WiMAX設(shè)備的測(cè)試及其意義

一、引言

隨著Internet業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，以及移動(dòng)電話用戶的迅猛增長(zhǎng)，在未來(lái)通信中“寬帶”和“無(wú)線”將扮演著更為重要的角色，通信市場(chǎng)正在呈現(xiàn)出話音業(yè)務(wù)分組化、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)移動(dòng)化和寬帶化的發(fā)展趨勢(shì)。

作為寬帶無(wú)線通信的推動(dòng)者，美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)于1999年設(shè)立了802.16工作組，其工作內(nèi)容主要是開(kāi)發(fā)固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，包括空中接口、MAC層協(xié)議及其他相關(guān)功能。標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了2～66 GHz 的許可頻段和免許可頻段。隨著該工作組的研究日益深入，相繼推出了802.16、802.16a、802.16d、802.16e等一系列標(biāo)準(zhǔn)，該系列標(biāo)準(zhǔn)引起業(yè)界廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是寬帶無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)的最有競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案。

為了推廣遵循IEEE802.16和ETSI HIPERMAN的寬帶無(wú)線接入設(shè)備，并確保其兼容性及互操作性，由一些主要的通信部件及設(shè)備制造商結(jié)成了一個(gè)工業(yè)貿(mào)易聯(lián)盟組織，即WiMAX論壇(Worldwide Interoperability for Microwave Access Forum)，WiMAX論壇的技術(shù)就是以IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)的。

WiMAX技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的，如何充分發(fā)揮WiMAX的特點(diǎn)，并能結(jié)合中國(guó)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀，使其更好地發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，為中國(guó)的用戶提供更加便捷和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)，同時(shí)如何盡量減少WiMAX技術(shù)對(duì)中國(guó)現(xiàn)有和將來(lái)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)電信業(yè)務(wù)的沖擊，其意義格外重要。

WiMAX技術(shù)要在具體的應(yīng)用場(chǎng)景中體現(xiàn)出自身的優(yōu)勢(shì)，才能得到市場(chǎng)的認(rèn)可，這就需要通過(guò)應(yīng)用測(cè)試來(lái)衡量系統(tǒng)的性能參數(shù)。WiMAX的測(cè)試方法分為三部分：協(xié)議分析、無(wú)線射頻分析，傳輸性能分析。根據(jù)協(xié)議分析、無(wú)線射頻分析和傳輸性能分析得出測(cè)試的綜合結(jié)果。

二、協(xié)議分析

如圖1所示的協(xié)議一致性測(cè)試平臺(tái)，這一測(cè)試平臺(tái)將直接編譯執(zhí)行TTCNv3代碼來(lái)運(yùn)行和管理測(cè)試過(guò)程。WiMAX希望測(cè)試平臺(tái)是模塊化的，這樣就可以隨著設(shè)備的不同profile配置，安裝不同的RF前端靈活的進(jìn)行相測(cè)試目的必須滿足ATS實(shí)現(xiàn)的要求，并要使用論壇許可的協(xié)議一致性測(cè)試儀(PCT)進(jìn)行測(cè)試。

三、射頻測(cè)試

早期無(wú)線網(wǎng)測(cè)試基本上都以協(xié)議分析作為主要方法，這是因?yàn)椋瑹o(wú)線的傳輸基于微波，通過(guò)空間傳輸，網(wǎng)絡(luò)傳輸的介質(zhì)已經(jīng)不是主要問(wèn)題了，因此完成對(duì)傳輸數(shù)據(jù)包分析測(cè)試，從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用角度上完成網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅軉?wèn)題測(cè)試，就足可以完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試工作。

事實(shí)并非如此，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的物理層其實(shí)更需要測(cè)試。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)雖然擺脫了傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上的物理特性約束，但它也帶來(lái)了前所未有的物理層方面的問(wèn)題。我們可以說(shuō)三維空間是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸的媒介，微波是數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體。以802.11b為例，2.4G的傳輸頻率是公共的無(wú)線頻率，與藍(lán)牙、微波爐以及各種微波設(shè)施相同，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)是否會(huì)埋沒(méi)在各種干擾噪聲之中呢?此時(shí)須測(cè)試無(wú)線傳輸?shù)母鞣N信道的信號(hào)強(qiáng)度、噪聲強(qiáng)度，信噪比成為檢測(cè)無(wú)線局域網(wǎng)物理層傳輸性能的最基本的參數(shù)。

在底層測(cè)試上，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擺脫了線纜的束縛，以無(wú)線廣播的方式傳輸，要測(cè)定的性能就不是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，而是三維的立體覆蓋范圍。所以，測(cè)定如何查找定位在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和干擾源，更是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)測(cè)試維護(hù)的基本需求。與之相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量測(cè)試，事實(shí)上從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面體現(xiàn)了對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)物理層的測(cè)試意義。

圖2所示為RCT的一種測(cè)試床配置，主要的測(cè)試儀器和儀表包括矢量信號(hào)分析儀(VSA)、PCT、流量發(fā)生器以及其他通用性的測(cè)試設(shè)備，如功率表、誤碼儀、衰減器、方向耦合器、Circulator等等。所示為RCT的一種測(cè)試床配置，主要的測(cè)試儀器和儀表包括矢量信號(hào)分析儀(VSA)、PCT、流量發(fā)生器以及其他通用性的測(cè)試設(shè)備，如功率表、誤碼儀、衰減器、方向耦合器、Circulator等等。

四、傳輸性能分析

由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是基于微波射頻傳輸?shù)?，因此有人就認(rèn)為對(duì)它的測(cè)試主要集中在對(duì)射頻分析上，它能夠完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)物理層的全部測(cè)試，也就完成了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試問(wèn)題。但是，這并不能完全反映無(wú)線網(wǎng)絡(luò)鏈路層以上的傳輸性能情況，就如我們不能說(shuō)馬路寬敞平直，就認(rèn)為這是一條暢通的道路一樣。沒(méi)有實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)流量分析、網(wǎng)絡(luò)吞吐量測(cè)試以及協(xié)議和應(yīng)用統(tǒng)計(jì)，就無(wú)法真正滿足無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能以及安全性的測(cè)試需求。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)建設(shè)中，介質(zhì)和物理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是二合一的整體，所以即使是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的工程測(cè)試，也絕不能僅僅測(cè)試物理信號(hào)那么簡(jiǎn)單和片面。

常見(jiàn)的這類分析多數(shù)是基于軟件對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行捕包和解碼及分析等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要測(cè)試項(xiàng)目有帶寬、吞吐量、丟包率和時(shí)延等等。

五、測(cè)試將推動(dòng)WiMAX技術(shù)的應(yīng)用

任何一種技術(shù)在其應(yīng)用之前必須進(jìn)行大量的測(cè)試，以解決將來(lái)運(yùn)營(yíng)時(shí)可能遇到的問(wèn)題。WiMAX產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證和性能測(cè)試由WiMAX論壇統(tǒng)一管理，目前由位于西班牙馬拉加的獨(dú)立第三方實(shí)驗(yàn)室Cetecom負(fù)責(zé)測(cè)試。在國(guó)內(nèi)，泰爾實(shí)驗(yàn)室也可以作為第三方實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行委托和摸底測(cè)試。WiMAX在正式商用之前還需要進(jìn)行大量的測(cè)試，第三方實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該為測(cè)試提供便利條件，并幫助廠商查找問(wèn)題，提供技術(shù)支持，發(fā)揮應(yīng)有的作用，推動(dòng)WiMAX行業(yè)的健康順利發(fā)展。