Испытания оборудования мобильной станции цифровой сотовой сети связи с TDMA

Испытания оборудования мобильной станции цифровой сотовой сети связи с TDMA

Введение
Внедрение и эксплуатация современной цифровой сотовой связи, использующей множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA), требует тщательной проверки работоспособности и соответствия требованиям всех компонентов сети. Ключевым элементом инфраструктуры является мобильная станция (МС), включающая базовое оборудование и абонентские терминалы. Проведение комплекса испытаний такого оборудования гарантирует его надежность, качество связи, эффективное использование спектра и соответствие нормативным документам. В данной статье рассматриваются основные аспекты испытаний оборудования мобильной станции TDMA-сети.

1. Объекты испытаний

Объектами испытаний в рамках мобильной станции цифровой сотовой сети TDMA являются:

1. Базовые приемопередающие станции (BTS - Base Transceiver Station):

   • Радиомодули (TRX - Transceiver Modules): Отдельные передатчики и приемники.
   • Комбайнеры и дуплексеры: Устройства для сложения мощностей передатчиков и разделения приема/передачи на одной антенне.
   • Антенные системы: Антенны, фидерные тракты, мачтовые усилители (при наличии).
   • Контроллер базовых станций (BSC - Base Station Controller): Функциональный блок, управляющий группой BTS (хотя BSC часто выносится за пределы чисто "мобильной станции", его взаимодействие с BTS критично и тестируется совместно).
   • Системы синхронизации и тактовой частоты: Источники синхросигналов для обеспечения точного временного разделения каналов TDMA.
   • Интерфейсное оборудование: Устройства подключения к транспортной сети (E1/T1, Ethernet и т.д.).
   • Системы электропитания и резервирования: Блоки питания, аккумуляторные батареи, контроллеры заряда.
   • Системы охлаждения и контроля окружающей среды (для контейнерных/уличных исполнений).

2. Подвижные станции (MS - Mobile Station) / Абонентские терминалы:

   • Мобильные телефоны, смартфоны, модемы, терминалы данных.
   • Радиомодули абонентских устройств.
   • Антенные системы терминалов.
   • Функциональное ПО и алгоритмы работы в сети TDMA (регистрация, хэндовер, управление мощностью и т.д.).

2. Область испытаний

Испытания охватывают различные этапы жизненного цикла оборудования и проводятся в нескольких ключевых областях:

1. Лабораторные (Заводские / Типовые) испытания:

   • Проверка на соответствие техническим условиям (ТУ) и стандартам (ETSI, 3GPP, национальным нормам).
   • Детальные измерения электрических и радиотехнических параметров в контролируемых условиях.
   • Проверка устойчивости к климатическим и механическим воздействиям (температура, влажность, вибрация, удары).
   • Тестирование электромагнитной совместимости (ЭМС) на излучение и помехоустойчивость.
   • Проверка алгоритмов работы, протоколов сигнализации в изолированной среде.

2. Полевые испытания (Натурные):

   • Проверка работоспособности оборудования после инсталляции на реальном объекте.
   • Измерение параметров радиочастотного сигнала (уровень, качество) в зоне покрытия сектора БС.
   • Оценка качества передачи речи и данных в реальных условиях распространения радиоволн (замирания, интерференция, эффект Доплера).
   • Тестирование процедур установления и поддержания соединения (вызов, ответ, завершение).
   • Проверка процедуры хэндовера (передачи обслуживания) между соседними сотами/секторами.
   • Оценка взаимодействия оборудования разных производителей (при необходимости).
   • Проверка работы систем резервирования и управления.

3. Приемо-сдаточные и Эксплуатационные испытания:

   • Комплексная проверка после монтажа и настройки перед вводом в коммерческую эксплуатацию.
   • Периодические проверки в процессе эксплуатации для контроля деградации параметров и прогнозирования отказов.
   • Тестирование после ремонта или модернизации оборудования.
   • Оценка влияния изменений конфигурации сети.

3. Методы испытаний

Основные методы испытаний включают:

1. Радиотехнические измерения:

   • Мощность передатчика: Средняя мощность, пиковая мощность, динамический диапазон управления мощностью, временная маска излучения (включая переходные процессы в слотах TDMA).
   • Качество модуляции: Ошибка вектора модуляции (EVM), частотная ошибка, ошибка по фазе, внеполосные излучения (спектральная маска).
   • Чувствительность приемника: Статическая чувствительность, чувствительность в условиях интерференции (C/I, C/A блокирование, интермодуляция), динамический диапазон.
   • Точность синхронизации: Стабильность синхросигналов БС, синхронизация МС по сигналам БС (Timing Advance).
   • Коэффициент стоячей волны (КСВ) фидерного тракта.

2. Функциональное тестирование (Сигнализация и Управление):

   • Тестирование протоколов стека (L1, L2, L3) с помощью анализаторов протоколов.
   • Проверка процедур: регистрация в сети, аутентификация, установление вызова (Mobile Originated, Mobile Terminated), эстафетная передача (Handover), кодирование речи, передача данных SMS/USSD/GPRS (если поддерживается).
   • Тестирование управления мощностью (Uplink/Downlink Power Control).
   • Проверка обработки исключительных ситуаций и сбоев.

3. Речевое тестирование:

   • Субъективная оценка качества речи (MOS - Mean Opinion Score).
   • Объективные алгоритмы оценки качества (PESQ, POLQA) с использованием тестовых речевых последовательностей и имитаторов каналов связи.

4. Тестирование производительности и нагрузочное тестирование:

   • Определение максимальной емкости БС (количество одновременных вызовов/сессий данных).
   • Оценка пропускной способности каналов передачи данных.
   • Имитация высокой нагрузки абонентами для проверки устойчивости системы.
   • Замеры времени установления соединения, времени хэндовера.

5. Климатические и механические испытания (в лаборатории):

   • Испытания на работоспособность в заданном диапазоне температур и влажности.
   • Тесты на виброустойчивость и ударопрочность.

6. Испытания на Электромагнитную Совместимость (ЭМС):

   • Измерения кондуктивных и излучаемых помех.
   • Испытания на устойчивость к кондуктивным и излучаемым помехам, электростатическим разрядам (ЭСР), наводкам по сети питания.

4. Испытательное оборудование

Для проведения комплексных испытаний используется специализированное оборудование:

1. Радиотестеры / Анализаторы радиосвязи: Многофункциональные приборы для измерения мощности, частоты, модуляции, спектра, чувствительности приемника. Ключевой инструмент для радиочастотных тестов.
2. Анализаторы протоколов: Устройства для захвата, декодирования и анализа сигнальных сообщений на интерфейсах Abis (BTS-BSC), Um (Air Interface) и A (BSC-MSC).
3. Генераторы сигналов (Сигнал-генераторы): Формируют тестовые сигналы с заданными параметрами модуляции (TDMA-кадры) для проверки приемников БС и МС. Часто объединены с анализатором в одном приборе (радиотестер).
4. Тестовые мобильные станции (Телефоны): Специализированные абонентские терминалы с расширенными функциями диагностики, управления и сбора статистики.
5. Канальные эмуляторы: Имитируют различные условия распространения радиосигнала (замирания Рэлея, Райса, доплеровский сдвиг, задержки) для тестирования в лабораторных условиях.
6. Нагрузочные имитаторы (Traffic Simulators): Генерируют управляющую и пользовательскую нагрузку для тестирования производительности и емкости БС/BSC.
7. Анализаторы спектра: Для мониторинга спектральной чистоты излучения, измерения внеполосных излучений и уровня помех.
8. Измерители КСВ / Анализаторы антенно-фидерных трактов: Для проверки согласования и потерь в фидерных линиях.
9. Оборудование для тестирования ЭМС: Камеры (экранированные, реверберационные), генераторы помех, измерительные приемники, системы для ЭСР-тестов.
10. Оборудование для климатических и механических испытаний: Термокамеры, климатические камеры, вибростенды.
11. Системы Drive-Test: Мобильные комплексы (ноутбук + тестовый телефон/сканер + GPS) для сбора данных о покрытии и качестве связи в движении.
12. Калибраторы: Для регулярной метрологической проверки и калибровки измерительного оборудования.

Заключение
Испытания оборудования мобильной станции TDMA-сетей представляют собой сложный и многогранный процесс, требующий глубокого понимания технологии, стандартов и методик измерений. Использование современного испытательного оборудования и строгое следование регламентам позволяет всесторонне оценить технические характеристики, функциональность, надежность и соответствие оборудования заданным требованиям. Результаты испытаний являются основой для уверенного ввода сетевых элементов в эксплуатацию, обеспечения высокого качества услуг связи для абонентов и поддержания стабильной работы сети в целом. Постоянное развитие стандартов и оборудования требует непрерывного обновления методик и парка испытательных средств.