基于CompactPCI的GSM基站自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的構(gòu)建

中國(guó)通訊產(chǎn)業(yè)的高速增長(zhǎng)促進(jìn)了通訊制造業(yè)的測(cè)試技術(shù)水平不斷改進(jìn)和發(fā)展。在通訊設(shè)備的制造過(guò)程中，越來(lái)越復(fù)雜的測(cè)試條件和高度自動(dòng)化的大生產(chǎn)環(huán)境，迫切需要開發(fā)出功能更強(qiáng)大、成本更低廉、系統(tǒng)更靈活的通用測(cè)試儀器，對(duì)通訊產(chǎn)品的生產(chǎn)提供一種快速、高效的測(cè)試手段，來(lái)保障產(chǎn)品的質(zhì)量，減少生產(chǎn)檢測(cè)時(shí)間，降低人為的失誤，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低成本的目的。本文論述的GSM基站(BTS)的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，是基于CompactPCI總線的虛擬儀器，能實(shí)現(xiàn)BTS基站產(chǎn)品在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的自動(dòng)化測(cè)試。

虛擬測(cè)試儀器是最近才開始獲得廣泛應(yīng)用的一種智能化測(cè)試儀器，它的關(guān)鍵技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)軟件將測(cè)量?jī)x器的硬件部分得到充分利用，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能的目標(biāo)。傳統(tǒng)的獨(dú)立式儀器其功能是由制造商來(lái)定義的，而新型的虛擬儀器其功能則可以由用戶自己來(lái)定義。虛擬儀器使得在復(fù)雜環(huán)境下完成自動(dòng)化測(cè)試成為可能，這是傳統(tǒng)的獨(dú)立式儀器往往是無(wú)法勝任的。

在電信和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域中，采用低價(jià)格高性能PC作為虛擬儀器一直是應(yīng)用工程師們長(zhǎng)期追求的目 標(biāo)。基于Wintel 架構(gòu)的CompactPCI總線平臺(tái)，是為高可靠性應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，其低價(jià)位、高可靠、熱插拔、熱切換、多處理器能力等特點(diǎn)。得到了可靠性要求較高的電信和工業(yè)自動(dòng)化工業(yè)領(lǐng)域的普遍關(guān)注。

CompactPCI的三大核心技術(shù)是PCI局部總線、歐式插卡機(jī)械結(jié)構(gòu)和氣密式針孔接頭。簡(jiǎn)而言之，CompactPCI(以后簡(jiǎn)稱CPCI)總線=PCI總線的電氣規(guī)范 + 標(biāo)準(zhǔn)針孔連接器(IEC-1076-4-101) + 歐洲卡規(guī)范(IEC297/IEEE 1011.1)。由于CompactPCI具有極高的帶寬，在33MHz總線時(shí)鐘、32位數(shù)據(jù)通路時(shí)可達(dá)到峰值132MB/s的帶寬，在33MHz主頻、 64位數(shù)據(jù)通路時(shí)，可達(dá)到峰值264MB/s的帶寬。在66MHz主頻時(shí)，對(duì)于32位數(shù)據(jù)通路和64位數(shù)據(jù)通路帶寬的峰值，可分別達(dá)到264MB/s或 528MB/s，因此，CPCI總線特別適用于高速數(shù)據(jù)通訊的應(yīng)用。圖1為CompactPCI的硬件結(jié)構(gòu)圖。

在電信自動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域中，CPCI平臺(tái)及其擴(kuò)展功能卡為被測(cè)系統(tǒng)提供功能強(qiáng)大的測(cè)試環(huán)境。在BTS自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，我們采用了CPCI平臺(tái)來(lái)構(gòu)建BTS自動(dòng)測(cè)試儀，同時(shí)采用的擴(kuò)展功能模塊包括：數(shù)字IO控制模塊、GPIB接口模塊等。這些功能模塊提供了被測(cè)系統(tǒng)在電平、通訊、接口等的資源，為自動(dòng)測(cè)試提供硬件環(huán)境。

測(cè)試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

測(cè)試系統(tǒng)的硬件部分主要由CPCI平臺(tái)主控單元、GSM綜測(cè)儀、整機(jī)測(cè)試控制單元等部分組成。測(cè)試系統(tǒng)的硬件總體框圖見(jiàn)圖2。

主控單元是采用的CPCI的模塊包括主處理控制模塊、數(shù)字IO控制模塊、GPIB接口控制模塊，主控單元主要功能是對(duì)BTS自動(dòng)測(cè)試設(shè)備儀進(jìn)行初始化、參數(shù)的配置、測(cè)試的控制以及結(jié)果的上報(bào)。其中主處理控制模塊是自動(dòng)測(cè)試軟件的載體，完成自動(dòng)測(cè)試儀處理的所有功能，數(shù)字IO控制模塊主要用來(lái)作為控制測(cè)試控制單元中的電平開關(guān)信號(hào)量(如衰減器的調(diào)節(jié)，射頻開關(guān)陣列的切換等)。CPCI平臺(tái)利用GPIB接口控制模塊與GSM綜測(cè)儀進(jìn)行通信。

BTS自動(dòng)測(cè)試儀由CPCI平臺(tái)、GSM綜測(cè)儀、整機(jī)測(cè)試控制單元共同完成。GSM綜測(cè)儀通過(guò)模擬BSC的信令協(xié)議，通過(guò)Abis接口對(duì)BTS進(jìn)行控制。BTS的Um接口連接到整機(jī)測(cè)試控制單元，通過(guò)控制單元內(nèi)部的選通后連接到GSM綜測(cè)儀的射頻收發(fā)端口。

在構(gòu)建BTS自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)還需要考慮其它因素，如BTS輸出信號(hào)的強(qiáng)度、射頻開關(guān)組件的選型、線纜損耗的補(bǔ)償?shù)取榱嗣枋銮宄﨎TS自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的硬件連接及結(jié)構(gòu)，下面是一個(gè)主分集接收的單載頻BTS詳細(xì)例子。圖3為主分集(單載頻)BTS自動(dòng)測(cè)試儀原理圖。

軟件測(cè)試的流程

GSM 基站自動(dòng)測(cè)試的軟件系統(tǒng)是在CPCI硬件平臺(tái)基礎(chǔ)上，對(duì)GSM綜測(cè)儀、整機(jī)測(cè)試控制單元進(jìn)行控制，執(zhí)行自動(dòng)測(cè)試序列同時(shí)把測(cè)試結(jié)果上報(bào)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)分成6 個(gè)模塊，分別是用戶界面模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)操作模塊、用戶權(quán)限管理和鑒權(quán)模塊、校準(zhǔn)和參數(shù)管理模塊、測(cè)試引擎和序列管理模塊，系統(tǒng)軟件的模塊如圖4所示。

用戶界面模塊實(shí)現(xiàn)整機(jī)測(cè)試的用戶接口，包括用戶對(duì)測(cè)試對(duì)象類型的選擇、測(cè)試序列的顯示、測(cè)試結(jié)果的顯示、測(cè)試過(guò)程中詳細(xì)信息的顯示。

數(shù)據(jù)庫(kù)操作模塊實(shí)現(xiàn)軟件在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的各種參數(shù)的存取，并實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和遠(yuǎn)端服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的交換和測(cè)試結(jié)果的保存。

用戶權(quán)限管理和鑒權(quán)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)使用該系統(tǒng)用戶的分級(jí)權(quán)限管理、及其根據(jù)用戶權(quán)限對(duì)其操作進(jìn)行控制。

校準(zhǔn)和參數(shù)管理模塊實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，包括線損的自動(dòng)校準(zhǔn)部分，并實(shí)現(xiàn)儀表測(cè)試參數(shù)和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的管理。同時(shí)配置各種測(cè)試參數(shù)項(xiàng)，配置參數(shù)包括測(cè)試項(xiàng)配置、測(cè)試指標(biāo)配置。參數(shù)配置是可以選擇，可以當(dāng)前測(cè)試有效，也可存進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)作為永久配置項(xiàng)。

測(cè)試引擎和序列管理模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)際測(cè)試的過(guò)程，序列管理實(shí)現(xiàn)了對(duì)序列文件進(jìn)行編輯，而測(cè)試引擎則通過(guò)線程根據(jù)序列文件對(duì)測(cè)試序列進(jìn)行調(diào)度，進(jìn)行被測(cè)項(xiàng)目的測(cè)試。

測(cè)試實(shí)現(xiàn)模塊由一系列測(cè)試實(shí)現(xiàn)函數(shù)組成，每一個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)一種測(cè)試功能，由一組對(duì)GSM綜測(cè)儀的GPIB操作組成。所以測(cè)試實(shí)現(xiàn)模塊是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的測(cè)試實(shí)現(xiàn)函數(shù)庫(kù)。BTS自動(dòng)化測(cè)試儀的軟件各模塊在整體結(jié)構(gòu)中位置如圖5所示。

測(cè)試引擎是程序調(diào)度測(cè)試過(guò)程的子模塊，測(cè)試引擎以線程的方式運(yùn)行。程序首先從序列文件中讀取該測(cè)試類型的序列，形成一個(gè)序列鏈表，作為整個(gè)測(cè)試的組織方式。當(dāng)測(cè)試開始后，啟動(dòng)線程，該線程從序列鏈表中獲得當(dāng)前測(cè)試的序列，從該序列中獲得當(dāng)前測(cè)試的相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)用測(cè)試實(shí)現(xiàn)模塊中相應(yīng)的函數(shù)，進(jìn)行該序列的測(cè)試；當(dāng)該測(cè)試序列測(cè)試完成后，程序從鏈表中讀取下一個(gè)序列數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試，直至到達(dá)鏈表結(jié)尾，實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)試過(guò)程。其測(cè)試流程如圖6所示。

本文小結(jié)

為了提高BTS基站產(chǎn)品的生產(chǎn)測(cè)試效率，我們開發(fā)出基于CompactPCI總線技術(shù)的自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)，它具有以下的優(yōu)點(diǎn)：1、開放性：利用通用硬件平臺(tái)來(lái)構(gòu)建虛擬儀器系統(tǒng)具有開放性，便于系統(tǒng)的升級(jí)和更新。2、通用性：由于是采用了虛擬儀器的技術(shù)，大部分的功能是由軟件來(lái)完成，因此，只需要對(duì)該平臺(tái)進(jìn)行少量的改動(dòng)，就能應(yīng)用其它通訊產(chǎn)品上。3、可靠性：采用了CompactPCI平臺(tái)，保證了測(cè)試平臺(tái)具有高可靠性。4、性能價(jià)格比高：相同的性能條件下，開發(fā)費(fèi)用和維護(hù)升級(jí)費(fèi)用相對(duì)比較便宜。5、測(cè)試效率高：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)測(cè)試的自動(dòng)化操作，成倍地提高生產(chǎn)測(cè)試效率。