LTE終端運(yùn)營商入網(wǎng)測(cè)試基本要求

1、運(yùn)營商對(duì) LTE 終端入網(wǎng)測(cè)試基本要求思博倫通信科技（北京）有限公司肖輝摘要隨著移動(dòng)用戶對(duì)高速數(shù)據(jù)服務(wù)需求的增加，以及 OFDM （正交頻分復(fù)用）技術(shù)在移 動(dòng)通信技術(shù)中的應(yīng)用， LTE（ Long term evolution ）作為主流的第四代移動(dòng)通信技術(shù)，已經(jīng)逐 步成熟并商用。 北美最大的移動(dòng)通信運(yùn)營商 Verizon 在 2009 年初宣布，將于 2010 年下半 年提供 LTE 移動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)，隨后，全球范圍內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的運(yùn)營商如 AT&T ， NTT-Docomo 等也先后宣布將于 2010年開始 LTE 網(wǎng)絡(luò)的的部署和實(shí)驗(yàn)。LTE 技術(shù)相比以往的第二代、第三代移動(dòng)通信技術(shù)，有高

2、效率、高數(shù)據(jù)速率、低時(shí)延 的特點(diǎn)，人們對(duì)這項(xiàng)領(lǐng)先技術(shù)服務(wù)的期待，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過的技術(shù)本身的發(fā)展，因此，盡管技術(shù)規(guī) 范還在不停的更新和完善過程中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和移動(dòng)終端產(chǎn)品已經(jīng)在研發(fā)和生產(chǎn)了。一項(xiàng)新的技術(shù)能否在市場(chǎng)中生存并蓬勃發(fā)展，取決于最終用戶對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)可，關(guān) 鍵是這些技術(shù)能否滿足最終用戶的期望。因此，在 LTE 技術(shù)商用之前，運(yùn)營商會(huì)謹(jǐn)慎地對(duì) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和移動(dòng)終端進(jìn)行測(cè)試，確保 LTE 服務(wù)能達(dá)到期望的用戶體驗(yàn)。本文以 Verizon 的測(cè)試要求為例，分析了移動(dòng)運(yùn)營商在選擇 LTE 終端進(jìn)行的測(cè)試內(nèi)容， 以及采用的主要設(shè)備，供 LTE 終端研發(fā)和生產(chǎn)部門參考。關(guān)鍵詞： LTE ， 移動(dòng)終端，入網(wǎng)測(cè)試

3、1. LTE 技術(shù)簡(jiǎn)介最早的移動(dòng)通信系統(tǒng)（現(xiàn)在叫第一代系統(tǒng)）只是定位在話音服務(wù)，第二代移動(dòng)通信系 統(tǒng)如 GSM ， IS-136（TDMA） 和 IS-95（CDMA） 可以提供話音業(yè)務(wù)和低速電路交換的數(shù)據(jù)服務(wù)。 為了降低每數(shù)據(jù)比特的成本， 第三代移動(dòng)通信技術(shù)如 UMTS 和 CDMA2000 開始采用分組數(shù) 據(jù)技術(shù)提供顯著高于第二代技術(shù)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。 為了支持不斷增長的更高速率的需求， 第 四代移動(dòng)通信技術(shù)產(chǎn)生了， 第四代移動(dòng)通信技術(shù)拋棄了原有的電路交換網(wǎng)絡(luò)， 采用全數(shù)據(jù)方 案，語音業(yè)務(wù)通過 VoIP 來實(shí)現(xiàn)。主要的第四代技術(shù)有 LTE 和 WiMax （ Worldwide Intero

4、perability for Microwave Access ）。 其中 LTE 被主要的移動(dòng)運(yùn)營商選擇。LTE 終端（ UE ）的基本要求有以下幾個(gè)方面： 峰值速率：下行 >100Mbps , 上行 >50Mbps 時(shí)延： 用戶端 <10ms , 從空閑狀態(tài)到激活 <100ms 其它：更高的頻譜效率 （目前 UMTS 技術(shù)是 3bps/Hz, LTE 技術(shù)應(yīng)該達(dá)到 15bps/Hz ）， 低成本（每數(shù)據(jù)比特） ，與第三代技術(shù)同時(shí)工作 （盡管第四代技術(shù)不是后向兼容的， 但是網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)必須考慮平穩(wěn)升級(jí)， 移動(dòng)終端也要能同時(shí)在第三代網(wǎng)絡(luò)和第四代網(wǎng) 絡(luò)中工作），無縫切換。

5、.2. LTE 運(yùn)營商關(guān)注的問題對(duì)于開始嘗試LTE無線寬帶服務(wù)的先驅(qū)者如 Verizon，在LTE終端入網(wǎng)前，實(shí)驗(yàn)室環(huán) 境下，要驗(yàn)證 LTE 終端，主要關(guān)注的指標(biāo)有以下幾個(gè)方面：1. 數(shù)據(jù)吞吐率性能， 其中包括峰值速率、 平均速率、 壓力測(cè)試以及在不同無線信道環(huán)境下的數(shù)據(jù)吞吐能力。 因?yàn)楦咚贁?shù)據(jù)吞吐能力是 LTE 技術(shù)最主要的優(yōu)勢(shì)，因此作為 LTE 業(yè)務(wù)的使用者，首先關(guān)注的是采用 LTE 終端能獲得多大的速率提升。另外， LTE 初級(jí)階 段，主要的終端產(chǎn)品都是數(shù)據(jù)卡，而評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)開性能的主要指標(biāo)就是數(shù)據(jù)吞吐能力。在理想的無線環(huán)境下（沒有任何反射和衰落） ，數(shù)據(jù)卡的性能比較容易提高，但是，在復(fù)雜

6、的無線環(huán)境下，如有建筑物遮擋、多徑衰落等情況，數(shù)據(jù)開要設(shè)計(jì)特殊的算法來克服這一 惡劣的無線環(huán)境帶來的影響，因此，在評(píng)估無線數(shù)據(jù)卡的性能的時(shí)候，也必須考慮無線環(huán) 境因素的作用。2. 與第三代網(wǎng)絡(luò)共同工作的能力。在 LTE 服務(wù)開始的初級(jí)階段，運(yùn)營商很難在短時(shí)間內(nèi)完成大面積的覆蓋，所以，為了不中斷數(shù)據(jù)服務(wù)，LTE 終端必須能夠在沒有 LTE 網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方自動(dòng)切換到以往的通信網(wǎng)絡(luò)，如在 Verizon 的網(wǎng)絡(luò)里， LTE 終端必須同時(shí)支 持 CDMA2000 （EVDO 的無線接入，同時(shí)，在 LTE 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)候要能夠立即接入到 LTE 網(wǎng)絡(luò)以達(dá)到最高的速率。因此，運(yùn)營商會(huì)進(jìn)行多網(wǎng)絡(luò)選擇（

7、Multi system selection ） 及多中技術(shù)接入（In ter RAT）性能的測(cè)試。3. 網(wǎng)絡(luò)安全測(cè)試。 運(yùn)營商要想提供可靠穩(wěn)定的服務(wù)， 必須考慮網(wǎng)絡(luò)的安全， 確保網(wǎng)絡(luò)不會(huì)被移動(dòng)終端的不良性能所影響。比如有些移動(dòng)終端在不該申請(qǐng)高速率的無線環(huán)境下， 不停地申請(qǐng)最大的資源，從而影響其它終端的正常使用?；蛘?，有些不合格的終端有射頻 指標(biāo)的問題或協(xié)議不符合規(guī)范，會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的正常工作。因此，網(wǎng)絡(luò)安全測(cè)試包括了RF（射頻）一致性測(cè)試，協(xié)議一致性測(cè)試，和無線資管理測(cè)試，及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移和重發(fā)測(cè)試等。4. MIMO （多入多出）性能。在通信理論里，要想提高網(wǎng)絡(luò)容量或數(shù)據(jù)的吞吐能力，基本上采取以下幾種

8、方法：提高帶寬，提高信噪比，增加通道。MIMO 的技術(shù)就是通過增加無線通道來提高容量的方法。以 2x2 MIMO 為例（基站和終端分別使用兩路收發(fā)機(jī)） ， 如果兩個(gè) RF 通道是完全不相關(guān)的（互相沒有任何影響） ，那么，理論上，網(wǎng)絡(luò)的容量或 吞吐率可以提高一倍。但實(shí)際上，由于在無線的環(huán)境里，天線之間是互相影響的，因此， 實(shí)際的容量會(huì)因?yàn)樘炀€的相關(guān)性而變化。如果終端設(shè)計(jì)得比較好，在MIMO 工作狀態(tài)下，天線間的相關(guān)性會(huì)保持在比較低的狀態(tài)， 從而數(shù)據(jù)吞吐保持在比較高的狀態(tài)。 但是很多終 端在 MIMO 的情況下，往往達(dá)不到期望的性能。因此，要想帶有 MIMO 功能的終端能保 證好的性能，必須在 M

9、IMO 的環(huán)境下對(duì)終端的數(shù)據(jù)吞吐能力進(jìn)行驗(yàn)證。3. LTE 終端入網(wǎng)測(cè)試方法基于 LTE 運(yùn)營商對(duì) LTE 終端入網(wǎng)驗(yàn)證所關(guān)注的重點(diǎn)，移動(dòng)運(yùn)營商在移動(dòng)終端通過了GCF 和 CCF 的認(rèn)證后， 還會(huì)在自己的實(shí)驗(yàn)室做一些補(bǔ)充的測(cè)試，比如， Verizon 會(huì)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的測(cè)試如表 -1 所示：表-1 Verizon LTE終端入網(wǎng)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試要求測(cè)試內(nèi)容設(shè)備供應(yīng)商RF Conformanee （射頻一致性）Spire nt/AT4RRM Con forma nee （無線資源管理）Spire nt/AT4Sig nali ng Con forma nee （信令一致性）Spire nt/AT

10、4Supplementary RF （補(bǔ)充 RF 性能測(cè)試）Spire ntData Throughput （數(shù)據(jù)吞吐）Spire ntMM System Select（多網(wǎng)絡(luò)選擇測(cè)試）Spire ntIn ter-RAT （網(wǎng)間接入測(cè)試）Spire ntData Retry （數(shù)據(jù)重試）Spire ntLoeati on Based Services （定位功能）Spire nt目前，Spire nt的一站式測(cè)試方案能完整地覆蓋Verizon所要求的各種實(shí)驗(yàn)室測(cè)試要求。下面以Spire nt的方案為例來介紹一下Verizon所要求的測(cè)試方法。Spire nt的測(cè)試系統(tǒng)是一種模塊化的結(jié)構(gòu)，可以

11、通過不同的組合來滿足不同的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試 需求，下面分別介紹幾種典型的組合：1. 數(shù)據(jù)性能測(cè)試：如圖-1所示：核心網(wǎng)仿真器LTE網(wǎng)絡(luò)仿真器MIMO無線信道仿真器（Spirent SR3620）（Spirent E2010S）（Spirent SR5500M）圖-1數(shù)據(jù)性能測(cè)試方案數(shù)據(jù)性能測(cè)試的設(shè)備有Spire nt （和AT4聯(lián)合開發(fā)）的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真器E2010S，無線信道仿真器 SR5500,應(yīng)用服務(wù)器SR3920，核心網(wǎng)仿真器SR3620和自動(dòng)化測(cè)試軟件組 成，核心網(wǎng)仿真器和 LTE網(wǎng)絡(luò)仿真器用來模擬一個(gè)LTE網(wǎng)絡(luò)，MIMO無線信道仿真器能夠仿真實(shí)際的無線信道環(huán)境如衰落，多徑傳輸，干擾，和M

12、IMO等。應(yīng)用服務(wù)器用來提供FTP, HTTP，UDP等無線數(shù)據(jù)應(yīng)用。測(cè)試項(xiàng)目通過自動(dòng)化測(cè)試軟件來完成。2. 多網(wǎng)選擇（Multi System selection ）和網(wǎng)間接入（Inter RAT）測(cè)試多網(wǎng)絡(luò)選擇和網(wǎng)絡(luò)間接入測(cè)試的平臺(tái)，可以從數(shù)據(jù)性能測(cè)試平臺(tái)基礎(chǔ)上，通過增加WCDMA 及CDMA/EVDO 網(wǎng)絡(luò)仿真器來實(shí)現(xiàn)，如圖 -2所示，目前 Version要求LTE終端 必須具有 CDMA/EVDO 與LTE網(wǎng)絡(luò)之間雙模工作，那么只需要增加 CDMA/EVDO 網(wǎng)絡(luò) 仿真器（SR3452，SR3462）來模擬CDMA/EVDO 網(wǎng)絡(luò)就行了。如果運(yùn)營商原有的網(wǎng)絡(luò)是UMTS網(wǎng)絡(luò)，則需要采用

13、WCDMA網(wǎng)絡(luò)仿真器（SR3420）來模擬UMTS網(wǎng)絡(luò)。同樣，相 應(yīng)的測(cè)試?yán)梢酝ㄟ^自動(dòng)化測(cè)試軟件來執(zhí)行。CDMA網(wǎng)絡(luò)仿真器-jiiiiiiiirW-CDMA網(wǎng)絡(luò)仿真器LTE網(wǎng)絡(luò)仿真器MIMO無線信道仿真器圖-2 LTE多模終端測(cè)試方案3. 網(wǎng)絡(luò)安全測(cè)試：RF 一致性，信令一致性，RRM 一致性和射頻性能測(cè)試。網(wǎng)絡(luò)安全測(cè)試可以通過Spirent/AT4的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真器里面的測(cè)試功能來實(shí)現(xiàn)。Verizon目前的RF 一致性測(cè)試依據(jù) 3gpp的36.521-1標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn) 行，信令一致性測(cè)試依據(jù)36.523，而RRM測(cè)試依據(jù)36.521-3標(biāo)準(zhǔn)，與GCF認(rèn)證所要求的測(cè)試?yán)愃?。但是，?gpp的標(biāo)準(zhǔn)

14、的基礎(chǔ)上，Verizon又自己定義了一些射頻性能測(cè)試的內(nèi)容，主要針對(duì)北美的頻譜資源情況 和對(duì)一些測(cè)試項(xiàng)目做了一些修正。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全測(cè)試，可以采用LTE網(wǎng)絡(luò)仿真器E2010S硬件平臺(tái)，升級(jí)相應(yīng)的一致性測(cè)試軟件來完成， 有一些發(fā)射機(jī)測(cè)試項(xiàng)目如Tx Spurious，需要外加頻譜分析儀ESA來協(xié)助完成，有一些接收機(jī)測(cè)試項(xiàng)目，需要引入外界的干擾信號(hào)，需要外加信號(hào)源來協(xié)助完成。LTE數(shù)據(jù)、多網(wǎng)工作，網(wǎng)絡(luò)安全的測(cè)試，可以通 過一套完整的系統(tǒng)來完成，如右圖所示，主要系統(tǒng)的硬 件平臺(tái)是共用的，只需要運(yùn)行不同的軟件來完成不同的 測(cè)試，使整體的測(cè)試成本降到最低。同時(shí)也可以靈活配 置組合來完成不同需求的測(cè)試。結(jié)論LTE 移動(dòng)終端