通信測量技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　概述



　　通信領(lǐng)域涉及范圍很廣，除了傳統(tǒng)的交換以及各種傳輸網(wǎng)如光纖、微波衛(wèi)星通信系統(tǒng)外，還涉及到各種寬窄帶通信、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)業(yè)務(wù)、廣播電視網(wǎng)、移動和固定無線通信業(yè)務(wù)、接入網(wǎng)業(yè)務(wù)及各種設(shè)備制造業(yè)等。隨著數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信的發(fā)展，現(xiàn)代通信領(lǐng)域的測量越來越多地是通信軟件范疇的測試，這是一個全新的測試領(lǐng)域，通信業(yè)飛速發(fā)展的同時提出了一個新的問題，即如何確保先進(jìn)復(fù)雜的通信網(wǎng)以及網(wǎng)內(nèi)各種設(shè)備的正常運(yùn)行。通信網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展離不開通信測試領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，它使傳統(tǒng)意義上測試和計量的概念發(fā)生了變化，需要測試的參數(shù)越來越多，精度要求越來越高，測試速度越來越快，頻率范圍越來越寬。在模擬通信時代，可觀測量一般都有確定的量值，人們在研究新的測試方法時都需要去研究測量量值的準(zhǔn)確度問題。目前隨著各種通信新技術(shù)的發(fā)展，通信新設(shè)備的出現(xiàn)，用于通信測量的測試手段及各種專用、通用測試設(shè)備也大量地得到應(yīng)用。以下就通信測試的幾個發(fā)展方向做一個大體的論述。



　　數(shù)字移動通信測試



　　我國目前發(fā)展最為迅速的是數(shù)字移動通信。數(shù)字蜂窩移動通信制式主要有:GSM9OO;DCS1800歐洲制式;CDMA碼分多址美國制式;PDC日本制式。由于GSM制式標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)成熟，并已實(shí)用化，我國已大量采用，是我國目前移動通信的主流制式。中國計量院研制的GSM制式數(shù)字移動通信綜合測試儀校準(zhǔn)系統(tǒng)可用于校準(zhǔn)HP8960，HP8922P，HP6392E，R/S
CMD系列，R/S CMU200，Wavetek4400，IFR2935，Wavetek4201，Recal6113等通信測試儀器。中國計量院還開展CDMA制式綜合測試儀器的校準(zhǔn)。



　　CDMA技術(shù)系統(tǒng)由于容量大、抗干擾能力強(qiáng)、保密性好等優(yōu)點(diǎn)而具有潛在應(yīng)用前景。它以碼分多址技術(shù)為基礎(chǔ)，使用PN(偽隨機(jī)碼)和功率控制這兩種方法允許鄰接小區(qū)共享業(yè)務(wù)提供者提供的全部頻率配置，一個用戶的通信信號用一個唯一的正交碼來擴(kuò)展，在2G中，CDMA信號以1.2288Mbit/s擴(kuò)展，第三代CDMA2000將使用SR3碼片速率，可以在3.75MHz載波中擴(kuò)展(多載波方式)。為了改善信道，基站端使用正交沃什爾碼。根據(jù)這些技術(shù)特性，傳統(tǒng)的RF發(fā)生器一定要有寬帶數(shù)字調(diào)制能力，以模擬一個寬帶的CDMA發(fā)射機(jī)，用以測試接收機(jī)以及CDMA移動設(shè)備信道和信道外的RF部件性能。由于CDMA信號的復(fù)雜性，要確保測試精度和適應(yīng)高速數(shù)據(jù)的測試，必須要提高儀器的智能程度，以從原始數(shù)據(jù)中求出CDMA的各種有用參數(shù)，測試儀器的軟件要便于升級以支持新出現(xiàn)的CDMA標(biāo)準(zhǔn)及LDGE這一類臨時標(biāo)準(zhǔn)。適合于平滑過渡的第三代移動通信技術(shù)測試用信號源、傳輸分析儀、信令測試儀以及頻譜分析儀和矢量分析儀正在紛紛推向市場。具有VXI總線的通信儀器模塊的儀器測量頻率范圍大，主要針對移動通信測試之用�；�于PC的插卡儀器，由于缺少射頻特性的插卡，構(gòu)建通信用的測試系統(tǒng)還有不少困難，但是采用PC總線構(gòu)成的專用測試儀器越來越多。因?yàn)槟承㏄C總線，如VME、PCI、CompactPCI等具有100Mb/s以上的傳輸速率，在此基礎(chǔ)上構(gòu)成的測試儀器有邏輯分析儀、數(shù)字取樣示波器等。



　　光纖通信測試



　　光纖光纜是光信號傳輸?shù)拿劫|(zhì)，它是光通信的基礎(chǔ)。在這個領(lǐng)域國際電聯(lián)(ITU)制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，它們有G.650、G.651、G.652、G.653、G.655等。除G.650是有關(guān)測試方法以外，其它標(biāo)準(zhǔn)都是按光纖種類分類的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在這些標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范了該種光纖及由其組成光纜的具體性能指標(biāo)。光纖的特性參數(shù)分幾何特性參數(shù)(纖芯直徑、包層直徑、纖芯不圓度、包層不圓度、同心度誤差等)、光學(xué)特性參數(shù)(折射率分布、最大數(shù)值孔徑、模場直徑、截止波長等)、傳輸特性(衰減、帶寬、群速度色散、偏振模色散等)。除此之外，對于高速、多信道、長距離光通信系統(tǒng)，規(guī)范中未給出的光纖非線性也是光通信需要考慮的重要指標(biāo)。此外，光纜分為機(jī)械性能測試、環(huán)境性能測試、工程測試等。光纖和光纜的測試儀表大多建立在光學(xué)和電子學(xué)原理之上的，因此系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備昂貴。


　　光通信實(shí)際上是給各種通信業(yè)務(wù)提供了一個大容量的傳送平臺，同時在這個平臺上利用DWDM、SDH、路由器等技術(shù)可以組建四通八達(dá)的通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，而構(gòu)成這個網(wǎng)絡(luò)中的各個網(wǎng)元就是光通信設(shè)備。由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多樣性和復(fù)雜性，其標(biāo)準(zhǔn)也是大量的。光通信設(shè)備測試分為如下三類:1、光接口參數(shù)測試(工作波長、平均發(fā)送功率、通道間隔、光譜特性、消光比、接收靈敏度、光發(fā)送信號眼圖等);2、電接口參數(shù)測試(比特率及容差、接口標(biāo)準(zhǔn)碼型、信號功率電平、接口過壓保護(hù)、抖動和漂移特性等);3、設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能的測試:它是按照標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)廠家陳述的功能進(jìn)行測試，包括單元功能和復(fù)合功能。例如:OAM&P(操作、管理、維護(hù)和指配)功能、保護(hù)功能等。



　　光纖網(wǎng)絡(luò)測試的儀器是各通信測試儀器供應(yīng)商特別看重的產(chǎn)品，特別是對于密集波分復(fù)用(DWDM)的測試設(shè)備。早期的光測試儀器大部分在電測試儀器前添加光轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，例如Tektronix公司的數(shù)字取樣示波器TD68000，本身具有50GHz的電學(xué)等效帶寬，添加光電附件后光學(xué)帶寬變?yōu)?0GHz，可用于光元件和光集成電路的研發(fā);添加時域反射附件后又可構(gòu)成光時域反射計，可用于光纖鏈路的光信號完整性測試;配備一些專用軟件、光源和分光器等構(gòu)成光通信測試系統(tǒng)(型號改為CSA8000)，可用于DWDM的測試。利用類似的辦法，電學(xué)的頻譜分析儀亦可構(gòu)成光譜分析儀。DWDM工作波段是1530~1565nm。在35nm通帶內(nèi)可傳送8、16個或更多的波長，構(gòu)成全球性的光纖網(wǎng)絡(luò)，相應(yīng)的光放大器(如摻餌光纖放大器)、光轉(zhuǎn)換器(如微機(jī)電的鏡陣列)、光復(fù)用器(如衍射光柵)、光電集成電路(如光收發(fā)器)等純光學(xué)部件的問世，使得光纖網(wǎng)絡(luò)測試儀器從發(fā)射、傳輸、接收的全面考慮進(jìn)行設(shè)計，制成以光學(xué)部件為主的測試儀器，例如采用衍射光柵構(gòu)成的光譜分析儀，使波長分辨率達(dá)到10~20pm，并能在850、1300、1500nm的波段內(nèi)測量單個載波功率、通道波長、通道間隔、總功率以及串?dāng)_等特性。光通信測試儀器的供應(yīng)商中以Agilent和Anritsu公司的產(chǎn)品最多，指標(biāo)也較高。由于光通信測試儀器的特殊性，目前仍以臺式儀器為主流產(chǎn)品。



　　光通信系統(tǒng)的測試是指系統(tǒng)網(wǎng)元已按設(shè)計要求在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)或模擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)連接構(gòu)成系統(tǒng)的測試，它包括設(shè)備之間互連互通的測試、設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)之間的互通測試、網(wǎng)管功能實(shí)現(xiàn)的測試、業(yè)務(wù)互通測試等。系統(tǒng)在實(shí)際或模擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行試驗(yàn)時不可避免地會存在傳輸損傷，這些傳輸損傷是否影響整個系統(tǒng)的正常工作是衡量系統(tǒng)質(zhì)量的依據(jù)，此時系統(tǒng)的誤碼性能、抖動性能、漂移性能(SDH特有)是測試系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標(biāo)，其中誤·碼率是數(shù)字傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)，也是最常用的測試指標(biāo)，定時抖動是數(shù)字傳輸設(shè)備的一項(xiàng)主技術(shù)指標(biāo)。



　　網(wǎng)絡(luò)測試



　　隨著網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模及復(fù)雜性越來越大，各種業(yè)務(wù)的數(shù)量急劇增加，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理和維護(hù)(OAM)的成本越來越高。降低成本的根本出路是使網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化和自動化。這種標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)管系統(tǒng)意味著接口的標(biāo)準(zhǔn)化、體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備方便地和網(wǎng)管系統(tǒng)相連。網(wǎng)管應(yīng)具有以下功能:性能管理、故障及維護(hù)管理、配置管理、帳目管理和安全管理等。網(wǎng)管系統(tǒng)的測試也屬于軟件測試的范疇，它包括實(shí)現(xiàn)功能測試、信息模型測試、標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議測試等。在網(wǎng)絡(luò)的研制開發(fā)、工程安裝和日常維護(hù)檢測中都需要用到網(wǎng)絡(luò)測試儀。主要的網(wǎng)絡(luò)測試儀有局域網(wǎng)測試儀、廣域網(wǎng)測試儀以及協(xié)議分析儀。這些儀器都能對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測和管理，測試網(wǎng)絡(luò)任何點(diǎn)的流量數(shù)據(jù)，測試各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如路由器、交換機(jī)、工作站的性能。但局域網(wǎng)測試儀只能測試以太網(wǎng)和ATM網(wǎng)，而協(xié)議分析儀有不同的接口適配器和支持包括幀中繼、X.25、ISDN、ATM、DXT等各種廣域網(wǎng)協(xié)議，既可用于測試局域網(wǎng)，又可用于廣域網(wǎng)和ATM等多種網(wǎng)絡(luò)測試。



　　光纖主干網(wǎng)，性能測量包括數(shù)據(jù)速率，鏈路利用率、流量特性、誤碼條件等內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)測試儀有數(shù)據(jù)濾波器，以檢測特殊的命令和響應(yīng)，提供可選觸發(fā)條件，以避免在高速運(yùn)行條件下，磁盤上存放了太多的元用數(shù)據(jù)。在正常運(yùn)行下主要通過誤碼率監(jiān)測未檢查網(wǎng)絡(luò)的完整性，以評定光電連接是否正常。如果誤碼超出規(guī)定值，首先要檢查機(jī)械電氣連接和電子器件。如果網(wǎng)絡(luò)完整性是好的，網(wǎng)絡(luò)過載也會導(dǎo)致傳輸延遲和響應(yīng)變慢以至造成誤碼突然增加，要使用相應(yīng)專家診斷軟件進(jìn)行分析以正確定位網(wǎng)絡(luò)故障。網(wǎng)絡(luò)測試儀正在向多功能、小型化發(fā)展，以便現(xiàn)場施工和運(yùn)行維修使用。



　　發(fā)展趨勢



　　今后的通信測量所包含的內(nèi)容是不斷發(fā)展和變化的。隨著光纖通信、移動通信和數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，近年來以測量通信系統(tǒng)參數(shù)為目的的各種分析儀表相繼出現(xiàn)，以滿足通信設(shè)備的需求。這些儀表的共同特點(diǎn)是測量通信系統(tǒng)的主要表征系統(tǒng)指標(biāo)的基本參數(shù)，同時將這些參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算處理、分析，給出通信系統(tǒng)需要的指標(biāo)參數(shù)，這樣參數(shù)測量將由基本測量向系統(tǒng)測量方向發(fā)展。通信設(shè)備的制造廠商和通信設(shè)備的運(yùn)營維護(hù)部門，他們關(guān)心的是技術(shù)規(guī)范要求指標(biāo)的合格與不合格，而不關(guān)心指標(biāo)量的大小，測試的過程是自動按程序進(jìn)行。這類儀表是人們先按技術(shù)規(guī)范要求的指標(biāo)范圍輸入到鍵盤程序中，測試符合規(guī)范書的要求則給出合格產(chǎn)品，予以通過，因此測量將由自動化向智能化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)自動化測量除省時、省力外，還可減少測量過程中人為的誤差。由于通信系統(tǒng)的國際化，為保證其通信的互聯(lián)，要求網(wǎng)絡(luò)間接口必須按標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)間的信令必須一致，才能使傳輸?shù)男畔?語言、數(shù)據(jù)、圖像)滿足質(zhì)量要求。這樣就要求通信測量儀表的測試項(xiàng)目、指標(biāo)參量、測試方法嚴(yán)格按ITU-T、ITU-R建議標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，世界各通信儀表公司、工廠都按ITU的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)。各儀表公司產(chǎn)品的差異性主要表現(xiàn)在:儀表生產(chǎn)的系列完整性;儀表智能軟件編輯的程序;儀表采用的專用芯片(ASIC)設(shè)計;儀表的專門工藝等差異，因此，世界各儀表公司技術(shù)競爭焦點(diǎn)是軟件工程和專用芯片的競爭。




摘自　我要儀器網(wǎng)