Тестирование двухрежимного цифрового мобильного терминала связи с одновременным ожиданием TD-SCDMA/G

Тестирование двухрежимного цифрового мобильного терминала связи с одновременным ожиданием TD-SCDMA/GSM(GPRS)

Введение
Современные мобильные терминалы часто поддерживают работу в сетях различных поколений и стандартов. Особый интерес представляют двухрежимные устройства, способные одновременно находиться в состоянии ожидания (idle mode) в сетях TD-SCDMA (3G) и GSM/GPRS (2G). Эта функциональность критически важна для обеспечения бесперебойной связи, особенно в условиях неравномерного покрытия разных сетей. Данная статья описывает ключевые аспекты испытаний таких терминалов, фокусируясь на объектах, области, методах и необходимом оборудовании.

1. Объекты испытаний
Основным объектом испытаний является сам двухрежимный цифровой мобильный терминал связи (Dual-Mode Digital Mobile Terminal - DMDMT). Конкретно тестируются следующие его подсистемы и функции:

1. Радиомодуль (RF Front-end): Способность работать на частотах, выделенных для TD-SCDMA (например, диапазон B34, B39) и GSM/GPRS (900 МГц, 1800 МГц).
2. Протокольный стек (Protocol Stack): Корректная реализация протоколов слоев L1 (физический), L2 (канальный) и L3 (сетевой) для обоих стандартов (TD-SCDMA и GSM/GPRS), включая процедуры установления и поддержания соединения.
3. Блок управления режимами (Dual Standby Control Unit): Алгоритмы выбора и переключения между сетями, приоритезации, обработки системной информации (SI) от обеих сетей.
4. Функция одновременного ожидания (Simultaneous Dual Standby - SDS): Способность терминала:
   • Поддерживать регистрацию (camp) в ячейке TD-SCDMA и ячейке GSM/GPRS одновременно.
   • Мониторить пейджинговые каналы (Paging Channel - PCH в TD-SCDMA, Paging Channel в GSM) обеих сетей.
   • Корректно реагировать на входящие вызовы или пакетные данные по любой из сетей.
   • Осуществлять исходящие вызовы/передачу данных через выбранную сеть согласно приоритетам и настройкам.
5. Алгоритмы переключения (Cell Reselection/Handover): Поведение терминала при изменении условий радиосвязи (ухудшение/улучшение уровня сигнала) в одной или обеих сетях.
6. Источник питания и управление энергопотреблением (Power Management): Влияние режима SDS на время автономной работы терминала.

2. Область испытаний
Испытания охватывают три основные группы проверок:

1. Радиочастотные (RF) характеристики в каждом режиме:

   • Чувствительность приемника (Receiver Sensitivity) для TD-SCDMA и GSM (на разных каналах, с различными моделями замираний).
   • Максимальная выходная мощность передатчика (Maximum Output Power) и управление мощностью (Power Control) в каждом стандарте.
   • Спектральная маска передатчика (Transmit Spectrum Mask), модуляционная точность (EVM для TD-SCDMA, Phase Error/ Frequency Error для GSM), паразитные излучения (Spurious Emissions).
   • Блокирование приемника (Receiver Blocking), интермодуляционные характеристики (Intermodulation).

2. Функциональность взаимодействия и одновременного ожидания (Dual Standby):

   • Регистрация и поддержание состояния ожидания: Корректность процедур поиска сети (Network Search), выбора ячейки (Cell Selection), регистрации (Location Registration/Update) и поддержания состояния ожидания в обеих сетях одновременно.
   • Обработка пейджинга: Способность надежно обнаруживать пейджинговые сообщения от сети TD-SCDMA при активном ожидании в GSM, и наоборот.
   • Реакция на входящий вызов/сессию данных: Корректное оповещение пользователя и установление соединения при вызове/data session через сеть, от которой пришел пейджинг, с корректным приостановлением мониторинга второй сети на время сессии.
   • Исходящие вызовы/сессии данных: Корректная инициализация исходящего соединения через выбранную сеть (автоматически или по выбору пользователя) с учетом состояния SDS.
   • Перевыбор ячейки (Cell Reselection) в режиме ожидания: Корректность алгоритмов перевыбора ячейки внутри одной технологии (например, в пределах GSM) и между технологиями (например, ухудшение сигнала GSM при хорошем TD-SCDMA и наоборот) с сохранением состояния SDS.
   • Прерывание сессии при смене сети: Поведение при завершении активной сессии в одной сети – должно происходить плавное возвращение к одновременному ожиданию в обеих.
   • Работа с USIM/SIM картой: Корректное взаимодействие с картой в условиях одновременной регистрации в двух сетях.

3. Производительность и стабильность:

   • Стабильность работы: Длительные тесты на удержание состояния SDS без сбоев регистрации или ложных пропусков пейджинга.
   • Влияние на время автономной работы: Сравнение потребления тока в режиме SDS с потреблением в режиме ожидания только одной сети.
   • Устойчивость к помехам: Работа SDS в условиях преднамеренных помех на частотах соседних каналов или блокирования.

3. Методы испытаний
Испытания проводятся преимущественно в контролируемых лабораторных условиях с использованием специализированного оборудования (см. раздел 4):

1. Тестирование RF-параметров: Выполняется согласно стандартизированным методикам (3GPP TS 34.121 для UMTS/TD-SCDMA, TS 51.010-1 для GSM), с использованием тестовых установок и калиброванных измерительных приборов. Измерения проводятся отдельно для каждого радиоинтерфейса при активной работе терминала только в одном конкретном режиме. Для проверки влияния второго режима на RF-параметры первого могут проводиться дополнительные измерения при активном фоновом сканировании или попытке регистрации во втором режиме.
2. Функциональное тестирование SDS: Основной метод - создание реалистичной тестовой среды с использованием двух или более сетевых симуляторов (сетевое оборудование эмуляции), представляющих сети TD-SCDMA и GSM/GPRS. Методы включают:
   • Сценарии регистрации: Последовательная и одновременная подача сигналов от обеих сетей, проверка успешности и стабильности регистрации в обоих режимах ожидания.
   • Тесты пейджинга: Генерация пейджинговых сообщений от каждой сети по очереди и одновременно, проверка корректности оповещения терминала и времени реакции. Особое внимание – проверке надежности приема пейджинга от "фоновой" сети.
   • Тесты входящих вызовов/сессий: Имитация входящего вызова или PDP Context Activation Request из одной сети при активном состоянии ожидания в обеих. Проверка корректности установления соединения, поведения интерфейса пользователя и приостановки мониторинга второй сети.
   • Тесты исходящих вызовов/сессий: Инициирование вызова/сессии пользователем через терминал при активном SDS. Проверка выбора правильной сети (согласно настройкам/приоритетам) и корректности установления соединения.
   • Тесты перевыбора ячейки/сети: Изменение параметров сигнала (уровень, качество) от одной или обеих сетей на симуляторах, наблюдение за логикой и корректностью перевыбора терминалом ячейки (внутристандарт или межстандарт) с сохранением или восстановлением состояния SDS.
   • Тесты завершения сессии: Завершение активного соединения в одной сети и проверка автоматического возврата терминала в состояние одновременного ожидания в обеих сетях.
   • Длительные стабильностные тесты: Проведение вышеуказанных сценариев в течение продолжительного времени (часы, сутки) для выявления скрытых сбоев или утечек памяти.
3. Тестирование энергопотребления: Измерение тока потребления терминала с помощью прецизионного анализатора питания в различных сценариях:
   • Ожидание только в GSM.
   • Ожидание только в TD-SCDMA.
   • Одновременное ожидание в TD-SCDMA и GSM.
   • Активный вызов/передача данных в каждой сети при активном SDS.
     Сравнение полученных значений для оценки накладных расходов режима SDS.

4. Испытательное оборудование
Для проведения комплексных испытаний требуется следующее оборудование:

1. Сетевое оборудование эмуляции (Сетевая система моделирования):
   • Симулятор базовой станции TD-SCDMA: Способный эмулировать ключевые функции Node B и RNC, генерировать и анализировать сигналы TD-SCDMA, поддерживать состояния ожидания и активные сессии, изменять параметры радиоканала (уровень, замирания).
   • Симулятор базовой станции GSM/GPRS: Способный эмулировать ключевые функции BTS и BSC, генерировать и анализировать сигналы GSM (Voice, GPRS), поддерживать состояния ожидания и активные сессии, изменять параметры радиоканала.
   • Система управления тестами: ПО для создания сложных сценариев тестирования SDS, синхронизации работы двух симуляторов, автоматизации выполнения тестовых последовательностей и сбора логов/результатов.
2. Радиочастотное измерительное оборудование:
   • Векторный анализатор сигналов (VSA): Для детального анализа параметров передаваемого сигнала терминала (маска спектра, EVM, мощность, частотная ошибка) в каждом стандарте.
   • Векторный генератор сигналов (VSG): Для генерации высокоточных тестовых сигналов TD-SCDMA и GSM с возможностью добавления замираний и помех для проверки приемника терминала.
   • Анализатор спектра (SA): Для общего анализа спектра выходного сигнала терминала и измерения паразитных излучений.
   • Калиброванные аттенюаторы и сумматоры сигналов: Для управления уровнями сигналов и объединения сигналов от разных симуляторов/VSG перед подачей на терминал.
3. Оборудование для контроля питания:
   • Прецизионный анализатор источника питания (Source Measure Unit - SMU) или анализатор тока: Для точного измерения тока потребления терминала в различных режимах работы с высоким разрешением по времени.
4. Вспомогательное оборудование:
   • Экранированная испытательная камера (RF Shielded Chamber): Для изоляции тестовой установки от внешних радиопомех и обеспечения воспроизводимых условий измерений.
   • Фиксирующее устройство терминала: Для надежного позиционирования терминала относительно тестовых антенн внутри камеры.
   • Контрольный компьютер: Для управления всем измерительным комплексом, запуска тестов, сбора и анализа данных.

Заключение
Тестирование двухрежимных терминалов с функцией одновременного ожидания TD-SCDMA/GSM(GPRS) представляет собой комплексную задачу, требующую глубокого понимания обоих стандартов связи и их взаимодействия. Ключевыми аспектами являются проверка корректности алгоритмов управления режимами, надежности приема пейджинга в условиях конкуренции за ресурсы терминала, стабильности работы и приемлемого влияния на энергопотребление. Проведение таких испытаний возможно только с использованием современного специализированного оборудования, позволяющего точно моделировать радиочастотную среду и поведение сетей обоих стандартов в контролируемых условиях лаборатории. Успешное прохождение всех этапов тестирования гарантирует, что терминал будет обеспечивать пользователю надежную связь и плавное взаимодействие с инфраструктурой разнородных сетей.