CN113348639A - 用于飞行器系统安装验证和端到端测试的便携式测试系统 - Google Patents

Abstract

一种用于测试航空电子设备到核心网络的连接性的便携式测试平台，包括测试控制器、在测试控制器控制下操作的测试设备小区站点、以及可操作地耦合到测试设备小区站点并被配置为提供到着陆飞行器的飞行器基站无线电设备的无线链路的测试天线组件。测试设备小区站点被配置为充当核心网络内的无线电接入网络小区站点。

Description

用于飞行器系统安装验证和端到端测试的便携式测试系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年1月24日提交的美国临时申请第62/796113号和2019年2月19日提交的美国临时申请第62/807304号的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。

技术领域

示例实施例通常涉及无线通信，并且更具体地，涉及用于对安装在飞行器上并与空对地(ATG)网络相关联的飞行器通信系统的验证的解决方案。

背景技术

高速数据通信和支持此类通信的装置在现代社会中无处不在。这些装置使得许多用户能够保持与Internet和其他通信网络的几乎连续连接。尽管这些高速数据连接能够通过电话线、电缆调制解调器或其他具有物理有线连接的装置获得，但无线连接已经彻底改变了我们在不牺牲移动性的情况下保持连接的能力。

然而，尽管人们熟悉在地面上时保持与网络的持续连接，但人们普遍理解，一旦登上飞行器，简单和/或廉价的连接往往会停止。至少对于机上乘客而言，航空平台仍未能轻松且廉价地连接到通信网络。尝试在空中保持连接通常成本高昂，并且存在带宽限制或高延迟问题。此外，愿意处理飞行器通信能力带来的费用和问题的乘客通常被限制于由飞行器上提供的严格通信架构支持的非常具体的通信模式。

随着对网络基础设施的改进，使得能够与各种各样的机上接收设备较好地通信，预计将会有更多的解决办法来缓解上面讨论的问题。这些改进可能会导致在飞行器上提供新设备。在通常情况下，为了确认新设备的提供和激活，需要进行试飞。但是，这样做是非常昂贵的，因此如果可能的话最好避免。

发明内容

一些示例实施例可以提供使得能够经由地面上的移动装置执行飞行器上通信系统设备的第一次附接的解决方案。因此，无需试飞即能够完成对提供和激活的确认以及确认访问网络和互联网服务的测试。因此，例如，在飞行器在地面上时能够执行和实现测试和网络访问，此时它不在覆盖范围内，或在飞行中实际ATG网络的次优覆盖范围内。

在一个示例实施例中，提供了一种用于测试航空电子设备到核心网络的连接性的便携式测试系统。该系统包括便携式测试平台、用户设备(UE)测试装置和活动日志。便携式测试平台可以被配置为提供从着陆飞行器的飞行器基站无线电设备(ABR)到核心网络的无线电接入网络(RAN)连接。UE测试装置可以被配置为可操作地耦合到ABR以使得能够测试UE测试装置到核心网络的连接性。活动日志可以被配置为监测并记录与对连接性的测试相关联的性能特征。

在另一个示例实施例中，提供了一种用于测试航空电子设备到核心网络的连接性的便携式测试平台。该平台包括：测试控制器、在测试控制器控制下操作的测试设备小区站点、以及可操作地耦合到测试设备小区站点并被配置为提供到着陆飞行器的飞行器基站无线电设备的无线链路的测试天线组件。测试设备小区站点被配置为充当核心网络内的无线电接入网络小区站点。

附图说明

已经概括地描述了本发明，现在将参照附图来描述本发明，这些附图不一定按比例绘制，在附图中：

图1示出了能够受益于采用示例实施例的ATG通信网络的功能框图；

图2示出了示例实施例的便携式测试系统的各种部件的框图；

图3示出了根据示例实施例的便携式测试平台的部件和与系统的其他部件的交互的更详细的框图；

图4示出了根据示例实施例的便携式测试平台和UE测试装置的功能架构的框图。

具体实施方式

现在，在下文中，将参照附图更全面地描述一些示例实施例，其中示出了一些但不是所有的示例实施例。实际上，本文描述和图示的示例不应被解释为对本公开的范围、适用性或配置的限制。相反，提供这些示例实施例使得本公开将满足适用的法律要求。相同的附图标记可用于自始至终指代相同的元件。此外，如本文所用，术语“或”将被解释只要其操作数中的一个或更多个为真则结果为真的逻辑运算符。

如本文所用，术语“部件”、“模块”等旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件或者硬件和软件的组合(即，通过在其上执行的软件而以特定方式配置的硬件)。例如，部件或模块可以是但不限于在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程和/或计算机。举例来说，在计算装置上运行的应用程序和/或计算装置能够是部件或模块。一个或更多个部件或模块能够驻留在进程和/或执行的线程内，并且部件/模块可位于一台计算机上和/或分布在两台或更多台计算机之间。此外，这些部件能够从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。这些部件可以通过本地和/或远程进程进行通信，例如根据具有一个或更多个数据分组的信号，例如来自一个部件/模块的数据，该一个部件/模块通过信号与本地系统、分布式系统中的另一部件/模块进行交互以及/或者通过诸如互联网的网络与其它系统进行交互。每个相应的部件/模块可以执行将在本文中更详细描述的一个或更多个功能。然而，应当理解，尽管根据与执行的各种功能相对应的单独模块来描述该示例，但是一些示例可能不一定利用模块化架构来采用相应的不同的功能。因此，例如，代码可以在不同模块之间共享，或者处理电路本身可以被配置为执行被描述为与本文描述的部件/模块相关联的所有功能。此外，在本公开的上下文中，术语“模块”不应被理解为用于标识用于执行相应模块的功能的任何一般手段的随机词。相反，术语“模块”应理解为模块化部件，该模块化部件具体地配置在处理电路中或可操作地耦合到处理电路，以基于添加到处理电路或以其他方式可操作地耦合到处理电路的硬件和/或软件来修改处理电路相应地配置处理电路的行为和/或能力。

本文所描述的一些示例实施例提供了用于改进空对地(ATG)无线通信系统性能的策略。在这点上，一些示例实施例可以在不进行测试飞行的情况下提供端到端测试系统组件的改进能力。

图1示出了可以受益于示例实施例采用的ATG网络100的功能框图。如图1所示，第一BS 102和第二BS 104均可以是ATG网络100的基站。ATG网络100还可以包括其他BS 106，并且BS中的每个可以经由网关(GTW)装置110与ATG网络100通信。ATG网络100还可以与诸如因特网120或其他通信网络的广域网通信。在一些实施例中，ATG网络100可以包括分组交换核心网络或以其他方式耦合到分组交换核心网络。还应当理解，第一BS 102、第二BS 104和任何其他BS 106可以是使用天线的基站的示例，这些天线被配置为经由针对ATG网络100定义的网络频率和协议与飞行器150进行通信。

ATG网络100也可以被称为核心网络。在一些实施例中，ATG网络100的核心网络和所有基站(例如，第一BS 102、第二BS 104和其他BS 106)可以与有线传输网络(例如，包括GTW装置110和其他传输网络部件)组合以形成无线电接入网络(RAN)。RAN与飞行器150上的通信系统设备之间的无线电链路可以促进ATG通信并定义ATG网络100的覆盖区域。如本文所用，术语RAN指的是为飞行中的飞行器150提供通信(无线电频率)覆盖的所部署网络。

飞行器150可以在飞行中并且可以在与第一BS 102、第二BS 104和其他BS 106中的相应之一相关联的覆盖区域(在地球表面上方的3D空间中定义)之间移动。这些覆盖区域可以交叠使得能够定义连续覆盖并且当飞行器150经由切换行进时，飞行器150能够顺序地与BS中的各个BS通信。在一些情况下，飞行器上的接收器的和/或各种网络控制相关功能的切换可以在诸如网络控制器的网络部件的控制下完成。

网络控制器能够位于ATG网络100内的一个(即，集中式)或更多个(即，分布式)位置处。在一些情况下，网络控制器或网络控制器使用的其他部件可以位于形成ATG网络100的一部分或以其他方式与ATG网络通信的一个或更多个应用服务器160处。网络控制器可以包括例如交换功能。因此，例如，网络控制器可以被配置为处理去往和来自飞行器150(或飞行器150上的通信设备)的路由呼叫以及/或者处理飞行器150上的通信设备与ATG网络100之间的其他数据或通信传输。在一些实施例中，当飞行器150上的通信设备参与呼叫时，网络控制器可以起到提供到陆线中继线的连接的作用。此外，网络控制器可以被配置用于控制去往和来自飞行器150上的通信设备的消息和/或数据的传递，并且还可以控制用于基站的消息的传递。网络控制器可以耦合到数据网络，例如局域网(LAN)、城域网(MAN)和/或广域网(WAN)(例如互联网120)，并且可以直接或间接耦合到数据网络。继而，诸如处理元件(例如，个人计算机、膝上型计算机、智能电话、服务器计算机等)的装置能够经由互联网120耦合到飞行器150上的通信设备。因此，例如，网络控制器可以通过提供信令和用户数据管理和路由来控制核心网络。因此，核心网络可以充当每个飞行器基站无线电设备(ABR)的预分配数据源，并因此基于安全的唯一ABR标识符认证激活的ABR。核心网络还可以用作以网络服务、应用程序和互联网120为目的地以及从网络服务、应用程序和互联网120接收的所有终端用户业务的入口/出口点。

尽管在本文并未示出和描述ATG网络100的每个可能实施例的每个元素，但应当理解，飞行器150上的通信设备可以通过ATG网络100耦合到多个不同网络中的任何一个或更多个。就此而言，网络能够支持根据多个第一代(1G)、第二代(2G)、第三代(3G)第四代(4G)、第五代(5G)、长期演进(LTE)和/或未来移动通信协议等中的任何一个或更多个的通信。在某些情况下，所支持的通信可能采用使用未经许可的频带频率(例如2.4GHz或5.8GHz)定义的通信链路。示例实施例可以采用时分双工(TDD)、频分双工(FDD)或使得能够实现系统内的双向通信(去往和来自飞行器150)任何其他合适的机制。此外，在一些情况下，可以通过与飞行器150和/或基站(102、104、106)相关联的天线组件形成或以其他方式解析的窄射频波束来完成这种通信，并且可以形成与其相关联的链路中的一个或两个。因此，波束形成技术可用于定义到飞行器150的上行链路和来自飞行器150的下行链路中的之一或两者。

在一些实施例中，波束形成控制模块的一个或更多个实例可用于无线通信设备上，所述无线通信设备位于一个示例实施例中的网络侧或飞行器侧中的任一者或两者处。因此，在一些实施例中，波束形成控制模块可以在飞行器150上的接收站(例如，乘客装置或与飞行器的通信系统相关联的装置(例如，WiFi路由器))中实现。在一些实施例中，波束形成控制模块可以在网络控制器中或在一些其他网络侧实体处实现。波束形成控制模块可以被配置为利用位置信息(例如，指示来自基站之一的飞行器150的相对位置)以从发射实体(例如，第一BS 102)引导或形成朝向目标(例如飞行器150)的窄波束。窄波束然后可以以由相对位置确定的(在3D空间中的)到达角到达目标(例如，飞行器150)。

从图1能够看出，对于飞行器150的每个实例，为了无线通信目的，飞行器150到ATG网络100的连接可以包括ABR 170的实例。ABR 170包括安装在飞行器150中的整个ATG通信系统。ABR 170包括但不限于飞行器无线电设备、天线以及相关的电子和电力电缆。如本文所指，飞行器无线电设备可以包括多种测量、处理、控制和通信功能，包括但不限于：射频(RF)传输和接收、小区站点选择和切换、协议信令以及具有ATG网络100的地面段(类似于传统无线网络中的手机或终端用户设备)的用户数据通信。飞行器无线电设备的通信功能可以统称为飞行器用户设备或AUE。飞行器无线电设备还可以包括与天线选择和天线波束控制所需的测量、逻辑和控制相关的功能，其中多个定向天线或天线波束引导(电气和/或机械)被部署为ATG系统的飞行器侧的一部分。飞行器无线电设备还向飞行器150上的联网设备提供机械、电气和通信协议接口，包括但不限于无线接入点、机载有线网络(例如以太网)和航空电子网络(例如ARINC-429)。

向网络提供、激活和认证新装置是由所采用的网络协议具体定义的。因此，例如结合无线蜂窝网络或类似网络采用的实施例，用于提供、激活和认证的过程可以与第三代合作伙伴计划(3GPP)针对无线蜂窝网络定义的那些类似。在这样的框架内，提供是核心网络内的过程和存储系统，它保留(供参考)授权的唯一ABR标识符列表，该授权的唯一ABR标识符列表允许访问网络服务以及每个ABR有权获得的服务以及提供给ABR的服务质量(QoS)。唯一的ABR标识符(以及相关联的ABR)利用已授权服务的唯一标识符激活。身份认证是核心网络认证尝试从网络获取服务的ABR是否经过认证的过程。该过程通常包括在ABR与核心网络之间建立安全链路，以及通过核心网络确认与ABR相关联(共享)的唯一标识符在网络上被提供和激活。一旦通过身份认证，ABR就会附接到网络，并且可以传递信令和用户数据/接入网络服务。

再次参照图1，ABR 170的功能类似于传统的蜂窝用户设备(UE)。因此，在操作中，当ABR 170进入ATG RAN的覆盖区域时，ABR 170可以被配置为基于位置信息(并且取决于所实施的特定协议)，识别可用的候选服务小区站点(例如，第一BS 102或第二BS 104)。ABR170可以对来自第一BS 102和第二BS 104的各种可用控制信号进行信号强度测量，并且可以选择它将“附接”到的最强/最佳小区站点。其中ABR 170包括多个定向天线和/或天线波束形成技术，此过程还将包括对最佳定向天线的测量和/或最佳可能波束角的确定(以及该波束的形成)，以确保ABR 170与第一BS 102或第二BS 104中的服务小区站点之间的最强可能无线电链路。

根据特定的协议实现，ABR 170与ATG网络100之间的“附接”过程可能需要在ABR170与核心网络之间交换(通常)加密的认证数据。一般来说，通过在ABR首次附接到网络之前发生的提供过程，每个ABR能够被核心网络唯一地标识。如上所述，该过程包括针对每个ABR输入、处理和存储授权ABR使用网络服务并可以进一步识别ABR 170可用的特定网络服务和QoS的安全唯一标识符。在“附接”尝试期间，可能会发生加密且安全的信息交换(特定于协议)，其中ABR 170和核心网络将交换加密信息，建立安全链接，然后ABR 170将提供其唯一标识信息。在对照存储在核心网络内(例如，在应用服务器160处)的供应数据验证该信息时，核心网络将随后认证ABR 170并允许ABR 170完成网络连接过程并开始用户数据(以及可能与诸如小区站点切换和数据路由的网络功能相关联的其他信令数据)的通信。

飞行器150上的终端用户(终端用户设备)可以借助于ABR 170和ATG网络100与地面上的应用和服务通信(或与其他飞行器通信)。因此，用于飞行器150上的终端用户的直接网络接入可以经由ABR 170提供。可以经由无线网络接入点(例如WiFi、机舱无线接入点(CWAP)、热点、蓝牙等)或ABR 170所连接到的有线网络(例如以太网、A429和/或类似网络)向飞行器150上的终端用户提供对ABR 170的访问。ABR 170根据所采用的空中接口协议操作传入/传出数据并将该数据传递到RAN(从RAN接收数据)，RAN又向/从核心网络发送/接收该数据。然后核心网络将数据路由到适当的服务或应用程序。例如，希望通过膝上型计算机使用互联网服务的飞行器150上的终端用户可以无线附接到飞行器150中的WiFi热点。WiFi热点又可以经由以太网连接到ABR 170。ABR 170经由RAN将该用户数据传送到核心网络，核心网络又将终端用户数据路由到互联网120上的适当位置。

如上所述，在飞行器150上的ABR 170和任何设备能够在ATG网络100上操作之前，必须完成ABR 170的提供和激活。同时，ATG网络100通常针对飞行中的飞行器的覆盖进行优化。此外，ATG网络100为地面资产提供的覆盖通常要么不存在、不足，要么至少不高度代表了飞行中可以预期的覆盖。因此，在地面上确保或优化性能的测试和维护活动通常是非常低效的。具体而言，在飞行器上安装提供ATG系统的通信设备期间，在没有“测试飞行”的情况下，很难或不能确认ABR系统已成功安装。此外，在没有适当的ATG网络100覆盖的情况下，无法(或很难)确保ABR 170在核心网络中被适当地提供，直到飞行器150飞入网络覆盖范围中，并且ABR 170要么被认证(允许附接，因为该单元被适当地提供和激活)，要么被拒绝访问(不允许附接，因为该单元未在网络上提供和激活)。因此，基于ATG的ABR设备的正确/优化的安装的确认，以及提供和激活的确认需要进行“测试飞行”，并且吸收与此相关的所有相关成本。虽然通常足以实现目标，但一次或更多次测试飞行的成本能够相当高。因此，希望通过提供位于地面上的可用于代替(或提前)飞行器飞入ATG覆盖范围以确认安装和提供的适当测试系统来降低这些成本。

为了避免执行测试飞行的成本和复杂性，示例实施例引入了便携式测试系统，该系统被配置为在飞行器150保持在地面上时能够认证安装在飞行器150上的飞行器通信系统。在这点上，示例实施例的便携式测试系统可以被配置为在飞行器150在地面上时允许ABR 170及其任何部件的完全安装、认证和优化。为了实现这一点，便携式测试系统被配置为通过支持ABR 170的认证和ABR 170到核心网络的附接来确认适当的网络供应和激活。此外，便携式测试系统还可以被配置为确认终端用户经由ABR 170访问由ATG网络100和/或因特网120提供的应用和服务。

图2示出了示例实施例的便携式测试系统200的各种部件的框图。在这点上，便携式测试系统200包括便携式测试平台210。便携式测试平台210可以是包括(或以其他方式可以与其协作)能够置于飞行器150上以方便测试的可拆卸件的便携式RAN测试子系统。这些可拆卸件可以包括UE测试装置212和活动日志214。在一个示例实施例中，便携式测试平台210可以体现为包括与便携式测试平台210相关联的所有硬件和软件的便携式箱或推车。例如，便携式测试平台210能够体现为手提箱式外壳，其所有部件都可以在该手提箱式外壳中被运输。箱能够被提起或滚动(例如，由于轮子或另一个移动组件可操作地耦合到箱)。UE测试装置212和/或活动日志214可以存放在箱中，然后在测试期间被移除以放置在飞行器150上。

便携式测试平台210还可以被配置为经由与包括如上所述的用于初始提供、激活和/或附接的信息的订户数据库250的交互来提供用于将ABR 170连接到核心网络220以进行认证(例如，确认提供和激活)的路径(例如，安全通道225)。通过提供直接认证并将ABR170附接到核心网络220的能力，该路径还可以用于测试进出服务和/或互联网120的数据路由。由便携式测试平台210提供的路径还使得能够测试特定的终端用户功能。例如，用于从ABR 170到核心网络220的连接路径能够用于执行编程测试用例，该编程测试用例确定终端用户是否有权访问服务、应用程序和互联网120。在这点上，UE测试装置212可以被编程为与应用服务器160交互以确认经由核心网络220和/或因特网120对服务器和/或服务的访问。值得注意的是，便携式测试平台210还能够由(例如，在网络操作中心处的)远程操作员/管理者实现监控和/或操作管理。在某些情况下，便携式测试平台210还可以被配置为控制ABR170的功能状态，以实现特定的测试用例来支持出于监管目的可能需要的测试(例如，将对于要采用的每个射频信道，将ABR 170依次置于峰值发射功率中，以验证ABR不会产生对关键飞行器航空电子设备有害的电磁干扰(EMI))。

如图2所示，ABR 170可以可操作地耦合到第一天线230和第二天线232。第一天线230和第二天线232可以是任何合适的天线(或天线组件)。然而，在一些情况下，第一天线230和第二天线232中的之一或两者可能能够采用波束成形来将波束指向地面上的特定方向以连接到上述参照图1描述的BS之一。尽管第一天线230和第二天线232可以在飞行器150的前部与后部之间被物理地分离，但是在其他实施例中可以采用其他放置策略。

ABR 170还可以可操作地耦合到无线接入点(AP)240，该无线接入点又可以可操作地耦合到路由器。AP 240可以可操作地耦合到UE测试装置212和活动日志214。在这点上，AP240可以经由无线连接可操作地耦合到UE测试装置212。然而，在一些情况下，AP 240可以经由临时有线连接可操作地耦合到活动日志214。在一个示例实施例中，活动日志214和UE测试装置212两者也可以在测试期间可操作地耦合到便携式测试平台210。可操作的耦合可以通过有线或无线连接来提供。

还应当注意的是，根据网络协议和其他网络定时源，一些实施例可能需要便携式测试平台210进一步采用GPS/定时功能。此外，在某些情况下，便携式测试平台210还可以包括回程路由器。回程路由器可以可操作地耦合到安全链路225。

便携式测试平台210可以被配置为提供本地RAN覆盖(即，在地面上)，使得在飞行器150在地面上时ABR 170能够与RAN建立射频链路。在一些情况下，安全通道225可以是在公共互联网上形成以允许ABR 170最终连接到核心网络220的安全通道。便携式测试平台210可以利用测试用例编程，所述测试用例可以以图形用户界面(GUI)自动运行，该图形用户界面提供了通过/失败的肯定指示以便确认在飞行器150上ABR 170及其部件的正确安装和优化。测试用例可以包括天线连接测试，该天线连接测试被配置为确认天线(例如，飞行器150上的第一天线230和第二天线232)正确连接。测试用例还可以包括天线功能测试，该天线功能测试被配置为确认选择了正确的天线和/或确认与系统相关联的任何波束形成功能正在正确地形成波束。测试用例还可以包括信号强度测试，该信号强度测试被配置为确认来自ABR 170的辐射信号强度是正确的并且在特定范围内。这些测试用例可以在适当的情况下与UE测试装置212一起执行，并且飞行器150侧的所有活动都可以由活动日志214记录。

图3示出了便携式测试平台210的部件以及它们与系统200的其他部件的交互的更详细框图。在这点上，便携式测试平台210可以包括测试系统控制器300、测试天线组件310和定义测试设备小区站点的无线电设备320。测试设备小区站点320经由以太网连接、蜂窝连接或任何其他合适的通信连接可以可操作地耦合到图2的安全通道225。同时，如上所述，由于测试系统控制器300可以可操作地耦合到活动日志214和UE测试装置212，因此可以形成涉及以太网交换机330的以太网连接组件，该以太网交换机使得能够实例化和控制测试系统控制器300与UE测试装置212、活动日志214和/或ABR 170之间的连接。在一些情况下，交换机330可以在测试系统控制器300内的软件中实现。如果需要手动使ABR 170上电和/或从UE测试装置212手动执行测试，则交换机330和以太网端口可以由测试系统控制器330禁用。

测试设备小区站点320可以是软件定义的具有至少包括RAN网络所使用的所有信道的一个或更多个发射/接收无线电频率信道的小区站点(例如，小型单元)。测试天线组件310可以包括作为窄波束宽度装置的一个或更多个发射和接收天线，使得波束宽度等于或窄于与ABR 170和/或ABR 170相关联的第一天线230和第二天线232的波束宽度或与之相关联的任何形成的天线波束。测试系统控制器300可以包括上面提到的GUI以提供对便携式测试系统200的所有元件的GUI驱动控制。测试系统控制器300还可以包括配置每个测试部件、执行每个测试、并向操作员/技术员提供通过/失败测试结果的全自动测试脚本。测试系统控制器300还可以提供软件定义的测试功能，包括但不限于：信号分析仪、信号发生器、以太网交换机、射频功率计。因此，在一些示例实施例中，测试系统控制器300可以被配置为提供对ABR 170、UE测试装置212和与活动日志214相关联的日志计算机/存储器单元的远程控制设置、配置和操作的能力。

如上所述，UE测试装置212可以(例如，经由有线或无线连接)远程附接到测试系统控制器300。在一些情况下，UE测试装置212可以在测试系统控制器300的控制下提供GUI和脚本化的测试用例来模拟终端用户远程使用网络服务和/或互联网访问。或者，UE测试装置212可由操作员/技术员独立于测试系统控制器300(即，本地地)使用以执行测试系统控制器300中未另外编写脚本的终端用户特定测试功能。同时，活动日志214可以(例如，经由维护端口)可操作地耦合到ABR 170，并且可以远程地(例如，有线或无线地)附接到测试系统控制器300，特别是为了在特定脚本化测试用例未通过的情况下捕获系统日志和可能需要的或故障排除所需的其他日志。捕获的日志可以被捕获并手动携带(例如，通过便携式存储设备)，远程下载(例如，经由以太网或其他连接)或由操作员/技术员本地访问。

测试系统控制器300(以及系统200)可以是完全可编程的，所有(或几乎所有)测试功能都以软件实现。测试系统控制器300还能够以自动化方式运行单个测试脚本或运行一系列测试脚本和相应的测试，从而经由GUI提供测试设置引导和测试结果。在一些实施例中，测试系统控制器300可以包括软件定义的可以由系统200控制、监视和测量并且可以被配置用于飞行器系统安装的完全认证的测试仪器。测试系统控制器300还可以被配置为启用认证和网络访问以认证(端到端)正在提供和已提供的服务，以及终端用户对网络服务和互联网的访问。此外，测试系统控制器300能够被快速修改以适应新的测试程序。

在操作期间，在任何测试之前，并且在使ABR 170“上电”之前，测试系统控制器300可以打开测试设备小区站点320。测试设备小区站点320可以是核心网络220已知为RAN的部署部分的设备(尽管被不同地标识以说明其移动性和偶尔/间歇性使用(典型的RAN小区站点不移动，并且除非出现故障否则总是“打开”))。从小区站点测试设备到核心网络220的回程可以通过以太网或无线连接(蜂窝、WiFi等)实现，并且如上所述，从那里使用公共互联网作为传输连接。测试系统控制器300将在到核心网络220的回程/传输连接上建立安全通道225。一旦测试设备小区站点320被上电并且回程/传输连接和安全通道225被建立，测试系统控制器300就可以被配置为确认测试系统控制器300完全连接到核心网络220并且通信(如由特定网络协议定义的)正常运行。然后ABR 170可以(手动或由测试系统控制器300)被上电并被指示使用哪个天线端口和波束(测试系统控制器300将已经指示操作员/技术员具体放置便携式测试设备的位置)。在这一点上，ABR 170连接到测试设备小区站点320的无线电设备并且连接到核心网络220并对其进行认证，如网络协议所定义的并且如果飞行器150在飞行中将会发生的。成功的认证导致ABR 170被附接到核心网络220并确认该单元被适当地提供和激活。测试系统控制器300然后可以经由GUI与操作员/技术员确认该测试用例的成功。

一旦ABR 170附接到核心网络220，UE测试装置212然后可以运行测试例程以确认到目标服务、互联网120或可以运行特定功能性性能测试的测试服务器(例如，应用服务器160)的连接性。此外，一旦完全附接到网络，用于部署的RAN网络和安装的ABR的网络操作中心(NOC)350(提供操作、管理和管理)可以能够从ABR 170检索特定识别信息，认证ABR 170的软件版本，并且，如有必要，将ABR 170的软件更新到正确的版本。NOC 350能够作为网络附接设备全面监控ABR 170，包括检测任何性能警报和监控关键性能指标。通过监控核心网络220，NOC 350还能够认证所提供的网络服务和QoS是否已提供给ABR 170/对于其可访问。

测试设备小区站点320(如可以体现为软件定义的无线电(SDR))由测试系统控制器300控制。测试设备单元位320可以体现为在RAN中实现的完整宏小区站点的微型/便携式版本，并且能够生成和接收适当的空中接口波形和协议，使得它对于ABR 170表现为任何RAN小区站点(例如，第一BS 102和第二BS 104)。测试系统控制器300还可以控制ABR 170和UE测试装置212。因此，测试系统控制器300包括运行全套必要测试所需的所有程序和脚本，或者可以根据操作员/技术人员的要求运行单独的测试。如果需要手动设置程序，则测试系统控制器300还将向操作员/技术员提供信息。例如，当确认特定天线的正确安装时，测试系统控制器300可以通知操作员/技术员将测试设备小区站点320物理地移动或放置在相对于飞行器150和/或ABR 170天线的特定位置处。因此，例如，操作员/技术员可以接收特定指令，包括天线相对于该飞行器的机头形成的角度以及与该飞行器天线的距离。

对于任何特定测试，测试系统控制器300可以配置ABR 170(经由ABR维护端口)和测试设备小区站点320以执行所需的功能。测试系统控制器300可以指示ABR 170在特定信道频率和特定天线和/或天线波束上进行发射。同时，测试系统控制器300可以指示测试设备小区站点320在所需的信道频率上接收ABR传输/射频能量。然后，测试系统控制器300可以实施软件定义的网络分析仪或RF功率计来测量来自天线的发射。测试系统控制器300然后可以根据预期的性能特定范围确定测量的性能并且通知操作员/技术员测试通过或失败。在测试失败的情况下，测试系统控制器300可以经由GUI请求操作员/技术员确认任何需要的手动步骤被正确执行。ABR日志和关键性能指标(KPI)能够在活动日志214上捕获以供下载和分析。类似地，小区站点日志能够被测试系统控制器300捕获以供下载和查看以协助进行故障根本原因分析。这组测试(性能和天线安装测试)可以针对每个天线和/或波束依次执行，测试需要操作员/技术员根据需要移动便携式测试平台300以使其处于所选天线和/或波束的波束宽度内。

图4示出了根据示例实施例的便携式测试平台300和UE测试装置212的功能架构的框图。根据本发明的示例实施例，每个结构可以由处理电路供电，处理电路可以被配置为执行数据处理、控制功能执行和/或其他处理和管理服务。在一些实施例中，处理电路可以体现为芯片或芯片组。换言之，处理电路可以包括一个或更多个物理封装件(例如，芯片)，一个或更多个物理封装件包括结构组件(例如，基板)上的材料、部件和/或电线。结构组件可以为包括在其上的部件电路提供物理强度、尺寸的保持和/或电相互作用的限制。因此，在一些情况下，处理电路可以被配置为在单个芯片上或作为单个“片上系统”实现本发明的实施例。因此，在一些情况下，芯片或芯片组可构成用于执行提供本文所述功能的一个或更多个操作的装置。

在一示例实施例中，处理电路可以包括处理器和存储器的一个或更多个实例。因此，处理电路可以体现为电路芯片(例如，集成电路芯片)，所述电路芯片被配置为(例如，利用硬件、软件或者硬件与软件的组合)执行本文所述的操作。然而，在一些实施例中，处理电路可以体现为机载计算机或处理器的一部分。

处理器可以以多种不同的方式体现。例如，处理器可以体现为各种处理装置，例如包括集成电路(例如，ASIC(应用程序专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列))等的微处理器或其他处理元件、协处理器、控制器或各种其他计算或处理设备中的一个或更多个。在示例实施例中，处理器可以被配置为执行存储在存储器中或处理器可访问的指令。因此，无论是通过硬件配置还是通过硬件与软件的组合配置，处理器都可以表示在相应地配置时能够执行根据本发明的实施例的操作的实体(例如，物理地体现在电路中——以处理电路的形式)。因此，例如，当处理器体现为ASIC、FPGA等时，处理器可以是用于进行本文所述的操作的专门配置的硬件。或者，作为另一示例，当处理器被体现为软件指令的执行器时，该指令可以专门配置处理器以执行本文所述的操作。

在示例实施例中，存储器可以包括一个或更多个非暂时性存储装置，例如可以是固定的或可移除的易失性和/或非易失性存储器。根据本发明的示例实施例，存储器可以被配置为存储信息、数据、应用程序、指令等以使处理电路能够按照本发明的示例性实施例执行各种功能。例如，存储器可以被配置为缓冲输入数据以供处理器处理。附加地或替代地，存储器可以被配置为存储指令以供处理器执行。作为又一替代，存储器可以包括一个或更多个可以响应于输入传感器和组件存储各种数据集的数据库。应用程序和/或指令可以被存储在存储器的内容中供处理器执行，以执行与每个应用程序/指令相关联的功能。

在一个示例实施例中，便携式测试平台210的处理电路可以体现为、包括或以其他方式控制图4的与便携式测试平台210相关联的部件的操作。同时，UE测试装置212的处理电路可以体现为、包括或以其他方式控制图4的与UE测试装置212相关联的部件的操作。

如图4所示，便携式测试平台210的处理电路可以操作以控制测试控制器GUI 400和/或控制接口410。测试控制器GUI 400可以与各种功能元件对接，这些功能元件还可以由处理电路控制，该处理电路包括记录引擎420(用于记录本地活动)、维护引擎422、记录引擎424(用于记录远程活动)、用户设备控制器426(例如，用于与UE测试装置212对接)、小区站点网络引擎427(用于管理测试设备小区站点320的活动)以及小区站点控制器428。测试控制器GUI还可以包括用于软件定义的测试功能(例如信号分析/生成功能)的接口元件430。测试控制器GUI 400还可以经由可以与可以是便携式测试平台210的一部分或可操作地耦合到便携式测试平台的WAN路由器、交换机或接入点434对接的网络/通道控制元件432在功能上启用便携式测试平台210与安全通道225之间对接。测试控制器GUI 400还可以经由天线矩阵开关系统436在功能上实现便携式测试平台210与交换机330之间的对接。控制接口410可以包括可以在软件定义无线电中实现的便携式小区站点元件440。

如图4所示，UE测试装置212的处理电路可以包括用户设备GUI(UE GUI)450。UEGUI 450可以在功能上控制可操作地耦合到交换机330的接入点网络代理452。UE GUI 450还可以包括流量生成器454、日志代理456和UE控制器458以促进UE测试装置212上的每个相应功能。

根据示例实施例，提供了一种用于测试航空电子设备到核心网络的连接性的便携式测试系统。该系统包括便携式测试平台、用户设备(UE)测试装置和活动日志。便携式测试平台可以被配置为提供从着陆飞行器的飞行器基站无线电设备(ABR)到核心网络的无线电接入网络(RAN)连接。UE测试装置可以被配置为可操作地耦合到ABR以使得能够测试UE测试装置到核心网络的连接性。活动日志可以被配置为监视和记录与连接性测试相关联的性能特征。

在一些实施例中，系统(及其相应的部件)可以被配置为包括附加特征、可选特征以及/或者上述特征可以被修改或增强。下面描述了修改、可选功能和增强的一些示例。应当理解，修改、可选特征和增强各自可以单独添加，或者它们可以以任何期望的组合累积地添加。在一个示例实施例中，便携式测试平台可以包括测试系统控制器，该测试系统控制器被配置为执行预编程的测试场景以进行连接性测试。在一个示例实施例中，测试系统控制器可以被配置为执行预编程的测试用例以进行连接性测试。在某些情况下，测试用例可能包括配置为确认飞行器上的天线连接正确的天线连接测试、配置为确认来自ABR的辐射信号强度在特定范围内的信号强度测试或者天线功能测试。天线功能测试可以被配置为确认飞行器上天线之间的正确天线选择或确认与飞行器上的天线相关联的波束形成功能正确地形成波束。在一个示例实施例中，测试系统控制器可以被配置为自动运行预编程的测试场景并且通过便携式测试平台处的图形用户接口向操作员输出通过/失败指示。在一些情况下，测试系统控制器可以被配置为与UE测试装置对接以执行涉及UE测试装置访问互联网资源的至少一种场景。在一个示例实施例中，ABR和UE测试装置的所有活动都可以由活动日志记录。在某些情况下，测试系统控制器可以向操作员提供关于手动设置程序的指令。在一个示例实施例中，向操作员提供指令可以包括指示操作员关于相对于飞行器的天线形成的角度来测试天线的各个波束。在某些情况下，便携式测试平台可以被配置为使ARB能够在飞行器在地面上时进行到核心网络的第一次附接。在一个示例实施例中，便携式测试平台可以被配置为在飞行器在地面上时确认在核心网络中提供和认证ARB。

受益于前述描述和相关附图中呈现的教导，本发明所属领域的技术人员将想到本文阐述的本发明的许多修改和其他实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施例，并且修改和其他实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，虽然前述描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例性组合的上下文中描述了示例实施例，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以通过替代实施例来提供元件和/或功能的不同组合。在这点上，例如，与上面明确描述的那些不同的元件和/或功能的组合也被预期为可以在所附权利要求中的一些中阐述。在本文描述优点、益处或问题的解决方案的情况下，应当理解，这样的优点、益处和/或解决方案可适用于一些示例实施例，但不一定适用于所有示例实施例。因此，本文描述的任何优点、益处或解决方案不应视为对所有实施例或本文要求保护的实施例的关键、必需或必不可少的。尽管此处使用了特定术语，但它们仅用于一般和描述性意义，而不是出于限制的目的。

Claims (20)

1.一种用于测试航空电子设备到核心网络的连接性的便携式测试系统，所述系统包括：

便携式测试平台，其配置为提供从着陆飞行器的飞行器基站无线电设备(ABR)到所述核心网络的无线电接入网络(RAN)连接；

用户设备(UE)测试装置，其配置为可操作地耦合到ABR以使得能够测试UE测试装置到所述核心网络的连接性；以及

活动日志，其配置为监测并记录与对连接性的测试相关联的性能特征。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述便携式测试平台包括测试系统控制器，并且

其中，所述测试系统控制器被配置为执行预编程的测试场景以进行所述对连接性的测试。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述测试系统控制器被配置为执行预编程的测试用例以进行所述对连接性的测试。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述测试用例包括天线连接测试，所述天线连接测试被配置为确认所述飞行器上的天线被正确连接。

5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述测试用例包括信号强度测试，所述信号强度测试被配置为确认来自所述ABR的辐射信号强度在特定范围内。

6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述测试用例包括天线功能测试，所述天线功能测试被配置为确认所述飞行器上的天线之间的正确天线选择。

7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述测试用例包括天线功能测试，所述天线功能测试被配置为确认与所述飞行器上的天线功能相关联的波束形成正确地形成波束。

8.根据权利要求2所述的系统，其中，所述测试系统控制器被配置为自动运行所述预编程的测试场景并且通过所述便携式测试平台处的图形用户接口向操作员输出通过/失败指示。

9.根据权利要求2所述的系统，其中，所述测试系统控制器被配置为与所述UE测试装置对接_，以执行涉及所述UE测试装置访问互联网资源的至少一个场景。

10.根据权利要求9所述的系统，其中,所述ABR和所述UE测试装置的所有活动都由所述活动日志记录。

11.根据权利要求2所述的系统，其中，所述测试系统控制器向操作员提供关于手动设置程序的指令。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，向所述操作员提供指令包括指示所述操作员关于相对于所述飞行器的天线形成的角度以测试所述天线的各个波束。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述便携式测试平台被配置为使得当所述飞行器在地面上时所述飞行器上的ARB能够进行到所述核心网络的第一次附接。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述便携式测试平台被配置为在所述飞行器在地面上时确认所述ARB所在述核心网络中被提供和认证。

15.一种用于测试航空电子设备到核心网络的连接性的便携式测试平台，所述测试平台包括：

测试控制器；

在所述测试控制器的控制下操作的测试设备小区站点，所述测试设备小区站点被配置为充当所述核心网络内的无线电接入网络(RAN)小区站点；和

测试天线组件，其可操作地耦合到所述测试设备小区站点并且被配置为提供到着陆飞行器的飞行器基站无线电设备(ABR)的无线链路。

16.根据权利要求15所述的平台，其中，所述测试系统控制器被配置为执行预编程的测试用例以进行对连接性的测试。

17.根据权利要求15所述的平台，其中，所述便携式测试平台被配置为使得当所述飞行器在地面上时所述飞行器上的ARB能够进行到所述核心网络的第一次附接。

18.根据权利要求17所述的平台，其中，所述便携式测试平台被配置为在所述飞行器在地面上时确认所述ARB在所述核心网络中被提供和认证。

19.根据权利要求15所述的平台，其中，所述测试用例包括：

天线连接测试，其被配置成确认所述飞行器上的天线被正确连接；

信号强度测试，其被配置成确认来自所述ABR的辐射信号强度在特定范围内；以及

天线功能测试。

20.根据权利要求19所述的平台，其中，所述天线功能测试被配置为确认所述飞行器上的天线之间的正确天线选择或确认与所述飞行器上的天线功能相关联的波束形成正确地形成波束。

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