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Cellular Monitor工具介绍 2023-10-23 Steed Li, Nordic Semiconductor

开发蜂窝网产品通常需要深入了解由网络运营商提供的网络流量和参数。这里介绍一个全新的网络抓包工具,Cellular Monitor。

开发蜂窝网产品通常需要深入了解由网络运营商提供的网络流量和参数。

需要网络抓包工具可以实时捕获Modem和网络的通信状况,以便我们排查定位问题。

在nRF Connect for Desktop工具集里面,我们之前提供了以下几个工具用于网络抓包、测试、安装证书。以下几个工具都即将弃用:

old tool

old tool 2

取而代之的是一个全新的网络抓包工具,Cellular Monitor。

new tool

在全新的Cellular Monitor app中,集合了LTE Dashboard,Modem trace捕获,实时的LTE事件提醒,Wireshark可视化追踪,证书下载器等功能。

LTE Dashboard

dashboard

Dashboard中将LTE Network、Device、 Sim、Connectivity、PDN、Power Saving Feature六组重要的信息,一目了然地显示给我们,下面列举一些我们通常比较关心的信息加以说明。

LTE Network 
RRC——RRC连接状态是Connected还是Idle。
ACTIVITY STATUS——查看是否驻网,是本地网络还是漫游网络等。
MNC/MCC/PLMN——移动国家代码,运营商代码。
CELL ID——基站Cell ID,用于基站定位。
CONEVAL TX POWER——当前发射功率
Device 
IMEIIMEI号
MODEM FIRMWAREModem固件版本
HARDWARE VERSION硬件版本
MODEM UUIDModem固件的UUID
CURRENT BAND当前锁定的频段
SUPPORTED BAND支持的频段
PREFERRED BEARER优先选择的网络模式, NBIOT还是LTE-M
SUPPORTED BEAREARS支持的网络模式, NB-IOT, GNSS
FUNCTIONAL MODE相当于AT+CFUN?
TRACE STATE OPERATIONModem trace是否打开
TRACE STATE SET IDModem trace等级
ME OVERHEATED是否过热
ME BATTERY LOW是否电量过低
RESET LOOP是否进入RESET LOOP

RESET LOOP:

nWP042 - nRF9160 Modem Reset Loop Restriction

Reset loop restriction prevents excessive signaling towards the network during continuous modem or application reset loops.

The restriction mechanism counts the modem activations that lead to a reset without deinitializing the modem between the activations. The modem starts blocking LTE radio connections after the number of resets has reached the defined limit. The modem continues blocking the connections for a certain amount of the modem's runtime. This means that the modem must be initialized for the duration of the blocking.

When the reset count reaches the limit, the blocking restriction is written to Non-volatile Memory (NVM). The wait time cannot be bypassed after the wait has started. If the modem is reset during the wait period, the wait period is restarted with the initial wait period.

Note: Reset loop restriction should be taken into consideration when testing is planned to avoid unwanted behavior.

当设备产生了不是因为CFUN=0而产生的复位,超过了一定次数后(v1.3.0 5次,v1.3.0以上7次),为了降低功耗,Modem将会进入Reset Loop。

在Reset Loop状态下,Modem在30分钟内不会尝试去附着网络,如果在这三十分钟内再次产生了复位,复位后30分钟计时将会重新开始。

因此如果在应用程序中,如果需要主动进行复位,请先确保CFUN=0后再复位。

SIM 
UICC STATUS查询Sim卡是否被正确初始化
IMSI查询与运营商信息相关的卡号
ICCID卡号
Connectivity Statistics 
COLLECTING DATA是否使能(不支持LWM2M)
SUCCESSFUL SMS TX成功发送SMS的条数
SUCCESSFUL SMS RX成功接收到SMS的条数
DATA TRANSMITTTED/RECIEVED成功发送或接收的总数据量
MAX PACKET SIZE TX OR RX最大发送和接收的包长
AVERAGE PACKET SIZE平均包长
Power Saving Features 
REQUESTED ACTIVE TIMER申请的ACTIVE TIMER
REQUESTED PERIODIC TAU申请的TAU
PROVIDED ACTIVE TIMER网络提供的ACTIVE TIMER
PROVIDED PERIODIC TAU网络提供的TAU
LTE-M/NB-IOT REQUESTED EDRX申请的edrx
LTE-M/NB-IOT NW PROVIDED EDRX网络提供的edrx
LTE-M/NB-IOT PAGING TIME WINDOWPaging Window

Packet Event Viewer:

packet event viewer

CERTIFICATE MANAGER:

certificate manager

Modem Trace步骤:

1,确保应用程序已经开启了两个config:

CONFIG_NRF_MODEM_LIB_TRACE=y
CONFIG_AT_HOST_LIBRARY=y

也可以烧录默认的测试程序:

program

tracker

2.Modem trace database选择Autoselect,并把三个选项打开,如果抓modem trace的板子是nRF9160dk,串口号选择默认,如果板子是客户的板,注意将Modem trace serial port改为连接9160 uart1的串口号,Terminal serial port改为连接9160 uart0的串口号。

trace options

3.点击start开始抓数据,如果安装了wireshark,则会自动打开,看到网络通信过程。点击Refresh dashboard,可以更新Dashboard的信息。点击Open Serial Terminal,会自动打开另一个串口工具,可以从串口工具看到我们应用的打印信息,也可以通过串口工具发送AT指令给9160。

start

4.停止后,抓到的数据会保存在一个默认路径里面,点击这里,就可以出该文件夹路径。

trace options 2

5.重新Celluar Monitor,点击Load trace file,可以把数据加载到Dashboard里面显示查看。点击Open trace file in Wireshark则是在wireshark中打开查看。

load file

如何使用Wireshark

当我们在Wireshak里面打开一个Modem trace log,可以看到很多数据包,这些数据包大概可以分位三种,AT指令报,LTE数据包,IP数据包。

在遇到问题调试的时候,可以用filter功能去过滤你不关心的数据包,比如,在filter栏输入:lte_rrc || nas-eps,就可以得到LTE RRC,NAS-EPS类型的数据包。lte_rrc表示基站(eNB)和Modem的数据包,NAS-EPS表示Modem与核心网络(EPC)之间通信的数据包,比如设备(UE)发送附着请求,启动附着的过程,就是这种通信类型。一个完整的附着过程从Attach request开始,于Attach complete终止。

attach 1

attach

双击点开Attach request包,展开一些信息,可以看到我们请求的PSM的信息,Active timer 6分钟,TAU timer 8小时。

attach request

而网络侧给我们回应的信息,可以在Attach accept包查看,双击Attach accept包,展开消息可以看到我们跟网络协商到的PSM结果或者EDRX结果,并且也可以看到我们连接到的APN和属于它的IP地址。

attach accept

在filter输入tls,可以查看服务器跟设备的认证过程,以下例子是一个因为某种原因证书认证失败的过程:

certify failed

认证成功的例子:

certify successful

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