CN102905296B - 一种wlan网络测试分析方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种WLAN网络测试分析方法及设备，包括电源转换单元、WIFI模块单元、中央处理单元、实时时钟单元、存储单元、POE接口单元、USB接口单元和本地串口单元组成；其中WIFI模块单元与中央处理单元通过USB接口相连；实时时钟单元通过I2C总线与中央处理单元相连；存储单元通过并行总线与中央处理单元相连；POE单元用于网口供电和传输数据；USB接口单元能够扩展大容量存储器，用于WLAN网络数据抓包存储；本地串口单元用于软件下载、调试以及参数配置；通过有线网口或者WLAN无线网络，把WLAN网络测试结果或分析报告上传到服务器平台，服务器把测试结果信息解析并显示。本发明有益的效果是：用于WLAN网络的质量的监测和优化。及时发现WLAN信号覆盖问题，改善WLAN网络信号质量，减少用户投诉。

Description

一种WLAN网络测试分析方法及设备

技术领域

本发明涉及WLAN网络覆盖质量监控、检测及分析领域，主要是一种WLAN网络测试分析方法及设备。

背景技术

近年来随着国内3G网络应用逐步普及,数据用户规模不断壮大,运营商已经感受到庞大的数据流量给3G网络带来的带宽压力。而发展WLAN,是运营商卸载3G数据流的有效途径。随着运营商WLAN网络的建设大量的增加，WLAN网络的终端使用用户越来越多。但是由于WLAN网络建设和使用用户的激增，WLAN网络的质量不能得到可靠的保证，移动网络运营商对WLAN网络用户的满意度越来越重视。由于WLAN覆盖AP等的故障问题，WLAN网络质量变差或不可用，维护人员又不能及时发现并提前处理，甚至造成用户投诉的现象。

使用WLAN网络测试分析方法，能实时监测覆盖现场的AP的功能，监测WLAN覆盖的网络指标，模拟用户体验，一旦出现WLAN网络异常，可以分析故障原因，并把测试和分析结果上报网管中心平台，能够及时发现并维护处理，保证了WLAN信号覆盖质量，提高了用户满意度。WLAN网络测试分析设备安装在WLAN网络AP覆盖现场，通过对AP和WLAN覆盖网络的测试和分析，可以评估出WLAN网络质量。并把对WLAN网络的评估报告和测试结果通过LAN口或者WLAN无线网络传输到网管中心平台。WLAN网络出现异常的时候，能及时的上报通知到网管中心平台。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述技术的不足，而提供一种WLAN网络测试分析方法及设备，用于WLAN网络的质量的监测和优化。及时发现WLAN信号覆盖问题，改善WLAN网络信号质量，减少用户投诉。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种WLAN网络测试分析设备，包括电源转换单元、WIFI模块单元（含天线）、中央处理单元（CPU）、实时时钟单元（RTC）、存储单元、POE接口单元、USB接口单元和本地串口单元组成；其中WIFI模块单元与中央处理单元通过USB接口相连；实时时钟单元通过I2C总线与中央处理单元相连；存储单元通过并行总线与中央处理单元相连；POE单元用于网口供电和传输数据；USB接口单元能够扩展大容量存储器，用于WLAN网络数据抓包存储；本地串口单元用于软件下载、调试以及参数配置。

所述的测试分析设备通过有线网口或者WLAN无线网络，把WLAN网络测试结果或分析报告上传到服务器平台，服务器把测试结果信息解析并显示，如出现异常情况，产生告警通知网管人员。

所述的POE接口单元包括网线POE供电部分和网络传输部分，POE供电部分由J1、U2、D1、D2、U1、Q1、Q2、T1、T2及其***电阻电容组成，J1为RJ45接口、U2为网络变压器组成网线和电源的接入端；输入POE电源经过整流桥D1、D2输入到U1，U1为高度集成的PD电源接口控制芯片，带PWM输出接口，监测POE输入电压并调整PWM输出；Q1、Q2为NMOS管，T1、T2为POE变压器，组成DC-DC转换功能部件把POE输入电压转换为设备***需要的DC5V；网络传输部分由J1、U2、Y1、U5组成，J1和U2为网络线缆输入端，Y1为有源晶振，U5为10/100网络PHY接口，连接到中央处理单元的RMII总线。

所述的WIFI模块单元由J5、U6及若干电阻电容组成，J5是无线WIFI网卡模块，通过USB接口连接到中央处理单元；U6为控制的USB接口电源的开关器件，当EN脚为高时，开关导通，USB供电到WIFI模块单元，使其能正常工作，当EN脚为低，开关闭合，WIFI模块单元的USB电源关闭，不工作。

所述的实时时钟单元由U26实时时钟芯片PCF8563、二极管D22、二极管D23、Y4谐振晶体和若干电容组成，其中Y4为U26提供准确的时钟，D9和D10用于完成主电源和纽扣电池电源的切换，使有电时通过主电源为U26供电，掉电时通过纽扣电池为U26供电。

本发明所述的这种WLAN网络测试分析方法，该方法的测试步骤如下：

1）、测试分析设备上的中央处理单元通过控制WIFI模块单元扫描所在地方网络覆盖的AP状态，获得相关参数：Essid，Bssid，Channel，Signal level,Noise和Bit Rates；

2)、测试分析设备接收服务器指令或定时对指定MAC地址的AP进行性能测试，包括：portal认证测试、ping测试、FTP测试、HTTP下载测试、DHCP测试和EMAIL测试；

3）、测试分析设备统计并分析测试结果，把测试结果和分析报告上报到服务器；

4）、服务器统计AP测试结果，并把网络数据异常相关的AP列入告警项；

5）、服务器通过短信或EMIAL把告警信息转发给网管维护人员；

6）、测试分析设备定期或由服务器指令设置模拟运营商AP热点，统计这期间连接上来的用户的数量并分析连接上的用户终端类型，上报到服务器；

7)、服务器指定测试分析设备开启网络抓包模式，测试分析控制WIFI模块单元，抓取WLAN网络中所有的包括802.11帧的数据包，数据上传到服务器，分析用户行为或查找网络故障。

本发明有益的效果是：1)、设备通过控制WIFI模块测试指定MAC的AP状态和性能；2）、测试结果和分析报告能够实时远传到服务平台；3）、能指定设备模拟运行商AP热点，监测接入终端数据，分析用户行为；4）、设备模拟多个客户站点同时链接覆盖AP，对AP热点进行压力测试。

附图说明

图1是本发明的WLAN网络测试分析方法示意图；

图2是本发种WLAN网络测试分析设备原理框图；

图3是本发明WLAN网络测试分析设备POE接口单元原理图；

图4是本发明WLAN网络测试分析设备电源转换单元原理图；

图5是本发明WLAN网络测试分析设备WIFI模块原理图；

图6是本发明WLAN网络测试分析设备中央处理单元电原理图；

图7是本发明WLAN网络测试分析设备存储单元电原理图；

图8是本发明WLAN网络测试分析设备实时时钟（RTC）单元电原理图；

图9是本发明WLAN网络测试分析设备本地串口电原理图；

图10是本发明WLAN网络测试分析设备的USB接口单元框图；

附图标记：POE接口单元1、电源转换单元2、WIFI模块单元3、中央处理单元4、存储单元5、实时时钟单元6、本地串口单元7、USB接口单元8。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及举例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的举例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是发明的一种WLAN网络测试分析方法示意图；该方法括WLAN网络监测设备和服务器，设备和服务器通过LAN（有线网络）或WLAN无线网络进行通信。

设备监测、测试、分析WLAN网络覆盖质量，通过LAN网络或WLAN无线网络把测试和分析结果发送到服务器平台。服务器呈现测试分析报表，当有网络数据告警时，通过短信或EMAIL告知网管维护人员。

设备组成框图如图2所示，主要由POE接口单元单元1、电源转换单元2、WIFI模块单元（含天线）3、中央处理单元（CPU）4、存储单元5、实时时钟（RTC）单元6、本地串口7、USB接口单元8组成；其中POE接口单元提供RJ45接口，做为有线LAN口通信，并通过网线给设备提供电源；WIFI模块3与中央处理单元4通过USB接口相连,主要监测WLAN无线网络状态和测试WLAN无线网络性能；存储单元5通过并行总线方式和中央处理单元4相连；实时时钟单元6通过I2C总线与中央处理单元4相连，为设备提供准确的实时时间；本地串口8用于软件下载和调试；USB接口用于大数据磁盘扩展，存储WLAN网络抓包数据，分析网络故障和用户行为。

图3是POE接口单元电原理图。POE接口单元主要包括网线POE供电部分和网络传输部分。POE供电部分主要由J1、U2、D1、D2、U1、Q1、Q2、T1、T2及其***相关阻容等组件组成。J1为RJ45接口、U2为网络变压器组成网线和电源的接入端；输入POE电源经过整流桥D1、D2输入到U1，U1为高度集成的PD电源接口控制芯片，带PWM输出接口，监测POE输入电压，并调整PWM输出；Q1、Q2为NMOS管，T1、T2为POE变压器，他们及其相关组件组成DC-DC转换功能部件，把POE输入电压转换为设备***需要的DC5V。网络传输部分主要由J1、U2、Y1、U5组成，J1和U2为网络线缆输入端，Y1为有源晶振，U5为10/100网络PHY接口，连接到CPU单元的RMII总线，实现有线网络数据通信。

图4是电源转换单元电原理图。U2（SPX1117-3.3）、U3（SPX1117-1.8）、C5（10uF/10V）、C6（10uF/10V）、C7（0.1uF/50V）、C8（10uF/10V）组成，U2（SPX1117-3.3）把POE电源单元输出的5V电源转化为3.3V电源，U3（SPX1117-1.8）把3.3V电源转化为1.8V电源。5V为设备***电源，3.3V电源和1.8V电源给中央处理单元（CPU）供电。C5（10uF/10V）、C6（10uF/10V）、C7（0.1uF/50V）、C8（10uF/10V）起到电源滤波作用，U2（SPX1117-3.3）、U3（SPX1117-1.8）的输出电压更加稳定，纹波更小。

图5是WIFI模块单元原理图。无线WIFI模块单元主要由J5、U6及若干电阻电容组成。J5是无线WIFI网卡模块，通过USB接口连接到CPU控制单元；U6为控制的USB接口电源的开关器件，当EN脚（CPU控制单元控制引脚）为高时，开关导通，USB供电到WIFI模块，使其能正常工作，当EN脚（CPU控制单元控制引脚）为低，开关闭合，WIFI模块USB电源关闭，不工作。

图6是中央处理单元电原理图。中央处理单元主要由U11（主控CPU AT91SAM9260-CU）、Y1（谐振晶体18.432MHZ）、Y2（CPU内核时钟晶体32.768KHZ）、U25（复位芯片MCP1316T-29）、J5（JTAG仿真器接口）组成。其中Y1、Y2为U11提供运行时钟，U12为U6提供上电复位信号和看门狗复位信号。

图7是存储单元电原理图。存储单元主要由U16、U17、U18、J10及其相关阻容组成。存储单元采用简单的EEPROM（电可擦写可编程只读存储器）、DATA FLASH和NAND FLASH组成。J10为扩展SD卡插座，如果***存储空间不够的话，可以采取SD卡扩展存储空间。U16（NANDFLASH）与中央处理单元中的CPU通过并行总线通信；U17（DATA FLASH）与中央处理单元中的CPU通过SPI总线通信；U18（EEPROM）与中央处理单元中的CPU通过I2C总线通信。

图8是RTC单元电原理图。RTC单元主要由U26（实时时钟芯片PCF8563）、D22（普通二极管）、D23（普通二极管）、Y4（谐振晶体）和若干电容组成。其中Y4为U26提供准确的时钟，D9和D10完成主电源和纽扣电池电源的切换，使有电时通过主电源为U26供电，掉电时通过纽扣电池为U26供电，使时间信息在***掉电时不丢失。

图9是本地串口电原理图。本地串口主要由U19（电平转换芯片MAX3232）、J14、J18和若干电容组成。其中U19把3.3V TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号转换成RS232电平。

图10是USB接口电原理图。USB接口主要由J12、J13和若干电容组成。其中J12为USBHOST，用于本地测试数据的导出；J13为USB DEVICE，用于CPU底层引导程序的升级。

下面结合图1~图10来说明本发明一种WLAN网络测试分析方法的工作原理：

1）、设备上的CPU通过控制WIFI模块扫描所在地方网络覆盖的AP状态，获得相关参数：Essid，Bssid，Channel，Signal level,Noise,Bit Rates；；

2）、设备接收平台指令或定时对指定MAC地址的AP进行性能测试,包括：portal认证测试、ping测试、FTP测试、HTTP下载测试、DHCP测试、EMMIL测试等；

3）、设备统计并分析测试结果，把测试结果和分析报告上报到网管平台；

4）、网管平台统计测试AP的结果，并把网络数据异常(如丢包率高、认证成功率低、FTP下载速度低等)相关的AP列入告警项；

5）、网管平台通过短信或EMIAL把相关AP的故障告警信息转发给网管维护人员；

6）、设备定期或由平台指令设置模拟运营商AP热点，统计这期间连接上来的用户的数量并分析连接上的用户终端类型，上报到网管平台，做为运营商了解用户动态，加强WLAN网络建设的依据；

7）、网管平台指定设备开启网络抓包模式，设备控制WIFI模块，抓取WLAN网络中所有的包括802.11帧的数据包，数据上传到网管中心，分析用户行为或查找网络故障。

以上所述是仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种WLAN网络测试分析设备，其特征在于，包括电源转换单元、WIFI模块单元、中央处理单元、实时时钟单元、存储单元、POE接口单元、USB接口单元和本地串口单元组成；其中WIFI模块单元与中央处理单元通过USB接口相连；实时时钟单元通过I2C总线与中央处理单元相连；存储单元通过并行总线与中央处理单元相连；POE接口单元用于网口供电和传输数据；USB接口单元能够扩展大容量存储器，用于WLAN网络数据抓包存储；本地串口单元用于软件下载、调试以及参数配置；所述的POE接口单元包括网线POE供电部分和网络传输部分，POE供电部分由J1、U2、D1、D2、U1、Q1、Q2、T1、T2及其***电阻电容组成，J1为RJ45接口、U2为网络变压器组成网线和电源的接入端；输入POE电源经过整流桥D1、D2输入到U1，U1为高度集成的PD电源接口控制芯片，带PWM输出接口，监测POE输入电压并调整PWM输出；Q1、Q2为NMOS管，T1、T2为POE变压器，组成DC-DC转换功能部件把POE输入电压转换为设备***需要的DC5V；网络传输部分由J1、U2、Y1、U5组成，J1和U2为网络线缆输入端，Y1为有源晶振，U5为10/100网络PHY接口，连接到中央处理单元的RMII总线。

2.根据权利要求1所述的WLAN网络测试分析设备，其特征在于：所述的测试分析设备通过有线网口或者WLAN无线网络，把WLAN网络测试结果或分析报告上传到服务器，把测试结果信息解析并显示。

3.根据权利要求1所述的WLAN网络测试分析设备，其特征在于：所述的WIFI模块单元由J5、U6及若干电阻电容组成，J5是无线WIFI网卡模块，通过USB接口连接到中央处理单元；U6为控制的USB接口电源的开关器件，当EN脚为高时，开关导通，USB供电到WIFI模块单元，使其能正常工作，当EN脚为低，开关闭合，WIFI模块单元的USB电源关闭，不工作。

4.根据权利要求1所述的WLAN网络测试分析设备，其特征在于：所述的实时时钟单元由U26实时时钟芯片PCF8563、二极管D22、二极管D23、Y4谐振晶体和若干电容组成，其中Y4为U26提供准确的时钟，D9和D10用于完成主电源和纽扣电池电源的切换，使有电时通过主电源为U26供电，掉电时通过纽扣电池为U26供电。

5.一种采用如权利要求1所述的WLAN网络测试分析设备的分析方法，其特征在于：该方法的测试步骤如下：

1)、测试分析设备上的中央处理单元通过控制WIFI模块单元扫描所在地方网络覆盖的AP状态，获得相关参数：Essid，Bssid，Channel，Signal level,Noise和Bit Rates；

2)、测试分析设备接收服务器指令或定时对指定MAC地址的AP进行性能测试，包括：portal认证测试、ping测试、FTP测试、HTTP下载测试、DHCP测试和EMAIL测试；

3)、测试分析设备统计并分析测试结果，把测试结果和分析报告上报到服务器；

4)、服务器统计AP测试结果，并把网络数据异常相关的AP列入告警项；

5)、服务器通过短信或EMIAL把告警信息转发给网管维护人员；

6)、测试分析设备定期或由服务器指令设置模拟运营商AP热点，统计这期间连接上来的用户的数量并分析连接上的用户终端类型，上报到服务器；

7)、服务器指定测试分析设备开启网络抓包模式，测试分析控制WIFI模块单元，抓取WLAN网络中所有的包括802.11帧的数据包，数据上传到服务器，分析用户行为或查找网络故障。