Тестирование двухдиапазонных цифровых мобильных терминалов TD-SCDMA/GSM(GPRS)

Тестирование двухдиапазонных цифровых мобильных терминалов TD-SCDMA/GSM(GPRS)

Введение
Современные мобильные терминалы часто поддерживают работу в сетях различных поколений и стандартов. Одним из примеров являются двухдиапазонные устройства, совмещающие функциональность телекоммуникационного стандарта третьего поколения TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access), популярного в определенных регионах, и широко распространенного стандарта второго поколения GSM (Global System for Mobile Communications) с возможностью передачи данных через GPRS (General Packet Radio Service). Обеспечение надежной и корректной работы таких терминалов в сетях обоих стандартов, а также при переключении между ними, требует проведения комплексных испытаний. Данная статья рассматривает ключевые аспекты тестирования подобных гибридных устройств.

1. Объекты испытаний
Объектами испытаний являются двухдиапазонные цифровые мобильные терминалы (смартфоны, модемы, роутеры и т.д.), поддерживающие следующие режимы работы:

• Прием (Rx) и передача (Tx) в сетях TD-SCDMA на специфических для этого стандарта частотных диапазонах.
• Прием (Rx) и передача (Tx) в сетях GSM (включая поддержку необходимых поддиапазонов, например, 900 и 1800 МГц).
• Передача данных через GPRS в сетях GSM.
• Функционал автоматического и ручного выбора сети (Network Selection).
• Функционал роуминга между сетями TD-SCDMA и GSM/GPRS (межсетевой хэндовер / сотовая реселекция).
• Корректность работы базовых сервисов (голосовая связь, SMS, USSD) в каждом из режимов.
• Работа дополнительных функций, зависящих от сетевого интерфейса (например, определение местоположения с помощью сетевых методов в обоих стандартах).

2. Область испытаний
Тестирование охватывает широкий спектр параметров для гарантии соответствия требованиям стандартов, безопасности, эффективности и удобства пользования:

• Радиочастотные (РЧ) характеристики:
  • Чувствительность приемника (Receiver Sensitivity): Минимальный уровень сигнала, при котором терминал поддерживает связь с допустимым уровнем ошибок (BER, BLER) в каждом стандарте и режиме (TD-SCDMA, GSM Voice, GPRS).
  • Максимальная выходная мощность передатчика (Maximum Output Power): Соответствие заявленному уровню мощности в различных условиях.
  • Контроль мощности (Power Control): Способность терминала точно и быстро регулировать мощность передачи по командам сети в TD-SCDMA и GSM.
  • Спектральные характеристики (Spectrum Emissions): Соответствие маски излучаемого спектра, уровень внеполосных излучений (Spurious Emissions) и побочных канальных излучений (Adjacent Channel Leakage Ratio - ACLR для TD-SCDMA).
  • Модуляционные характеристики (Modulation Quality): Точность модуляции передатчика (EVM - Error Vector Magnitude для TD-SCDMA, Phase/ Frequency Error для GSM).
  • Собственные излучения (Radiated Spurious Emissions - RSE): Уровень нежелательных излучений корпуса устройства.
• Характеристики производительности (Performance):
  • Скорость передачи данных (Data Throughput): Максимальная и устойчивая скорость приема/передачи данных в режимах TD-SCDMA и GPRS.
  • Устойчивость к интерференции (Interference Performance): Работа в условиях соседнего канала (Adjacent Channel Selectivity - ACS) и блокирующего сигнала (Blocking).
  • Время установления вызова (Call Setup Time): Время от инициации вызова до установления соединения в каждом стандарте.
  • Успешность хэндоверов/реселекции (Handover/Reselection Success Rate): Надежность и скорость переключения между сотами TD-SCDMA, между сотами GSM, и критически важное - между сетями TD-SCDMA и GSM/GPRS.
  • Стабильность соединения (Call Drop Rate): Процент аномальных прерываний соединения в различных условиях эксплуатации и при переключениях.
• Протокольное тестирование (Protocol Conformance): Проверка корректности реализации стека протоколов (Layer 3) в соответствии со спецификациями 3GPP для TD-SCDMA и GSM/GPRS, включая сценарии взаимодействия между технологиями.
• Функциональное тестирование (Functional Testing):
  • Корректность работы основных сервисов (голос, SMS, USSD, передача данных) в каждом режиме.
  • Логика и надежность работы автоматического выбора сети (PLMN Selection).
  • Работа в роуминге (межсетевом и международном).
  • Поведение при потере покрытия одной из сетей и восстановлении.
  • Взаимодействие с SIM/USIM картами.
• Тестирование электромагнитной совместимости (ЭМС): Соответствие требованиям по помехоустойчивости и уровню создаваемых помех.
• Санитарно-гигиенические нормы (SAR - Specific Absorption Rate): Измерение уровня поглощения радиочастотной энергии тканями тела человека.

3. Методы испытаний
Методы испытаний основаны на международных и региональных стандартах (прежде всего, спецификациях 3GPP), а также отраслевых и внутренних методиках:

• Лабораторное тестирование с использованием имитаторов базовых станций: Основной метод для точных измерений РЧ-параметров, производительности и протокольной конформности. Позволяет полностью контролировать тестовую среду и воспроизводить специфические условия.
  • Проводное (Conducted Testing): Тестирование через кабельное соединение с терминалом (обычно через RF-коннектор). Основной метод для точных РЧ-измерений и протокола.
  • Беспроводное (Radiated / OTA Testing): Тестирование в безэховой камере для измерения характеристик излучения антенны терминала (RSE, TRP - Total Radiated Power, TIS - Total Isotropic Sensitivity) и взаимодействия с сетью в условиях, приближенных к реальным.
• Регрессионное тестирование: Проведение повторяющихся тестов после изменений в программном обеспечении или аппаратной платформе терминала для выявления новых дефектов.
• Полевое тестирование (Drive Testing): Тестирование работы терминала в реальных сетях операторов связи. Критически важно для проверки:
  • Работоспособности в реальных условиях распространения сигнала.
  • Качества голосовой связи и передачи данных.
  • Надежности и плавности межсетевых переключений (TD-SCDMA <-> GSM/GPRS) в движении.
  • Поведения при изменении условий покрытия (вход/выход из зон покрытия каждой сети).
  • Взаимодействия с разнородным сетевым оборудованием.
• Специализированное тестирование межсетевой мобильности: Фокусируется на сложных сценариях переключения: тайминги, условия инициирования, обработка сбоев, сохранение активных сессий данных при переходе из TD-SCDMA в GPRS и обратно.

4. Испытательное оборудование
Для проведения всестороннего тестирования используется комплексное специализированное оборудование:

1. Имитаторы базовых станций (Network Emulators / Testers):
   • Многостандартные системы, способные эмулировать сети как TD-SCDMA, так и GSM/GPRS одновременно или независимо. Являются центральным инструментом для лабораторных РЧ, производительностных и протокольных тестов, включая сценарии межсетевой мобильности.
2. РЧ измерительные приборы:
   • Векторные анализаторы сигналов (Vector Signal Analyzers - VSA): Для детального анализа спектра, модуляции (EVM), мощности передатчика терминала.
   • Векторные генераторы сигналов (Vector Signal Generators - VSG): Для генерации эталонных и помеховых сигналов для тестирования приемника.
   • Измерители мощности (Power Meters): Для точных измерений уровня РЧ мощности.
   • Анализаторы спектра (Spectrum Analyzers): Для измерения спектральных характеристик излучения терминала.
3. Системы ОТА-тестирования (Over-The-Air):
   • Безэховые камеры (Anechoic Chambers): Экранированные помещения, поглощающие отражения сигналов.
   • Позиционеры (Positioners): Для точного позиционирования терминала в пространстве.
   • Измерительные антенны и оборудование: Для измерения TRP, TIS, RSE.
4. Анализаторы протоколов (Protocol Analyzers): Для захвата, декодирования и анализа сообщений протокола между терминалом и имитатором сети на разных уровнях стека.
5. Системы функционального и регрессионного тестирования: Автоматизированные стенды, управляющие терминалом (через интерфейсы типа USB, GPIB, Ethernet), имитаторами сети и измерительными приборами для выполнения сложных тестовых сценариев.
6. Оборудование для полевого тестирования: Специализированные сканеры, мобильные измерительные комплексы на базе тестовых терминалов, ПО для сбора и анализа логов сети и терминала в реальных условиях.
7. Измерительные системы SAR: Специализированные роботизированные зондовые системы для измерения удельного коэффициента поглощения.

Заключение
Тестирование двухдиапазонных терминалов TD-SCDMA/GSM(GPRS) представляет собой сложную и многогранную задачу, требующую глубокого понимания обоих стандартов и их взаимодействия. Комбинация строгих лабораторных методов, использующих имитаторы сетей и прецизионное измерительное оборудование, с полевым тестированием в реальных условиях эксплуатации позволяет всесторонне оценить качество, надежность и соответствие устройства требованиям. Особое внимание уделяется обеспечению беспрепятственной и надежной межсетевой мобильности, что является ключевым фактором удобства пользователей таких гибридных устройств. Только комплексный подход к испытаниям гарантирует успешное функционирование терминала в разнородной среде современных телекоммуникационных сетей.