件可包括通常由在移动终端上的使用人执行的任何输入动作。本领域的技术人员将意识到可被存储的手稿文件的数目和类型是太多了以致无法在此描述。
依据本发明包括IP-可寻址移动群集的测试系统允许可重复的测试容易实现，例如，包含多个移动站，用于测试在多个小区中采用载频重复使用计划的蜂窝系统中共信道干扰的项目。在这些测试情景中，在不同小区中的移动站可在共信道上工作，以便利用适当的程序和手搞集研究有关结果的干扰。例如，可通过组成符合3/9，4/12等小区计划的不同的小区型图选择频率复用的距离。利用本发明的其他类型的测试包括，例如，信道选择导出的干扰，MSC之间的转交，通信业务过载控制，由于话音信道拥挤引起的定向重试，和基站功率控制发出。
本发明考虑一种空间-有效的测试平台，提供用于测试空中接口的更真实的环境。因为在测试过程中最好使用实际的移动站，转交和来自现场的干扰问题可容易地在实验室中研究。而且，利用静止部件测试的固有性质提供一致的环境条件，这特别适合于重复测试。因此，同一测试的重复性使得能够通过将参数最佳化精细调节系统，并允许在相同的条件下评估新的功能和算法。
手稿文件可利用计算机350的显示器实现的图形用户接口(GUI)被建立，编辑，存储和调用。然而，因为移动单元300未被设计成如它们在高级手稿语言中被陈述的那样读和执行命令，本发明的示范性实施方案提供将被调用的手稿文件变换成为更原始的，机器级的指令。正如本领域的技术人员将认识到的那样，手稿文件被变换成的特定类型的指令将根据制造商，型号，等将是逐个移动站变化的。这种变换可由在计算机350中的一种软件程序，例如，所谓的驱动程序来提供，为每个不同类型的，可移动地连到一个群集的移动单元提供不同的驱动程序。如果不同类型的移动单元被同时使用在一项测试中，例如，不同的群集310具有不同的移动单元类型，可能甚至在相同的群集中，那末计算机可具有多个驱动程序同时运行，有选择地执行变换成适当的较低级的基元。
在变换成移动单元类型的命令基元以后，计算机350需要将所变换的命令发送到适当的群集机座310。依据本发明的示范性实施方案，这可通过附加一处IP地址到所变换的命令来实现，该地址是唯一地分配给适当的群集机座的。这样，计算机350建立了一个数据包，包括群集机座310的IP地址，所变换的命令和，可选择的项，即各个移动单元的标识符。用这种方式，各个IP服务器口330将得到每个与其唯一的IP地址有关的数据包，将该包分段得到移动单元标识符，并将命令直接提供给适当的移动单元。依据本发明的示范性实施方案，利用众所周知的异步传送模式(ATM)协议可实现将数据打包，然而，本领域的技术人员将认识到，各种类型的数据分组载体协议可作为一种可选的方案被采用。
虽然已参考特殊的示范性实施方案对本发明作了描述，这种描述是用作说明本发明的概念，并不能解释为是对本发明的限制。特别是，例如，本发明的概念也适用于依据码分多址(CDMA)操作的系统。对于本领域的技术人员来说可以做出各种修改和步骤而并不偏离由所附的权利要求书所限定的本发明的真正的精神和范围。
权利要求
1.一种用于测试蜂窝无线电通信设备的系统，所述的设备包括一个固定部分和一个移动部分，所述的系统包括至少一个作为在蜂窝无线电通信系统的所述的固定部分工作的发送接收机，用于在空中接口上发送和接收信号；至少一个被放置在机座中的移动单元群集，所述的移动单元是可控制的，用以在所述的空中接口上发送和接收信号到所述的至少一个发送接收机；和一个用于控制和监测所述的至少一个移动单元群集操作的计算机，其中所述的计算机被利用因特网协议(IP)兼容的媒体连到所述的至少一个移动单元群集，其中所述的至少一个移动单元群集被分配一个IP地址，使得所述的计算机能够将一个命令寻址到一个所选的群集。
2.如权利要求1的测试系统，其中在所述的至少一个群集内的每个移动单元可单独地被所述的计算机控制。
3.如权利要求1的测试系统，其中所述的IP兼容的媒体包括局域网。
4.如权利要求1的测试系统，其中所述的IP兼容的媒体包括无线电链路。
5.如权利要求1的测试系统，其中所述的IP兼容的媒体包括公共交换电话网(PSTN)。
6.如权利要求1的测试系统，其中所述的计算机包括一个已经存储程序的存储器设备，可被重复地使用，在预先确定的时间利用所述的IP地址发送不同的预先确定的命令到所述的至少一个移动单元群集。
7.如权利要求6的测试系统，其中所述的计算机在所述的IP兼容的媒体上将每个所述的命令作为至少一个数据分组发送，所述的至少一个数据分组包括(a)所述的至少一个移动单元群体的所述的IP地址；(b)在所述的命令的规定的接收者的群集内至少一个所述的移动单元的标识符；和(c)所述的命令。
8.如权利要求6的测试系统，其中所述的计算机还包括一个驱动程序，用于在传输前将所述的程序中的每个命令变换成移动单元类型特定的命令。
9.如权利要求6的测试系统，其中所述的程序包括至少一个脚本文件。
10.如权利要求7的测试系统，其中所述的至少一个数据分组被利用一种异步传送模式(ATM)协议发送。
11.一种无线电通信测试单元包括一个机壳；放置在所述的机壳内的多个移动单元；和一个IP兼容的接口，具有各自的对所述的多个移动单元中每一个的连接，和用于允许在所述的测试单元和一个外部IP兼容的网络之间的数据通信的I/O口。
12.如权利要求11的测试单元，其中所述的I/0口包括一个无线电发送接收机和所述的外部IP兼容的网络是一种无线电通信系统。
13.如权利要求11的测试单元，其中所述的I/O口包括一个以太网设备和所述的外部IP兼容的网络是一个局域网。
14.如权利要求11的测试单元，还包括多个支架，每个与所述的多个移动单元之一有关，其中所述的移动单元被以可移动方式连到所述的机壳。
15.一种用于测试无线电通信系统的方法包括以下步骤从计算机中的存储器设备读出用于控制移动单元操作的第一命令；在所述的计算机中，将所述的第一命令，根据所述移动单元类型，变换成第二命令；在所述的计算机中，将与所述的移动单元有关的IP地址附加到所述的第二命令；和从所述的计算机，将所述的IP地址和所述的第二命令作为一个数据分组发送到所述的移动单元。
16.如权利要求15的方法，其中所述的发送步骤还包括利用一种异步传送模式(ATM)协议发送所述的数据分组的步骤。
17.如权利要求15的方法，其中所述的发送步骤还包括利用一种无线电通信网发送所述的数据分组的步骤。
18.如权利要求15的方法，其中所述的发送步骤还包括利用一种局域网发送所述的数据分组的步骤。
全文摘要
描述了一种用于测试无线远程通信系统的固定和移动部分的测试系统。该移动部分可由IP－可寻址的机壳中的一个移动单元群集表示。机壳可被利用IP－兼容的网络例如,LAN或无线IP网连到计算机工作站。在本发明的一种示范性实施方案中,将10个移动站以可移动的方式放置在嵌入IP－可寻址的机壳中的支架内。将每个移动站连到该机壳内的一个IP服务器的分离端口上。还包括一个电源。
文档编号H04L29/06GK1331894SQ99814848
公开日2002年1月16日 申请日期1999年12月7日 优先权日1998年12月21日
发明者P·格林, A·博里 申请人:艾利森电话股份有限公司