Тестирование мобильной станции TD-SCDMA цифровой сотовой связи

Тестирование мобильной станции TD-SCDMA цифровой сотовой связи

Внедрение и поддержание работоспособности сетей мобильной связи стандарта TD-SCDMA требует тщательной проверки ключевого элемента инфраструктуры – мобильной станции (NodeB или базовой станции). Тестирование гарантирует соответствие оборудования техническим требованиям стандарта, правильное функционирование во всех режимах работы, стабильность и качество предоставляемых услуг. Процесс испытаний охватывает несколько критически важных аспектов.

1. Объекты испытаний

Основным объектом испытаний является сама мобильная станция (NodeB) TD-SCDMA, включая все ее основные подсистемы:

• Радиочастотный блок (RRU - Remote Radio Unit): Отвечает за передачу и прием радиосигналов на воздушном интерфейсе. Испытываются передатчики, приемники, усилители мощности, фильтры.
• Базовый блок (BBU - BaseBand Unit): Обрабатывает цифровые сигналы, реализует протоколы уровня 1 (физический) и частично уровня 2 (канальный). Испытываются модули цифровой обработки сигналов (DSP), управляющие процессоры, синхронизация.
• Антенные системы: Особое внимание уделяется системам с адаптивными антенными решетками (Smart Antennas), являющимися ключевой особенностью TD-SCDMA. Проверяется формирование диаграмм направленности, алгоритмы beamforming.
• Интерфейсы: Физические и логические интерфейсы для подключения к сети (Iub - к контроллеру RNC, CPRI/OBSAI - между BBU и RRU, синхронизация (часто GPS/ГЛОНАСС или синхросеть)).
• Программное обеспечение: Микропрограмма оборудования, управляющее ПО, алгоритмы обработки сигналов и управления ресурсами.
• Система синхронизации: Критичный компонент для TDD-систем, обеспечивающий точное временное выравнивание передач и приемов в соте.
• Система управления: Функции эксплуатации и технического обслуживания (OAM).

2. Области испытаний

Тестирование мобильной станции TD-SCDMA проводится в следующих ключевых областях:

• Радиочастотные (RF) параметры:
  • Мощность передатчика (максимальная, минимальная, динамическое управление).
  • Качество модуляции (EVM - Error Vector Magnitude, частота несущей, фазовый шум).
  • Маска спектра излучения и уровень внеполосных излучений (ACLR - Adjacent Channel Leakage Ratio, спектральная маска).
  • Чувствительность приемника и динамический диапазон.
  • Избирательность приемника (блокирование, интермодуляция).
  • Точность синхронизации (временное выравнивание для TDD).
  • Характеристики антенной системы (усиление, диаграммы направленности, параметры beamforming).
• Протокольное тестирование:
  • Корректность обработки сигналов физического уровня (кодирование/декодирование, модуляция/демодуляция, формирование кадров TDMA/TDD).
  • Соответствие протоколам управления радиоресурсами (RRM): установление/завершение вызовов, хэндоверы (особенно внутрисистемные и межчастотные), управление мощностью, управление пакетными сессиями (HSDPA для TD-SCDMA).
  • Реализация алгоритмов адаптивных антенных решеток на уровне протоколов.
  • Обработка сигналов измерения от пользовательских устройств (UE).
  • Корректность работы интерфейсов (Iub, контроль соединений CPRI/OBSAI).
• Тестирование производительности и устойчивости:
  • Максимальная емкость (количество поддерживаемых одновременных голосовых вызовов/пакетных сессий).
  • Пропускная способность данных (пиковая, средняя, в различных условиях канала).
  • Задержки (call setup time, пинг).
  • Стабильность работы под длительной нагрузкой (стресс-тестирование).
  • Устойчивость к сбоям и способность к восстановлению.
• Электромагнитная совместимость (ЭМС) и безопасность:
  • Устойчивость к внешним электромагнитным помехам.
  • Уровень создаваемых помех другим устройствам.
  • Соответствие требованиям безопасности (электрическая безопасность, уровни излучения).
• Функционал управления (OAM):
  • Корректность работы протоколов управления (например, на базе SNMP).
  • Возможности конфигурирования, мониторинга состояния, сбора статистики, генерации аварийных сообщений (alarms), дистанционного обновления ПО.

3. Методы испытаний

Применяются следующие основные методы:

• Лабораторное тестирование с использованием эмуляторов: Основной метод. Используются:
  • Эмуляторы сети (Core Network Emulator) и контроллера RNC: Для проверки протокольного стека и управления ресурсами через интерфейс Iub.
  • Калиброванные радиочастотные тестеры и анализаторы сигналов: Для точных измерений параметров передатчика и приемника (спектральные анализаторы, векторные анализаторы сигналов, измерители мощности).
  • Канальные эмуляторы: Для моделирования различных условий радиоканала (затухание, доплеровский сдвиг, многолучевое распространение, интерференция) и оценки производительности в реалистичных сценариях.
  • Эмуляторы пользовательских устройств (UE Emulator): Для генерации реалистичной нагрузки, эмуляции множества абонентов и их поведения (установка вызовов, передача данных, перемещение, хэндоверы).
  • Специализированные тестеры протоколов TD-SCDMA: Для глубокого анализа сообщений и поведения на уровне протоколов Iub и Uu (воздушный интерфейс).
• Автоматизированное тестирование: Использование скриптов и систем управления тестами для выполнения сложных многопоточных сценариев, нагрузочного и регрессионного тестирования. Критично для проверки производительности и надежности.
• Полевое тестирование: Проверка работы станции в реальной радиочастотной среде, взаимодействие с настоящими пользовательскими устройствами и соседними станциями, оценка реального покрытия и качества связи. Дополняет лабораторные испытания.
• Конформное тестирование (Conformance Testing): Проверка строгого соответствия оборудования требованиям спецификаций стандарта TD-SCDMA (3GPP для базовых функций, китайские спецификации CCSA для уникальных аспектов). Обычно проводится в аккредитованных лабораториях с использованием стандартизированных тестовых наборов TTCN-3.

4. Испытательное оборудование

Для проведения комплексных испытаний требуется широкий спектр специализированного оборудования:

• Векторный генератор сигналов (Vector Signal Generator - VSG): Для генерации эталонных и тестовых TD-SCDMA сигналов с заданными параметрами канала.
• Векторный анализатор сигналов (Vector Signal Analyzer - VSA): Для приема и детального анализа RF-параметров сигналов, передаваемых станцией (мощность, EVM, спектр, ACLR).
• Анализатор спектра (Spectrum Analyzer): Для измерения спектральных характеристик излучения.
• Измеритель мощности (Power Meter): Для точного измерения средней мощности сигнала.
• Канальный эмулятор (Channel Emulator): Для реалистичного моделирования условий распространения радиоволн.
• Эмулятор сети/контроллера RNC (Network/RNC Emulator): Для создания реалистичной сетевой среды и управления станцией через интерфейс Iub.
• Эмулятор пользовательских устройств (UE Emulator/Simulator): Для создания виртуальных абонентов и нагрузки на станцию, эмуляции различных сценариев взаимодействия.
• Тестер протоколов (Protocol Tester): Для анализа сообщений на интерфейсах (Iub, CPRI/OBSAI), отладки и верификации протокольных взаимодействий.
• Системы автоматизированного тестирования (Automated Test Systems): Комплексы на основе контроллеров (часто PXI-платформы) с программным обеспечением для управления всем оборудованием, выполнения тест-кейсов и генерации отчетов.
• Оборудование для тестирования ЭМС: Камеры (экранированные, реверберационные), генераторы помех, измерительные приемники.

Заключение

Тестирование мобильной станции TD-SCDMA – это сложный, многоэтапный процесс, требующий глубокого понимания стандарта, его особенностей (особенно TDD и Smart Antennas), и применения специализированного измерительного оборудования. Комплексная проверка по всем ключевым областям – радиочастотным параметрам, протоколам, производительности, устойчивости и управлению – является абсолютно необходимой для обеспечения качества, надежности и соответствия требованиям развертываемой сети. Только тщательное тестирование позволяет гарантировать, что базовые станции TD-SCDMA будут стабильно работать, обеспечивая абонентов высококачественными услугами связи.