3G终端场地测试

    作者：于力

    摘要本文从终端场地测试的具体分析为出发点，阐述了3G终端场地测试的重要意义。

    文章又从准入条件、测试内容、测试工具以及分析处理等方面，为今后3G终端场地测试的开展提出了合理化的建议。非凡是本文对于测试内容进行的类别划分，对于今后终端场地测试开展的思路拓展，将起到积极的作用。

    时至今日，3G这个词汇已经深入到通信行业中。无论是国外已经商用的3G网络，还是国内老百姓街头巷尾谈论的3G话题，都充分体现出3G的大势所趋。随着全球商用3G网络和用户数量稳步增加，不同品牌、款式各异的新型终端不断面世。可以说，在国际市场上，3G已经逐渐成为了目前全球通信市场上的主流。

    面对全球3G技术的不断成熟完善，我国为了能够将丰富多彩的3G世界呈现在中国用户面前，已经做出了大量的、长时间的预备。从2004年的3G网络技术试验，到如今正在如火如荼进行中的TD-SCDMA产业化专项试验，无疑都是为了3G能够在稳定、可靠的前提下服务于社会，在进行着不懈的努力。

    几年来国家组织的若干3G试验，从多个方面，对我国3G技术成熟度以及商用的可能性做了全面的考察和评估。这些方面包括网络容量/覆盖测试、终端射频测试、终端/网络设备互操作测试、终端场地测试、干扰测试等。其中，终端场地测试，对终端在实际网络中的表现，进行全面的测试，是对终端进行的，最贴近用户使用方式的测试内容。

    3G一旦商用，3G终端的入网测试也会随即开展。作为入网测试中，最贴近实际应用的终端场地测试，也必然得到有效的实施。本文拟在2G终端场地测试经验基础上，结合3G技术试验场地测试情况，对今后3G终端入网测试中必不可少的场地测试部分展开分析和提出建议。

    1、概述

    作为终端市场准入测试中必要的一环，终端场地测试（也称为终端网络兼容性测试和终端网络互操作测试），历来备受关注。因为终端场地测试最贴近实际的应用环节，最能体现终端在用户手中的可用性、易用性，兼容性、稳定性的情况。场地测试的结果，往往同用户满足程度反馈有很大的联系。

    从国际通信市场来看，入网场地测试的实施方分为以下3种。

    （1）运营商实施；

    （2）第三方实验室实施；

    （3）终端生产方实施。

    其中，前两种实施方式是目前国际比较通行的方式。二者的实施方虽然有所区别，但实施内容和流程基本类似。

    终端入网测试包括型号核准测试、安全测试、射频/协议一致性测试、场地测试几个方面。场地测试与其他几个测试相比，其灵活性更大，涉及面更广。这是由场地测试的性质决定的。场地测试要考虑到所有终端的功能，这包括基本功能、性能以及附加功能。所以场地测试也是所有这些测试中，不同运营商之间差异最大的一类测试。

    科学地设计场地测试的实施方式、内容和力度，应该综合考虑到网络运营的多种因素，这些因素可能包括场地测试投入因素、用户因素、技术因素、业务多样性因素等。其中，用户因素还可能包括用户规模、用户结构组成、用户使用习惯等多个内容。在场地测试规划中，应注重考虑以上几个方面，避免过度投入人力物力，造成资源浪费。

    2、准入条件

    场地测试作为入网测试最贴近用户使用的一环，必然具备一定的准入条件。一般来讲，国际通行的场地测试准入条件是完成了射频一致性测试和协议一致性测试。

    这里面蕴涵两方面内容。

    首先，完成了射频一致性测试，标志着终端在基本物理层的性能方面，可以满足网络的实际应用。可以说，射频测试是一切的基本。

    第二，协议一致性测试的完成，表明终端已经从协议符合性方面，达到了一定的水平和能力，具备“可以在实际网络中正常运作”的可能性。

    另外，终端场地测试过程中，要求能够实时对终端进行监测和控制，故终端必须能够支持监测工具。

    3、测试内容

    综合目前国内、国际的场地测试内容，基本上应包括以下3个部分内容。

    （1）信令测试部分；

    （2）性能测试部分；

    （3）业务测试部分。

    3.1信令测试部分

    经过了协议一致性测试，终端具备了基本的“正常运作”的可能性，但考虑到实际网络究竟不同于进行协议一致性测试的测试设备，在一些协议的操作流程，一些定时器的设置等方面，会存在一定的差异。这些差异即使在标准要求范围内，也有可能对终端的实际运作造成一定的影响。这就需要对终端在实际网络中的协议符合性进行进一步的测试。

    信令测试部分的测试集应涉及到所有在场地环境下可以进行的所有信令流程，同时还要考虑到测试的可实施性。

    信令测试部分一般包括以下内容：基本空中接口测试、切换测试、功控测试、主叫功能测试、短消息测试、电路域业务测试、分组域业务测试。假如需要，还应考虑加入并发业务等非凡过程。

    信令测试部分的内容与信令一致性测试大体相似。关注点主要在于实际网络所能提供的网络环境的信令流程运作。其具体测试项目，可以参考信令一致性测试项目集合，从中选择项目。项目的选择要考虑到特定项目是否有必要执行，还要考虑到是否适于进行。假如项目面过广过细，从而成了信令一致性的重复测试，必然造成有些非必要项目的无谓测试；假如项目过少，又失去了场地测试的重要意义。项目的选择，要参考以下原则。

    （1）选择典型业务的要害流程，例如主叫、被叫、短消息等；

    （2）选择涉及安全的流程，例如鉴权、加密、信令完整性保护等；

    （3）选择实际网络或目标商用网络中的必要功能，例如cdma1x网络的数据业务和语音业务交互，以及WCDMA网络的并发业务等；

    （4）选择其它必要功能，例如必要的漫游功能、GPS功能等。

    3.2性能测试部分

    在用户实际使用中，终端的性能表现是很重要的一点。场地测试的性能测试部分，就是用来检验终端性能表现的。

    性能测试部分包括以下内容：切换性能测试、呼叫性能测试、业务保持能力测试、大量业务交互性能测试等。

    切换性能指在特定的切换区域，多次进行切换，取得切换成功率结论的测试；呼叫性能测试指电路域或者分组域呼叫主叫和被叫的成功率；业务保持能力指在长时间电路域业务或分组域业务保持时的工作状态测试；大量业务交互性能指不同业务在大量进行时的压力测试。

    性能测试部分是信令测试部分的延伸，是终端可靠性的保障。

    性能测试的实施需要做大量的事前预备工作。例如切换环境的选择、大业务量呼叫的工具支持等。同时，测后的数据分析也是非常重要的一个环节。

    性能测试的结论，基本上都以百分比的形式体现出来，可以很直观的给出性能状况。而如何界定性能测试的结果是否满足要求，是一个值得讨论的课题。作为实施方，运营商实验室或者第三方实验室必须考虑被测网络状况、终端能力水平、运营网络的运营要求等多方面因素，才能制定判决标准。

    一般来说，在正式测试前，可以考虑用一款比较稳定的，多方公认的参考终端，按照既定测试方式严格实施，得出参考数据，再经仔细讨论后，确定判决标准。

    由于性能测试结论的特点，严格的讲，应考虑致信概率的因素，对结果进行科学的数学分析。

    3.3业务测试部分

    信令测试和性能测试都针对终端本身的基础能力和性能进行测试，而我们知道，3G最大的卖点在于它所承载的多种多样的功能和业务。为了让用户能够得到切实好用而稳定的业务运作，换句话说，为了让运营商能够以更平稳安全合理的多种业务运作取得更多用户的青睐，场地测试的业务测试显然是一个必然。

    业务测试的实施内容依据运营网络承载的不同功能和业务所确定。一般来说，也应当按照前文的理念，划分为实现性测试和性能性测试两个方面分别分段进行。

    按照业务功能承载体的不同，例如短信承载、电路域承载、分组域承载，可以对测试进行划分；还可按照高中低端终端的用户定位，对于某级别终端进行分级、分层次的测试划分。

    业务测试方面的测试计划，可能会随着网络的发展，出现很多变化，因此这也是场地测试中，最需要投入精力来开创和维护的部分。但是，随着3G的到来，承载功能、业务逐渐成为吸引用户的最主要因素之一，在这方面的一定程度的大力投入，是有很重要的现实意义和发展意义的。

    4、测试工具

    为了进行场地测试情况的结论分析，场地测试的信令监测、信令采集很重要。场地测试的开展场所不同于实验室测试，其信令监测、采集有其非凡性。场地测试过程中应用到的测试仪表一般分为两大方面。

    第一方面是测试实施工具。

    测试实施工具也就是进行场地测试时所要用到的核心的监测工具，包括扫频仪、GPS定位、地图辅助分析、以及最重要的监测软件。

    另一方面是测试辅助工具。

    测试辅助工具包括所有支撑场地测试的设备、设施，也包括所有为场地测试做预备工作的所有材料。

    下面从两大方面分别予以分析和介绍。

    4.1测试实施工具

    路测软件是安装在笔记本电脑上的，专业的信令采集、分析软件。图1是一种典型的路测软件的结构示意图。

    图1  一种典型的路测软件

    路测软件的核心是安装在笔记本电脑上的测试软件。另外还包括通过标准串行接口或USB接口模拟的串行接口与测试终端相连的套件，为了提高测试的效率，目前很多路测软件都可以支持同时带动多个测试终端进行测试。此外，一个参考终端，一个GPS天线用于记录GPS卫星定位系统参数，一个扫频仪用于进行实时网络前向参数和网络状况分析，这些都是必备的组成部分。

    4.1.1测试软件

    测试软件肩负着重要的核心作用，它的作用包括如下。

    （1）对测试终端的信令采集和预分析；

    （2）对参考设备，如GPS天线、扫频仪的监控和数据采集存储；

    （3）对测试过程的指导控制。

    4.1.2扫频仪

    扫频仪是专用的场地测试仪表，用于采集、分析通信网络前向信道的数据，对网络状况进行记录分析。扫频仪一般都是一台专门的仪表，具备独立的接收机，数据转换装置等，可直接将空口采集来的数据进行储存或者传输给测试软件。

    某些测试终端、参考终端，可能具备部分扫频仪的功能，可以作为扫频仪使用。

    扫频仪的优势是信令采集比较全面而且完整，同时由于仪表的功能一般都比较强大，可以在进行信令采集的过程中，进行初步的分析和处理，这为后期处理减轻了负担。扫频仪的工作原理与实际终端很像，所以同时也可以在一定意义上作为参考终端使用。

    4.1.3参考终端

    参考终端是一部经过了严格的检验，可以认为其表现相对比较标准的终端。在测试过程中，它起到参照物的效果。参考终端的选择必须慎之又慎，以免影响了测试结果的公证性。

    用测试终端与参考终端进行比对，似乎是一种很可行，很简便的判别方式。但是实际上，这需要建立在参考终端的高度可信基础上。

    为了让参考终端持续高度可信，对参考终端的整个应用环节都必需予以控制。包括参考终端的选择、使用、维护，以及对参考终端定期必须进行的核查，以验证其始终工作在稳定的可靠的状态中。

    但是，作为一个科学的场地测试实施，参考终端是一个必不可少的因素。

    4.1.4其它形式的测试系统

    上面提到的“扫频仪+测试软件+GPS”的场地测试系统模式，是目前比较流行的。其实，还有其他一些模式，例如参考终端形式的测试系统。

    早期有部分场地测试系统，就是这种以一款参考终端作为核心部件构筑起来的。其代表是爱立信公司的TEMS系列以及RS公司的9951系统。参考终端的优势是其最接近实际终端的工作情况，同时其情况比较稳定，采集的信令消息也比较完整。

    但随着3G的来临，通信系统越来越复杂，终端的种类越来越多，功能多样性越来越复杂，在同一承载上，还有很多可能发展起来的新功能、新业务。使用某款终端作为参考终端形成测试系统，往往跟不上如此日新月异的技术发展。因此目前以参考终端作为模式的测试系统，也渐渐失去了很多市场占有率。

    4.2测试辅助工具

    测试辅助工具包括两个方面，测试条件预备工具和测试环境保证工具。

    4.2.1测试条件预备工具

    这里的预备工具是指为了在实际网络中寻找特定的测试条件所需要用到的仪表、工具等。一般来说，需要使用全套路测软件以及后台分析工具。有时还需要网络侧的基站、核心网的数据支持。

    4.2.2测试环境保证工具

    场地测试从实施方式来分，一般分为定点测试和移动测试两种。

    定点测试环境比较轻易控制和维护。移动测试环境，则需要投入一定的人力物力来营造。包括测试车、不间断电源、测试路线等。

    综上所述，对于今后开展的3G终端场地测试，应当将对场地测试的实际需要仔细斟酌。以路测软件为主，参考终端为参考，扫频仪为辅助分析，是比较全面且可行的方案。

    5、分析和处理

    场地测试中最后一个重要步骤是数据采集后的分析和处理。这部分内容可以划分为数据后期统计处理和故障分析两部分。

    后期统计处理主要针对前文提到的性能测试部分。终端电路域、分组域呼叫的主、被叫成功率、建立时间，切换成功率，并发业务成功率等，都需要进行统计工作。有时统计工作需要由人手动来进行，某些测试软件也支持对数据的后期系统分析。依据终端取得的数据，软件直接给出建议性结论，供测试人员参考。

    故障分析对于场地测试的信令、性能以及业务3个部分都是必要的。主要目的是在终端出现异常情况时，尽可能排除网络侧的影响，实现故障定位。例如在进行长时间通话保持性能测试时，终端出现掉话，应对当时的基站信号强度做回放分析，假如当时的网络信号强度不足以支持通话，应在结论中予以说明，并对测试终端重新进行测试，并且避免在该地点重复测试。定位的准确与否，是终端能否通过测试的重要因素，必须谨慎进行。目前大多数路测软件，都可以通过对测试过程的监测、分析，给出一些参考性意见。

    随着统计处理以及故障分析的完成，一款终端也许被判决走入测试失败流程，或者走入测试通过流程。

    6、结束语

    3G的兴起，多彩的业务应用是要害，而业务应用则离不开稳定可靠的终端的支持。从世界范围内已经实现3G商用的运营商来看，多样的业务应用和质优价廉的通信资费是推动3G产业发展的两大重点。为了让最终用户能够切实的体会到3G多种业务的魅力，得到最优化的业务服务质量，从用户角度出发进行相应的兼容性测试，非凡是在实际商用网络上进行全面可靠的场地测试，是一个可行而且必须的过程。

    场地测试最贴近用户使用，换言之，就是最可能反映出终端进入实际应用后可能出现的问题。

    从3G技术试验阶段乃至今天TD-SCDMA产业化专项测试的终端场地测试可以看到，目前3G终端的总体情况尚佳，但还有这样那样的问题有待进一步解决，终端的整体稳定性和可靠性还需进一步提高。

    随着我国3G时代的来临，3G终端经过不懈的努力和发展，稳定性和成熟性将进一步得到巩固，为3G的产业发展带来前所未有的动力和支持。