LTE協議棧軟件分析測試方法

圖3 MAC/PHY API解析

2.4 udp socket發送機制

在測試L2/L3層時，可先用以太網模擬PHY層，網關程序、基站協議棧程序、終端協議棧程序、網絡封包捕獲解析程序分別各自運行在一臺計算機中，通過udpsocket編程來發送MAC層協議數據包，同時將RRC、PD-CP、RLC、MAC層的協議數據包通過udp socket編程抄送至網絡封包捕獲程序，網絡封包捕獲程序則監視設定的udp端口來抓取數據。

2.5調試信息顯示

2.5.1打印位置

調試信息的打印是測試的關鍵。LTE系統中傳輸時間間隔（TTI）被定義為1 ms，也就是說1 ms內需要將調度或者收發數據完全處理，每個子幀都有可能需要打印調試信息，將帶給硬件不小的壓力。在單獨測試L2/L3層協議時，可以在計算機上運行程序，目前大部分計算機的性能可以滿足需求，因此調試信息可以直接在窗口中打印。當加入L1層進行集成測試時，嵌入式開發板資源相對比較短缺，大量的I/O操作會嚴重占用CPU使用率，而CPU與以太網卡的交互速率更快。這里使用的PHY層開發板為飛思卡爾公司生產的BSC9131，專門用于開發家庭基站，CPU為單核1 GHz，打印信息較多時經常會導致開發板掛掉，解決的方法是應用udpsocket發送機制將調試信息通過以太網發送到計算機，計算機中則編寫簡單的wireshark解析插件后進行捕獲解析。此方法經過實際項目檢驗有效可行，沒有再出現掛掉的情況。

2.5.2模塊化多色打印

直接在計算機上顯示時，采用在程序中開發相應的專用打印模塊的方法，不同的優先級打印信息顯示不同的顏色，并且能夠顯示程序運行的狀態、出錯的位置。

在與L1層集成測試時，同樣可以選擇多彩化打印。

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

圖4 wireshark多彩調試信息

3測試場景及結果

3.1 L2/L3層

該場景下，協議棧程序運行在計算機上，由以太網模擬PHY層。在網關側和終端側分別建立一個虛擬網卡用來模擬IP層。圖5是一個終端附著過程的wire-shark抓包解析圖，終端附著成功后，使用開源網絡性能測試工具iperf向該socket發送指定速率的數據流。上行數據通路為：iperf客戶端→終端虛擬網卡→終端協議棧→基站協議棧→服務網關→iperf服務器端；下行數據通路為：iperf客戶端→服務網關→基站協議棧→終端協議棧→終端虛擬網卡→iperf服務器端。iperf可以報告帶寬，延遲抖動和數據包丟失，客戶端程序用于發送數據，服務器端程序用于接收數據，通過簡單的命令行參數即可實現，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層加進來，進行真實情況下的測試。在項目中采用了業界普遍使用的艾法斯公司生產的TM500 LTE測試終端，基站側L1層采用飛思卡爾公司的BSC9131處理器開發板。計算機通過PPPoE（Point-to-point Protocol over Ethernet）協議連接TM500，便可在計算機上使用iperf工具初步測試基站的性能。經過實際調試過程的檢驗，本文所述方案有效可行。

4結語

協議棧軟件的測試需要清晰的數據流程。本文測試環境搭建簡易，在與L1層集成調試時，將所有打印信息發送到wireshark軟件解析顯示，并且可以根據端口顯示不同的顏色，協議數據狀態一目了然，問題定位快捷方便，為調試協議棧軟件系統時提供了很大的支持。另外，本文所述的測試環境不局限于上述，當在開發中缺少基站（終端）協議棧時，可在相應接收函數處構包模擬終端（基站）來達到測試的目的。同時，也可擴展到其他通信協議的測試，具有一定的推廣性。