運(yùn)營商對LTE終端入網(wǎng)測試的基本要求

摘要：以Verizon的測試要求為例，分析了移動運(yùn)營商在選擇LTE終端進(jìn)行的測試內(nèi)容，以及采用的主要設(shè)備，可供LTE終端研發(fā)和生產(chǎn)部門參考。

1  引言

隨著移動用戶對高速數(shù)據(jù)服務(wù)需求的增加，以及OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)在移動通信技術(shù)中的應(yīng)用，LTE作為主流的第4代移動通信技術(shù)已經(jīng)逐步成熟并商用。 北美最大的移動通信運(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)的的部署和試驗(yàn)。 LTE技術(shù)相比以往的第2代、第3代移動通信技術(shù)有高效率、高數(shù)據(jù)速率、低時延的特點(diǎn)，人們對這項(xiàng)領(lǐng)先技術(shù)服務(wù)的期待遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過技術(shù)本身的發(fā)展。因此，盡管技術(shù)規(guī)范還在不停地更新和完善過程中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和移動終端產(chǎn)品已經(jīng)在研發(fā)和生產(chǎn)了。一項(xiàng)新的技術(shù)能否在市場中生存并蓬勃發(fā)展，取決于最終用戶對這項(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)營商會謹(jǐn)慎地對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和移動終端進(jìn)行測試，確保LTE服務(wù)能達(dá)到期望的用戶體驗(yàn)。本文以Verizon的測試要求為例，分析了移動運(yùn)營商在選擇LTE終端進(jìn)行的測試內(nèi)容，以及采用的主要設(shè)備，可供LTE終端研發(fā)和生產(chǎn)部門參考。

2  LTE 技術(shù)簡介

最早的移動通信系統(tǒng)（現(xiàn)在叫第1代系統(tǒng)）只是定位在話音服務(wù)，第2代移動通信系統(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3代移動通信技術(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2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4代移動通信技術(shù)產(chǎn)生了，第4代移動通信技術(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4代技術(shù)有LTE和WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）。其中，LTE被主要的移動運(yùn)營商選擇。

LTE終端（UE）的基本要求有以下幾個方面：

（1）峰值速率：下行>100Mbit/s，上行>50Mbit/s。

（2）時延： 用戶端<10ms，從空閑狀態(tài)到激活<100ms。

（3）其它：更高的頻譜效率（目前UMTS技術(shù)是3bit/s/Hz，LTE技術(shù)應(yīng)該達(dá)到15bit/s/Hz），低成本（每數(shù)據(jù)比特），與第3代技術(shù)同時工作（盡管第4代技術(shù)不是后向兼容的，但是網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計必須考慮平穩(wěn)升級，移動終端也要能同時在第3代網(wǎng)絡(luò)和第4代網(wǎng)絡(luò)中工作），無縫切換。

3  LTE 運(yùn)營商關(guān)注的問題

對于開始嘗試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)有以下幾個方面：

（1）數(shù)據(jù)吞吐性能

包括峰值速率、平均速率、壓力測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，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初級階段，主要的終端產(chǎn)品都是數(shù)據(jù)卡，而評價數(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；但在復(fù)雜的無線環(huán)境下，如有建筑物遮擋、多徑衰落等情況，數(shù)據(jù)要設(shè)計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，在評估無線數(shù)據(jù)卡的性能的時候，必須考慮無線環(huán)境因素的作用。

（2）與第3代網(wǎng)絡(luò)共同工作的能力

在LTE服務(wù)開始的初級階段，運(yùn)營商很難在短時間內(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終端必須同時支持cdma2000 EV-DO的無線接入，同時在LTE網(wǎng)絡(luò)信號出現(xiàn)的時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)營商會進(jìn)行多網(wǎng)絡(luò)選擇（Multi System Selection）及多中技術(shù)接入（Inter-RAT）性能的測試。

（3）網(wǎng)絡(luò)安全測試

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)不會被移動終端的不良性能所影響。比如，有些移動終端在不該申請高速率的無線環(huán)境下，不停地申請最大的資源，從而影響其它終端的正常使用。或者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，會影響網(wǎng)絡(luò)的正常工作。因此，網(wǎng)絡(luò)安全測試包括了RF（射頻）一致性測試、協(xié)議一致性測試、無線資管理測試及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移和重發(fā)測試等。

（4）MIMO（多入/多出）性能

在通信理論中，要想提高網(wǎng)絡(luò)容量或數(shù)據(jù)的吞吐能力，基本上采取提高帶寬、提高信噪比、增加通道3種方法。MIMO的技術(shù)就是通過增加無線通道來提高容量的方法。以2×2 MIMO為例（基站和終端分別使用兩路收發(fā)機(jī)），如果兩個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，天線直接是互相影響的，因此實(shí)際的容量會因?yàn)樘炀�的相關(guān)性而變化。如果終端設(shè)計得比較好，在MIMO工作狀態(tài)下，天線間的相關(guān)性會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功能的終端正好在能保證好的性能，必須在MIMO的環(huán)境下對終端的數(shù)據(jù)吞吐能力進(jìn)行驗(yàn)證。

4  LTE終端入網(wǎng)測試方法

基于LTE運(yùn)營商對LTE終端入網(wǎng)驗(yàn)證所關(guān)注的重點(diǎn)，移動運(yùn)營商在移動終端通過了GCF和CCF的認(rèn)證后，還會在自己的實(shí)驗(yàn)室做一些補(bǔ)充的測試，如Verizon會在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行如表1的測試。

表1  Verizon LTE終端入網(wǎng)測試，實(shí)驗(yàn)室測試要求