基於嵌入式Linux系統的WLAN網絡自動監測裝置及方法
2023-05-17 06:45:36 1
專利名稱：基於嵌入式Linux系統的WLAN網絡自動監測裝置及方法
技術領域：
本發明涉及無線通信測試領域的WLAN網絡測試技術，主要是一種基於嵌入式 Linux系統的WLAN網絡自動監測裝置及方法。
背景技術：
無線區域網路(Wireless Local Area Networks ； WLAN)是相當便利的數據傳輸系統，它利用射頻(Radio Frequency ； RF)的技術，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線 (Coaxial)所構成的區域網路，使得無線區域網路能利用簡單的存取架構讓用戶透過它，達到「信息隨身化、便利走天下」的理想境界。無線區域網拓撲結構概述基於IEEE802. Ilbgn 標準的無線區域網允許在區域網路環境中使用未授權的2. 4或5. 3GHz射頻波段進行無線連接。GPRS—通用分組無線服務技術(General Packet Radio Service)的簡稱，它是 GSM行動電話用戶可用的一種移動數據業務。GPRS可說是GSM的延續。GPRS和以往連續在頻道傳輸的方式不同，是以封包(Packet)式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，並非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至 114Kbps。嵌入式Linux是以Linux為基礎的嵌入式作業系統，它被廣泛應用在行動電話、 個人數字助理(PDA)、媒體播放器、消費性電子產品以及航空航天等領域中。嵌入式 Iinux是將日益流行的Linux作業系統進行裁剪修改，使之能在嵌入式計算機系統上運行的一種作業系統。隨著WLAN網絡覆蓋點的增多，急需要有效的監測WLAN網絡覆蓋熱點，來監測新建的AP和WLAN網管工程，擴建、改建工程，以及人流量大的火車站、汽車站、公共廣場等場所。公知的監測方法是使用WLAN專用測試儀表或在插有無線網卡的筆記本電腦上運行專用測試軟體來測試；如無線覆蓋信號強度測、信噪比測試等各項測試，使用WLAN專用測試儀表或在插有無線網卡的筆記本電腦上運行專用測試軟體，在設計目標覆蓋區域內進行覆蓋電平測試；由於WLAN專用測試儀表價格昂貴，插有無線網卡的筆記本電腦人員隨意性較大，人為因數較多，易造成測試結果的不正確；這些都是需要人工測試的，如果測試範圍很大，就需要花大量的人力和物力，這是管理者不願意看到的。
發明內容
本發明的目的正是要克服上述技術的不足，而提供一種基於嵌入式Linux系統的 WLAN網絡自動監測裝置及方法。解決上述公知監測方法的缺陷，實現實時自動的監測WLAN 網絡狀態和及時告警，且不需要花大量的人力和物力投入；用戶只需要在有網際網路的地方就可以監測某地WLAN網絡狀態。本發明解決其技術問題採用的技術方案這種基於嵌入式Linux系統的WLAN網絡自動監測裝置，包括電源管理單元、微處理器單元、存儲單元、實時時鐘單元、備用電池單元、GPRS無線模塊、WLAN模塊、USB接口單元和串口單元組成；實時時鐘單元和存儲單元與微處理器單元電連接，微處理器單元通過USB接口單元和串口單元一路與GPRS無線模塊相連接，另一路與WLAN模塊相連接。該裝置的軟體體系結構包括引導加載程序模塊層、嵌入式Linux系統內核模塊層、驅動程序模塊層、應用程式模塊層。電源管理單元的作用是通過 DC-DC和LDO把電池的電壓轉換成各個單元所需要的5V、3. 3V、1. 8V等工作電壓；微處理器單元和存儲單元的作用是用來運行作業系統和應用程式的載體和存儲數據；實時時鐘單元的作用是提供精確的時鐘給設備，測試時保存的數據和時間關聯；備用電池的作用是市電突然停電後，能及時的維持設備再工作3小時，及時的保存測試數據和產生掉電告警上報到伺服器平臺；GPRS無線模塊的作用是通過TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol)協議或簡訊把需要告警和數據上報到加密伺服器平臺端，伺服器連接到網際網路；當TCP/IP不通時，使用簡訊上報；WLAN模塊的作用是監測WLAN網絡狀態的重要部件；USB接口單元的作用是USB 口連接WLAN模塊，串口單元的作用是本地調試、本地的一些配置等功能。本發明所述的監測方法，WEB伺服器根據管理員需求設定測試項目，測試方式，並下發給監測裝置，監測裝置保存該數據；測試方式包括單次監測開始時間以及結束時間、監測測試次數、監測的間隔和監測結果的上報方式；監測裝置根據預定的任務開始測試，測試完成後，將測試結果以加密的方式保存到存儲單元；並按照監測結果的上報方式上報給資料庫和TOB伺服器，管理員在資料庫和WEB伺服器上實時查看當地的WLAN網絡狀況；當測試結果異常時，即產生告警。作為優選，存儲單元保存本裝置監測所需的數據包括資料庫和TOB伺服器的信息、GPRS的信息、WLAN的監測信息或者本地串口和用戶通信的加密信息。作為優選，測試項目包括:WLAN無線覆蓋信號強度測試、信噪比測試、用戶認證測試、TOB認證接入時延測試、Ping包測試、用戶下線測試、系統吞吐量與接入帶寬測試。本發明有益的效果是由設備自動完成WLAN網絡無線覆蓋信號強度測試、信噪比測試、用戶認證測試、WEB認證接入時延測試、Ping包測試、用戶下線測試、系統吞吐量與接入帶寬測試等；還完成WLAN無線網絡質量參數超範圍的告警指示；設備的內部GPRS無線模塊通過TCP/IP協議和簡訊把需要告警和數據上報到加密伺服器平臺端，伺服器連接到網際網路；客戶端只要能連上網際網路，就能通過網頁瀏覽器配置設備的基本信息和查看某地測試站點的測試結果、告警項；提供低廉的WLAN網絡監測設備供電信運行商布點測試。本發明的設備工作於2. 4GHz頻段，對其它通信系統不會產生任何有害的幹擾。本裝置可以安裝在室內或者戶外，全天候監測WLAN網絡，無需人員幹預。
附圖1是本發明的WLAN自動監測裝置應用場景示意圖； 附圖2是本發明的備用電池和電源管理單元；
附圖3是本發明的微處理器單元； 附圖4是本發明的存儲單元； 附圖5是本發明的實時時鐘單元；附圖6是本發明的GPRS無線模塊單元和WLAN模塊接口單元； 附圖7是本發明的USB接口和本地串口單元； 附圖8是本發明的自動監測流程示意圖1 ； 附圖9是本發明的自動監測流程示意圖2。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及舉例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的舉例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。圖1是本發明的WLAN自動監測裝置應用示意圖，裝置包括備用電池和電源管理單元、微處理器單元、存儲單元、實時時鐘單元、GPRS無線模塊單元、WLAN模塊、USB接口單元和串口單元；測試應用包括了資料庫和TOB伺服器；測試用戶使用手機或PC進行瀏覽測試結果和參數設置。圖2是本發明的電池和電源管理單元，通過DC-DC (U3)和LDO (Ul、U2)的電壓轉換，變成5V、3. 3V、1. 8V, 5V供給無線模塊、USB接口、充電電路等，3. 3V供給微處理器、存儲器、實時時鐘等單元，1.8V供給微處理器內核；電池充電管理部分包括充電管理IC(U6)、電池保護IC(Ull)及外圍元件；本單元還包括升壓電路(U27)，，當電池供電時，它為GPRS無線模塊、WLAN模塊等提供強勁的持續電流。圖3是本發明的微處理單元，微處理單元主要由U14 (ARM9微處理器)、Y1主晶振 18. 432MHz、Υ2時鐘晶振32. 768KHz、U16復位和看門狗IC組成。圖4是本發明的存儲單元，U19、U20是SDRAM，它是同步動態隨機存儲器，U21是 nandflash，儀器中安裝的支持256MB容量的flash，U22是dataflash，用來保存Iinux系統的引導程序bootloader和Iinux內核；U23是EEPR0M，用來保存關鍵性的數據；J13是SD 卡接口，支持擴展裝置存儲空間。 圖5是本發明的實時時鐘單元，包括實時時鐘IC (U18)及外圍電路，用來給裝置提供實時時鐘。圖6是本發明的GPRS無線模塊單元和WLAN模塊接口單元，GPRS無線模塊J4通過USB、UART 口與ARM9連接進行通信，實現數據上報到平臺的功能。WLAN模塊是本發明裝置中的重要模塊，一方面負責與本地手機或PC交互，另一方面更重要，是作為WLAN自動測試核心模塊。圖7本發明的USB接口單元和串口單元，J14是DEBUG調試接口，J16是RS232的本地串口，直接可以和PC進行串口交互；USB接口單元是連接到GPRS無線模塊和WLAN模塊。圖8和圖9是本發明的自動監測流程示意圖，說明自動監測流程。下面是結合圖廣圖9來說明本發明的工作原理
①.圖4所示的存儲單元保存本裝置監測所需的數據，包括
a.圖1所示資料庫和WEB伺服器的信息；
b.圖6所示GPRS的信息；
c.圖6所示WLAN的監測信息；d.通過圖6所示的GPRS或者圖7所示的RS232本地串口和用戶通信的加密信息。②.監測裝置由GPRS通過TCP/IP方式連接到圖1所示的TOB伺服器，TOB伺服器根據管理員需求設定測試項目，測試方式，並下發給監測裝置，監測裝置保存該數據。測試項目包括
a.WLAN無線覆蓋信號強度測試；
b.信噪比測試；
c.用戶認證測試；
d.WEB認證接入時延測試；
e.Ping包測試；
f.用戶下線測試；
g.系統吞吐量與接入帶寬測試。測試方式包括
a.單次監測開始時間以及結束時間；
b.監測測試次數；
c.監測的間隔；
d.監測結果的上報方式(立即上報或者定時上報)
③.監測裝置根據預定的任務開始測試，測試完成後，將測試結果以加密的方式保存到圖4所示的存儲單元(可定期清除)；並按照監測結果的上報方式上報給資料庫和WEB伺服器。④.監測任務只需設定一次，即可永久保存。管理員可以在資料庫和WEB伺服器上實時查看當地的WLAN網絡狀況；當測試結果異常時，即會產生告警。可以理解的是，對本領域技術人員來說，對本發明的技術方案及發明構思加以等同替換或改變都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種基於嵌入式Linux系統的WLAN網絡自動監測裝置，其特徵在於包括電源管理單元、微處理器單元、存儲單元、實時時鐘單元、備用電池單元、GPRS無線模塊、WLAN模塊、 USB接口單元和串口單元組成；實時時鐘單元和存儲單元與微處理器單元電連接，微處理器單元通過USB接口單元和串口單元一路與GPRS無線模塊相連接，另一路與WLAN模塊相連接；其中，微處理器單元和存儲單元是用於運行作業系統和應用程式的載體和存儲數據； GPRS無線模塊是用於通過TCP/IP協議或簡訊把需要告警和數據上報到加密WEB伺服器平臺端，WEB伺服器連接到網際網路；WLAN模塊是用於監測WLAN網絡狀態。
2.一種採用權利要求1所述的基於嵌入式Linux系統的WLAN網絡自動監測裝置的監測方法，其特徵在於WEB伺服器根據管理員需求設定測試項目，測試方式，並下發給監測裝置，監測裝置保存該數據；測試方式包括單次監測開始時間以及結束時間、監測測試次數、監測的間隔和監測結果的上報方式；監測裝置根據預定的任務開始測試，測試完成後， 將測試結果以加密的方式保存到存儲單元；並按照監測結果的上報方式上報給資料庫和 WEB伺服器，管理員在資料庫和WEB伺服器上實時查看當地的WLAN網絡狀況；當測試結果異常時，即產生告警。
3.根據權利要求2所述的基於嵌入式Linux系統的WLAN網絡自動監測方法，其特徵在於存儲單元保存本裝置監測所需的數據包括資料庫和WEB伺服器的信息、GPRS的信息、 WLAN的監測信息或者本地串口和用戶通信的加密信息。
4.根據權利要求2所述的基於嵌入式Linux系統的WLAN網絡自動監測方法，其特徵在於測試項目包括WLAN無線覆蓋信號強度測試、信噪比測試、用戶認證測試、TOB認證接入時延測試、Ping包測試、用戶下線測試、系統吞吐量與接入帶寬測試。
全文摘要
本發明涉及一種基於嵌入式Linux系統的WLAN自動監測裝置及方法，該裝置包括電源管理單元、微處理器單元、存儲單元、備用電池單元、實時時鐘單元、GPRS無線模塊、WLAN模塊、USB接口單元和串口單元組成。該裝置的軟體體系結構包括引導加載程序模塊層、嵌入式Linux系統內核模塊層、驅動程序模塊層、應用程式模塊層。本發明有益的效果是由設備自動完成各種測試項目；還完成WLAN無線網絡質量參數超範圍的告警指示；設備的內部GPRS無線模塊通過TCP/IP協議和簡訊把需要告警和數據上報到加密伺服器平臺端，伺服器連接網際網路，客戶端連上網際網路，就能通過網頁瀏覽器配置設備的基本信息和查看某地測試站點的測試結果、告警項；提供低廉的WLAN自動監測設備供電信運行商布點測試。
文檔編號H04B17/00GK102340798SQ20111031160
公開日2012年2月1日 申請日期2011年10月14日 優先權日2011年10月14日
發明者洪攀峰, 蔡沈卓, 錢國良 申請人:三維通信股份有限公司