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1、 中国科学技术大学工程硕士学位论文GSM/GPRS网络综合测试仪软件系统的设计与实现 作者姓名： 学科专业： 软件工程导师姓名： 完成时间： 二八年十月二十日IIUniversity of Science and Technology of ChinaA dissertation for masters degree of engineering The Design and Implementation of Software System of GSM/GPRS Network Multi-purpose Test DeviceAuthors Name： Jiang ZhonghuaSpe
2、ciality： Software engineeringSupervisor： Cao Xianbin, Yin MinFinished time: October 20th, 2008II摘要摘要随着3G网络的普及以及IP多媒体子系统（IMS，IP Multimedia Subsystem）等新技术的提出，移动通信设备的研发速度不断加快。而在新设备的研发过程中，如何有地效模拟真实应用环境以对研发中的设备进行高效的系统测试，成为移动通信系统设备研发过程中的一个关键难题。目前，各移动通信设备研发厂商普遍采用综合测试仪对研发中的设备进行测试以解决这一难题。因此，作为用于测试的设备，综合测试仪软件
3、系统的效率、可靠性以及健壮性直接关系到被测系统的最终质量。本文结合LGC公司现有的低成本GSM/GPRS网络综合测试仪的硬件设备，设计并实现了该测试仪的嵌入式软件系统。该软件系统基于MCS-51微处理器和Wavecom GSM移动台模块，使用Intel PL/M51语言开发，能够通过GSM空中接口，对GSM/GPRS网络系统进行多达128路无线信道的多业务、大负载测试，有效地解决了在实验室环境中模拟真实应用场景进行大负载系统级测试这一难题。并且由于高度模块化的设计和对高速数据传输测试的支持，仅仅通过更换Wavecom移动台模块，便能支持WCDMA/CDMA2000等3G系统甚至以后的IMS系统
4、。本文完成的主要工作包括：结合已有的低成本硬件设备，完成GSM/GPRS网络综合测试仪软件系统的需求分析与概要设计；通过模块化的设计思想对软件系统中的各子系统进行了详细设计，并采用PL/M-51程序设计语言实现了整个嵌入式软件系统；并在最后对综合测试仪进行了测试与验证。【关键词】 GSM/GPRS 测试仪 嵌入式软件系统 PL/M-51IIIABSTRACTWith the commercial deployment of 3G mobile communications network and the introduction of IMS (IP Multimedia Subsystem)
5、 technologies, the development of new mobile communication is speeding up. How to simulate the real environment to test the new system effectively and efficiently during the development is the most important thing in the system test. Now the multi-purpose test device is widely used in the industry t
6、o solve this problem. As a test device, the efficiency and robustness of its software system has direct connection with the quality of the system undertest.Based on the available hardware of LGC Wireless Inc, This paper designed and implemented a new effective and efficientcy software system of GSM/
7、GPRS network multi-purpose test device, which is developed by PL/M-51 programming language. With this new software, the test device can generats high load traffic to the GSM/GPRS network through the air interface with 128 wireless channels. It is an effective solution to simulate the real environmen
8、t in the system test lab during the development of a new system. And the test device can be easily upgrade to test the 3G network like WCDMA and IMS by replacing the Wavecom module due to its modularized software structure and the support of high speed data transmission.The work of this paper includ
9、es: the requirements analysis and preliminary design of the multi-purpose GSM/GPRS test device software system based on the available hardware; the detailed design of LAN subsystem, Test control subsystem, Mobile station driver subsystem and GUI Console subsystem with modular design method; And the
10、test and verify of the system after implementation.Key Words: GSM/GPRSTest deviceEmbeded Software SystemPL/M-51III目录目录第 一 章 引言11.1 移动通信网络综合测试仪的重要性11.2 本文研究背景11.2.1 本文的工程背景与需求11.2.2 本文研究的硬件环境31.3 国内外现状41.3.1 已实现系统的现状41.3.2 实现技术方面的现状71.4 论文主要工作与内容安排81.4.1 本文主要工作81.4.2 论文内容安排9第 二 章 系统需求分析与概要设计102.1 GSM
11、/GPRS网络综合测试仪软件系统的需求分析102.1.1 GSM/GPRS网络结构介绍102.1.2 GSM/GPRS网络的测试需求152.1.3 综合测试仪的物理硬件结构162.1.4 GSM/GPRS网络综合测试仪软件系统的需求182.2 综合测试仪系统软件概要设计192.2.1 逻辑结构192.2.2 逻辑子系统间的通信212.2.3 系统参数设计242.3 本章小结26第 三 章 系统详细设计与实现273.1 公共模块273.1.1 Boot Loader程序设计273.1.2 中断处理和任务调度模块设计293.1.3 IIC驱动程序设计333.2 LAN子系统343.2.1 以太网驱
12、动程序设计353.2.2 简化的IP/UDP协议模块设计373.3 测试控制子系统413.3.1 位置更新测试模块设计413.3.2 呼叫测试模块设计423.3.3 短消息测试模块设计453.3.4 CSTA统计模块设计473.3.5 自检与异常处理模块设计473.4 移动台控制子系统483.4.1 AT命令转换模块设计483.4.2 GPRS数据传输测试模块设计493.4.3 PPP协议模块设计503.5 控制台子系统533.5.1 GUI模块设计533.5.2 CSTA模块设计603.6 本章小结62第 四 章 系统测试与验证634.1 测试系统结构634.2 测试方案644.2.1 测试
13、参数644.2.2 测试方案与检验标准654.3 测试结果分析664.3.1 系统稳定性与成功率664.3.2 系统性能674.3.3 系统误差684.3.4 异常情况694.4 本章小结69第 五 章 结束语705.1 论文的主要工作705.2 工作展望71参考文献72图索引74表索引76致谢7771第一章 引言第 一 章 引言1.1 移动通信网络综合测试仪的重要性20世纪90年代以来，随着第二代移动通信网络的普及和3G网络的商用，移动通信技术得到了飞速发展，经历了从模拟到数字的转变；从窄带数字技术向宽带数字技术发展；从单一的语音通信向以数据通信为核心的移动互联网、移动多媒体的发展1。同时，
14、在国际电信联盟（ITU，International Telecom Union）的推动下，各种技术不断朝着标准化的方向发展，互联互通和漫游等问题基本得到了解决。然而，对于移动通信设备研发厂商来说，技术的飞速发展使得他们必须不断地升级和更新他们的系统以满足技术的要求；同时，标准化的实施使得不同公司的系统在功能上日趋同质化，竞争的核心因而转变为系统的可靠性、稳定性以及服务等方面。这对所有的移动通信设备研发厂商都提出了新的要求，即如何在更短的时间内向市场推出更加高效、稳定的产品以满足客户需求。在移动通信系统设备的研发过程中，系统测试是保证系统业务功能的正确性和整体可靠性的最为重要的环节。然而，在新的
15、市场形势下，传统上仅仅通过测试人员人工操作手机对系统进行测试的方式已远远不能满足系统测试的需求。采用新的自动化测试仪器代替测试人员对系统进行全自动的功能和性能测试已成为各厂商的共识。在某种程度上来说，自动综合测试仪的优劣直接关系到系统的可靠性和稳定性以及售后服务的及时性，直接关系到各厂商的市场竞争力，是系统研发过程中最为重要的辅助设备之一。因此，综合测试仪软件系统的效率、稳定性以及健壮性就显得尤为重要。1.2 本文研究背景1.2.1 本文的工程背景与需求本文研究的项目源于LGC公司在移动通信网络设备研发过程中的工程需求。LGC无线通信设备有限公司是一家从事高性价比，容量可配置的 GSM/CDMA移动通信系统开发的公司。近年来，公司不断接到全球各地客户的投诉，反应系统在高负载环境下存在不稳定的现象，甚至在某些特定情况下出现系统停机导致通信中断的严重事件，极大地影响了公司的信誉和客户的信心。因
