愛立信：LTE系統(tǒng)中eNodeB測試方案探討

作者：張曉丹1  楊波1  蘇曦2

1.愛立信(中國)通信有限公司　2.北京郵電大學(xué)

1 eNodeB測試的關(guān)注點(diǎn)

LTE系統(tǒng)獨(dú)特的特點(diǎn)及技術(shù)優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)了LTE系統(tǒng)的高速率、低時(shí)延和最優(yōu)分組的需求，然而為了保證LTE系統(tǒng)中eNodeB設(shè)備真正具有這些新功能及技術(shù)指標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)測試有效性，對(duì)eNodeB關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)的測試勢在必行。eNodeB測試的主要關(guān)注以下方面。

（1）LTE系統(tǒng)中子載波之間的正交性是高速率性能得以實(shí)現(xiàn)的前提，也是接收端正確接收的根本保證。因此LTE系統(tǒng)中必須要保證OFDM子載波之間的正交性以及上行各用戶所占用子載波之間的正交性，這也是eNodeB的測試重點(diǎn)之一。

（2）MIMO各種模式分別保證了LTE高峰值速率、小區(qū)邊緣的覆蓋及小區(qū)邊緣用戶的吞吐量。因此對(duì)eNodeB設(shè)備中MIMO不同模式的測試是保證LTE系統(tǒng)性能優(yōu)勢的必要測試。

（3）LTE系統(tǒng)引入了多載波技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信道帶寬內(nèi)子載波的靈活調(diào)度及分配，這是保證多用戶寬帶接入的前提。因此，OFDM子載波的靈活調(diào)度及在多用戶之間的分配也是eNodeB設(shè)備的關(guān)鍵測試項(xiàng)之一。

（4）LTE系統(tǒng)小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)機(jī)制是LTE系統(tǒng)的顯著技術(shù)特征，因此驗(yàn)證多個(gè)eNodeB設(shè)備之間干擾協(xié)調(diào)的測試是不可或缺的。

（5）對(duì)eNodeB的測試還將包括驗(yàn)證E-MBMS的實(shí)現(xiàn)及其在各個(gè)小區(qū)之間的無縫切換。

2 eNodeB測試面臨的挑戰(zhàn)

在LTE基站eNodeB型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)上市之前，需要進(jìn)行完備的基站設(shè)備測試，包括軟件測試、硬件測試以及無線指標(biāo)測試。這將涵蓋LTE的協(xié)議一致性測試、無線性能指標(biāo)一致性測試、無線資源管理的一致性測試和端到端的業(yè)務(wù)驗(yàn)證測試等，這些組成了eNodeB認(rèn)證測試的基礎(chǔ)。

由于LTE系統(tǒng)的工作頻率從700 MHz跨越到3 GHz，信道帶寬從1.4MHz到20 MHz的靈活配置，使得eNodeB硬件的設(shè)計(jì)及測試都具有很大的挑戰(zhàn)。同時(shí)LTE系統(tǒng)提出了更高的性能需求指標(biāo)，并引入了如OFDM、MIMO等多項(xiàng)關(guān)鍵新技術(shù)，因此在研發(fā)過程中，eNodeB測試將需要全新的測試平臺(tái)、測試用例及測試方法。

在eNodeB設(shè)備測試中，對(duì)上下行信道和信號(hào)的測試是必不可少的。帶有LTE選件的信號(hào)發(fā)生器可以用來產(chǎn)生上行信號(hào)，頻譜分析儀可以用來檢驗(yàn)下行信號(hào)。MIMO是LTE系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)之一，因此信號(hào)發(fā)生器應(yīng)支持MIMO制式和多徑衰落。物理信道和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏y試也可利用信號(hào)發(fā)生器和頻譜分析儀完成。然而完整的LTE測試，還包括協(xié)議和物理層的測試，這些測試需要上下行的交互過程，例如HARQ、RACH過程。系統(tǒng)級(jí)的測試環(huán)境是真實(shí)的終端和eNodeB通過真實(shí)的無線環(huán)境連接在一起，eNodeB還將連接到真實(shí)的核心網(wǎng)實(shí)體。在測試初期，LTE協(xié)議測試可以采用模擬的終端和模擬的核心網(wǎng)實(shí)體，采用信道模擬器模擬設(shè)備在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的性能，實(shí)現(xiàn)小區(qū)中央及邊緣位置信號(hào)強(qiáng)度的模擬，從而減少實(shí)地測量的需求。LTE的協(xié)議層測試與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的不同之處在于，無線資源控制(RRC)狀態(tài)，以及aGW網(wǎng)元和eNodeB對(duì)UE上下文RCC狀態(tài)的保留。因此為了能夠測試這些不同的特征，需要靈活的測試設(shè)備，并提供一個(gè)可編程界面，能夠設(shè)置RRC的模式。

LTE系統(tǒng)將與其他標(biāo)準(zhǔn)在很長一段時(shí)間內(nèi)共存，為了達(dá)到很好的地域覆蓋，LTE系統(tǒng)與2G、3G基站以及非3GPP系統(tǒng)之間的融合以及無縫切換變得至關(guān)重要。eNodeB必須支持與GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))/ED-GE(增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)技術(shù))、TD-SCDMA、WCDMA/HSPA、cdma2000 1x等相互之間的切換。這就必然要求測試環(huán)境能夠利用或完全模擬這些網(wǎng)絡(luò)間的漫游切換以實(shí)現(xiàn)對(duì)eNodeB的測試。此外，LTE是一個(gè)全I(xiàn)P核心網(wǎng)，需要端到端應(yīng)用程序測試，并且由于LTE系統(tǒng)將支持更豐富的業(yè)務(wù)應(yīng)用，例如VoIP、FTP或多媒體數(shù)據(jù)流等，因此對(duì)于業(yè)務(wù)應(yīng)用的測試比以前更加重要、更加復(fù)雜。

eNodeB的測試環(huán)境及測試內(nèi)容將包括以下內(nèi)容。

（1）連接所有的網(wǎng)絡(luò)單元，并驗(yàn)證所有的接口

eNodeB設(shè)備測試：eNodeB作為被測設(shè)備，利用真實(shí)的eNodeB、MMEs、aGW 和UE或采用模擬的設(shè)備。

互操作性測試：LTE MME 與UTRAN 和GERAN 網(wǎng)絡(luò)。

（2）語音，多媒體和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)綜合的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

語音業(yè)務(wù)AMR NB/WB、G.711、G.723、G.726、G.729。

視頻業(yè)務(wù) H.261、H.263、MPEG-2、MPEG-4。

IPv4、IPv6、IPSec。

QoS分析。

QoE測量。

（3）對(duì)eNodeB設(shè)備的軟件測試、硬件測試及無線指標(biāo)測試。

（4）負(fù)面測試：驗(yàn)證系統(tǒng)在錯(cuò)誤條件下的行為。

（5）安全性驗(yàn)證。

3  eNodeB的測試方法

為了保證無線通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須對(duì)基站設(shè)備進(jìn)行全面測試。完全的基站設(shè)備測試包括無線指標(biāo)測試、軟件測試和硬件測試，其中軟件測試又包括基本接口測試，操作維護(hù)測試以及功能測試。無線指標(biāo)測試、軟件測試以及硬件測試相互補(bǔ)充、缺一不可，共同決定著無線通信系統(tǒng)基站設(shè)備使用性能的驗(yàn)證。

基站的完全測試會(huì)根據(jù)不同通信系統(tǒng)的特征而有不同的測試方法和測試用例，但由于無線通信系統(tǒng)具有相似的通信功能，基站設(shè)備具有相似的功能模塊及操作維護(hù)機(jī)制，并且無線電波具有固有的無線電磁波特性，因此基站設(shè)備的完全測試具有相同的基本測試原理，相應(yīng)的存在著部分通用的測試方法和測試用例。由于LTE系統(tǒng)中eNodeB具有前所未有的性能和技術(shù)特點(diǎn)，因此在測試用例及相應(yīng)測試方法上也具有獨(dú)特的需求。