基于CompactPCI的GSM基站自動測試平臺的構(gòu)建

中國通訊產(chǎn)業(yè)的高速增長促進(jìn)了通訊制造業(yè)的測試技術(shù)水平不斷改進(jìn)和發(fā)展。在通訊設(shè)備的制造過程中，越來越復(fù)雜的測試條件和高度自動化的大生產(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)更靈活的通用測試儀器，對通訊產(chǎn)品的生產(chǎn)提供一種快速、高效的測試手段，來保障產(chǎn)品的質(zhì)量，減少生產(chǎn)檢測時間，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)的自動測試平臺，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)域的自動化測試。

虛擬測試儀器是最近才開始獲得廣泛應(yīng)用的一種智能化測試儀器，它的關(guān)鍵技術(shù)是利用計算機(jī)軟件將測量儀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定義的，而新型的虛擬儀器其功能則可以由用戶自己來定義。虛擬儀器使得在復(fù)雜環(huán)境下完成自動化測試成為可能，這是傳統(tǒng)的獨(dú)立式儀器往往是無法勝任的。

在電信和工業(yè)自動化應(yīng)用領(lǐng)域中，采用低價格高性能PC作為虛擬儀器一直是應(yīng)用工程師們長期追求的目 標(biāo)?；赪intel 架構(gòu)的CompactPCI總線平臺，是為高可靠性應(yīng)用而設(shè)計的，其低價位、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。簡而言之，CompactPCI(以后簡稱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總線時鐘、32位數(shù)據(jù)通路時可達(dá)到峰值132MB/s的帶寬，在33MHz主頻、 64位數(shù)據(jù)通路時，可達(dá)到峰值264MB/s的帶寬。在66MHz主頻時，對于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。

在電信自動測試領(lǐng)域中，CPCI平臺及其擴(kuò)展功能卡為被測系統(tǒng)提供功能強(qiáng)大的測試環(huán)境。在BTS自動測試系統(tǒng)中，我們采用了CPCI平臺來構(gòu)建BTS自動測試儀，同時采用的擴(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系統(tǒng)在電平、通訊、接口等的資源，為自動測試提供硬件環(huán)境。

測試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

測試系統(tǒng)的硬件部分主要由CPCI平臺主控單元、GSM綜測儀、整機(jī)測試控制單元等部分組成。測試系統(tǒng)的硬件總體框圖見圖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BTS自動測試設(shè)備儀進(jìn)行初始化、參數(shù)的配置、測試的控制以及結(jié)果的上報。其中主處理控制模塊是自動測試軟件的載體，完成自動測試儀處理的所有功能，數(shù)字IO控制模塊主要用來作為控制測試控制單元中的電平開關(guān)信號量(如衰減器的調(diào)節(jié)，射頻開關(guān)陣列的切換等)。CPCI平臺利用GPIB接口控制模塊與GSM綜測儀進(jìn)行通信。

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

在構(gòu)建BTS自動測試平臺還需要考慮其它因素，如BTS輸出信號的強(qiáng)度、射頻開關(guān)組件的選型、線纜損耗的補(bǔ)償?shù)?。為了描述清楚BTS自動測試平臺的硬件連接及結(jié)構(gòu)，下面是一個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自動測試儀原理圖。

軟件測試的流程

GSM 基站自動測試的軟件系統(tǒng)是在CPCI硬件平臺基礎(chǔ)上，對GSM綜測儀、整機(jī)測試控制單元進(jìn)行控制，執(zhí)行自動測試序列同時把測試結(jié)果上報。根據(jù)其結(jié)構(gòu)分成6 個模塊，分別是用戶界面模塊、數(shù)據(jù)庫操作模塊、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)測試的用戶接口，包括用戶對測試對象類型的選擇、測試序列的顯示、測試結(jié)果的顯示、測試過程中詳細(xì)信息的顯示。

數(shù)據(jù)庫操作模塊實(shí)現(xiàn)軟件在本地數(shù)據(jù)庫中的各種參數(shù)的存取，并實(shí)現(xiàn)本地數(shù)據(jù)庫和遠(yuǎn)端服務(wù)器數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的交換和測試結(jié)果的保存。

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

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

測試引擎和序列管理模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)際測試的過程，序列管理實(shí)現(xiàn)了對序列文件進(jìn)行編輯，而測試引擎則通過線程根據(jù)序列文件對測試序列進(jìn)行調(diào)度，進(jìn)行被測項(xiàng)目的測試。

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

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

本文小結(jié)

為了提高BTS基站產(chǎn)品的生產(chǎn)測試效率，我們開發(fā)出基于CompactPCI總線技術(shù)的自動化測試平臺，它具有以下的優(yōu)點(diǎn)：1、開放性：利用通用硬件平臺來構(gòu)建虛擬儀器系統(tǒng)具有開放性，便于系統(tǒng)的升級和更新。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完成，因此，只需要對該平臺進(jìn)行少量的改動，就能應(yīng)用其它通訊產(chǎn)品上。3、可靠性：采用了CompactPCI平臺，保證了測試平臺具有高可靠性。4、性能價格比高：相同的性能條件下，開發(fā)費(fèi)用和維護(hù)升級費(fèi)用相對比較便宜。5、測試效率高：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)測試的自動化操作，成倍地提高生產(chǎn)測試效率。