高速發(fā)展的通信測試儀器----崔德勛

高速發(fā)展的通信測試儀器----崔德勛
    因特網(wǎng)應(yīng)用和移動通信的迅速發(fā)展，推動了通信測試儀器向前發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，通信測
試儀器已占整個電子測量儀器市場的30％左右，并已成為電子測量儀器市場中增長最快的
一部分，其中最引人注目的是網(wǎng)絡(luò)測試、移動通信測試和光通信測試。
1   網(wǎng)絡(luò)測試邁入寬帶網(wǎng)
    用于網(wǎng)絡(luò)測試的數(shù)據(jù)通信測試儀主要包括協(xié)議分析儀與通信線路測試儀。1998年全球
數(shù)據(jù)通信測試儀器的銷售額比1997年增長11％，為9.05億美元。預(yù)計1999年全球數(shù)據(jù)通信
測試儀器的銷售額將增長10％，達(dá)到9.98億美元。
    近年來，由于寬帶通信網(wǎng)的巨大需求，一些國家（如美國）在密集波分復(fù)用（DWDM）
方面投資巨大，以擴(kuò)大光纖網(wǎng)的容量。不對稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）等技術(shù)可改進(jìn)接入網(wǎng)
的性能，其投資也在增加。這兩個領(lǐng)域投資的增加將促進(jìn)相關(guān)測試儀器的發(fā)展。其代表產(chǎn)
品是Tektronix公司于1998年9月推出的ST2400A SDH／SONET測試儀器。它是第一臺用于密
集波分復(fù)用用戶系統(tǒng)測試的儀器。它可以對SDH／SONET網(wǎng)元特性進(jìn)行仿真，并可用來測試
2.488Gb／s STM－16或OC－48網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性。該測試儀可用于設(shè)計、系統(tǒng)評估測試、產(chǎn)
品測試及安裝測試。
    協(xié)議分析儀是以軟件為主的儀器，它的硬件由四個功能模塊組成：線路接口硬件、RAM
緩存器、中央處理器和用戶接口。根據(jù)分析儀的不同類型，這些功能模塊以專用的硬件、
標(biāo)準(zhǔn)的PC硬件或兩者均有的硬件構(gòu)成。目前，絕大多數(shù)的LAN和低速WAN分析儀是采用純軟
件和軟件加基于處理器的硬件實現(xiàn)的，但這兩者都不能對155MbpsATM、千兆以太網(wǎng)和100M-
bps快速以太網(wǎng)進(jìn)行測試。因此寬帶高速網(wǎng)絡(luò)的測試儀是采用現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）內(nèi)
容訪問存儲器（CAM）和ASIC器件、基于處理器的分析儀，其性能大大提高，能滿足寬帶網(wǎng)
如ATM的測試。
    企業(yè)局域網(wǎng)建設(shè)熱潮的興起，使各種支持局域網(wǎng)及交換機(jī)、ATM網(wǎng)絡(luò)及交換機(jī)的開發(fā)與
維護(hù)的測試儀器紛紛上市。當(dāng)局域網(wǎng)發(fā)生與物理層或協(xié)議有關(guān)的故障時，將一臺協(xié)議分析
儀連到一個網(wǎng)段上，就能把故障查尋出來。協(xié)議分析儀能測試信號的延遲（如從路由器到
用戶之間）時間，并能檢測某些通信設(shè)備（如路由器）兩端的信號，驗證它是否是信號的
“瓶頸”。協(xié)議分析儀還能監(jiān)測通信設(shè)備所有接口中傳輸不同協(xié)議的信息、如 Tektronix
公司的K1205型協(xié)議分析儀就能同時監(jiān)視16個接口和32個通道的信息，并支持100多種通信
協(xié)議以及150多個國家和供應(yīng)商規(guī)定的協(xié)議。許多協(xié)議分析儀的制造廠商通過提供插卡式
的線路接口模塊，來解決各種接口的測試問題。通用型的線路接口模塊不超過15-20種，
但測試的協(xié)議數(shù)量可能在250種以上。協(xié)議分析儀通常采用模塊式設(shè)計，易于重新配置和
擴(kuò)展，通過安裝新版本的軟件，便能滿足新的測試需求。協(xié)議分析儀還能對監(jiān)視的數(shù)據(jù)進(jìn)
行統(tǒng)計。除了監(jiān)視和解釋設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)流之外，它還能模擬網(wǎng)絡(luò)信號及網(wǎng)絡(luò)中的
所有設(shè)備。例如，Radcom的ATM－200協(xié)議分析儀能夠模擬網(wǎng)絡(luò)和用戶信號，在測試ATM交
換機(jī)時，能模擬無限多的用戶；在用戶網(wǎng)絡(luò)接口應(yīng)力測試應(yīng)用中，能替代交換機(jī)。協(xié)議分
析儀通常采用直觀的圖形用戶界面，以方便用戶使用。在局域網(wǎng)測試方面，美國FLUKE公
司也推出了多種便攜式網(wǎng)絡(luò)測試儀器，如新產(chǎn)品683／686企業(yè)級快速以太網(wǎng)測試儀等。
    隨著用戶的不斷增加，備有千兆以太網(wǎng)端口或擴(kuò)充模塊的LAN交換機(jī)、全雙工和半雙
工中繼集線器及網(wǎng)絡(luò)接口卡已面市。所需的千兆以太網(wǎng)測試儀器如光譜分析儀和高速以太
網(wǎng)測試儀相繼問世。HP公司的千兆以太網(wǎng)測試方案由HPJ2300C型主機(jī)、HPJ2901型擴(kuò)充單
元和HPJ375lA構(gòu)成。HPJ2901型擴(kuò)充單元具有豐富的硬件濾波和觸發(fā)功能、分析數(shù)據(jù)的專
用功能和數(shù)字發(fā)生功能，在進(jìn)行千兆以太網(wǎng)交換機(jī)測試時，可以按照RFC1944標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測
試。利用HPJ375lA，可以通過Web瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，而HPJ2300C型主機(jī)則是具有網(wǎng)絡(luò)
分析與診斷功能的協(xié)議分析儀。
    隨著ATM產(chǎn)品的開發(fā)與ATM網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，對ATM測試儀提出了各種要求。在對ATM交換機(jī)
或ATM路由器進(jìn)行評估時，需要檢測設(shè)備內(nèi)部發(fā)生的延遲、通信量及信元損失等。在ATM-
LAN和現(xiàn)有LAN連接時，也需要用ATM測試儀來測試。此外，還需要評估ATM網(wǎng)絡(luò)上MPEG－2
視頻系統(tǒng)傳輸質(zhì)量的分析儀。HP E4200B／E4210B寬帶系列測試系統(tǒng)就具備這些功能。
    廣域網(wǎng)（WAN）測試儀器能支持ISDN、X.25及幀中繼等廣域網(wǎng)測試，并且還可以支持
多種局域網(wǎng)協(xié)議。這類儀器除支持WAN的PPP協(xié)議外，還支持文件傳輸?shù)腇TP、用于電子郵
件的SMTP及用于遠(yuǎn)程登錄的Telnet等上一層協(xié)議。為了支持B－ISDN標(biāo)準(zhǔn)的不斷升級，HP
公司在E4214A寬帶ISDN UNI信號測試軟件中提供了專門的消息說明語言（MDL），利用MDL
來定義新的協(xié)議，測試儀器不做任何變化，就能適應(yīng)未來新協(xié)議的測試。在網(wǎng)絡(luò)測試方
面，我國信息產(chǎn)業(yè)部電子41所已研制出AV5241／5242型七號信分測試儀和AV5236型SDH／
PDH數(shù)據(jù)通信測試儀，其價格比國外同類產(chǎn)品低。
    2 移動通信測試面向第三代
    目前，世界移動通信測試市場約12億美元左右。數(shù)字移動通信正從以GSM、PDC、IS－
95CDMA為代表的第二代向第三代發(fā)展。由于第三代移動通信的標(biāo)準(zhǔn)仍在制定中，因此，目
前仍以第二代移動通信測試需求為主。
    第二代數(shù)字移動通信有許多不同的標(biāo)準(zhǔn)，測試儀器在模擬數(shù)字移動通信設(shè)備的實際工
作情況時必須考慮頻率和時域兩方面，現(xiàn)在第三代的開發(fā)需要新的測試儀器，因而使得數(shù)
字移動通信測試變得非常復(fù)雜。但各種通用測試儀器，如信號源、頻譜分析儀以及適合不
同標(biāo)準(zhǔn)的專用移動通信測試儀器能滿足移動通信設(shè)備制造廠商的不同測試需要。
    從目前看，窄帶碼分多址移動通信被20多個國家與地區(qū)所采用，因而窄帶碼分多址移
動通信測試儀器發(fā)展相對更為迅速。在信號源方面，為了跟上測試對象的發(fā)展，功能在不
斷增加。例如，HP公司頻率范圍分別為1、2、3和4GHz的4個型號的ESG－D系列數(shù)字信號源
通過內(nèi)部的1／Q調(diào)制器，能產(chǎn)生適合TDMA、CDMA和W－CDMA制式的測試信號，其中，W－C-
DMA測試選件是最近研制的。另外，該公司還專門研制了能滿足TDMA、IS－95CDMA及 W－
CDMA三種制式測試需求的E4430B系列信號源。類似的移動通信測試信號源還有許多。如T-
ektfonix公司和RS公司的SMIG系列數(shù)字調(diào)制信號源通過內(nèi)置的寬頻帶1／Q調(diào)制器，可以模
擬所有的移動通信標(biāo)準(zhǔn)信號，其頻率范圍可達(dá)到3.3GHz。該公司的SMIQ矢量信號源加上B1
0和Bll選件，并利用用戶在占有時隙規(guī)定的數(shù)據(jù)能產(chǎn)生GSM跳頻信號。RDL公司的DSG－200
0A數(shù)字信號發(fā)生器采用數(shù)字電路和軟件，能產(chǎn)生精確的CDMA波形，它的頻率范圍為800－2
200MHz，分辯率為100Hz。另外還有TektTonix公司的能產(chǎn)生25種調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)信號的SMT06和
SME06型信號源、日本菊水公司的2026Q型CDMA制式干擾信號發(fā)生器等。
    頻譜分析儀在移動通信測試中應(yīng)用非常廣泛。如日本Advantest公司的FSZ系列頻譜分
析儀已能滿足W－CDMA制式的測試，特點是動態(tài)范圍寬。移動通信測試用的功率計也往前
進(jìn)了一步。如Boonton Electronics公司的4530型峰值功率計能通過直方圖等統(tǒng)計形式快
速分析CDMA、TDMA和GSM信號的功率，它的工作頻率為10kHz－40GHz，能提供20MHz視頻帶
寬，因而可用于IMT2000第三代移動通信系統(tǒng)的測試。
    在專用測試儀器方面，美國HP公司可提供測試GSM、PDC和CDMA的各種移動通信測試儀
器。
    用于研究開發(fā)的有HP8920DT PHS／PDC測試系統(tǒng)和HP8924C型CDMA移動臺測試儀（它可
在很短的時間完成對CDMA制式手機(jī)的性能測試）。在生產(chǎn)測試方面，有HP8922M／S／P／R
 GSM測試儀、HP83220A／E型DCS／PCS測試儀、HP8923B DECT測試儀。在安裝維護(hù)方面，
HP892lA型蜂窩基站測試設(shè)備已升級為TDMA／CDMA、PCS基站測試儀，并研制了HP8935A C-
DMA PCS基站測試儀（它可在現(xiàn)場對基站發(fā)射機(jī)和手機(jī)進(jìn)行全面評估）。
    為了評估移動通信系統(tǒng)中所遇到的各種調(diào)制信號，HP公司首次采用了模塊化設(shè)計和軟
件控制來實現(xiàn)測試儀器的多用性。該公司的HPE4406A失量信號分析儀的設(shè)置稍作改變就能
測試各種無線通信格式。它與ESG系列數(shù)字信號發(fā)生器一起能評估所有形式的無線通信基
站發(fā)射機(jī)的射頻信號性能。它的頻率范圍為7MHz-4GHz，并具有測量特性和固件。隨著測
量需求的變化，其固件能夠修改�，F(xiàn)有的固件選件支持標(biāo)準(zhǔn)的碼分多址發(fā)射機(jī)測試和GSM
移動通信測量。
    Tektronix公司的CMD80型無線通信測試儀能模擬CDMA基站，具有對手機(jī)進(jìn)行測試的各
種功能。美國 IFR公司的 2967型 GSM900／1800／1900無線測試儀具有誤碼率／剩余誤碼
率／誤幀率接收機(jī)測試能力，既能支持AMPS、NMT和MPT1327等模擬移動通信設(shè)備測試，也
能支持TDMA和CDMA標(biāo)準(zhǔn)的測試、日本儀器廠商的用于開發(fā)窄帶碼分多址設(shè)備的測試儀已能
滿足測試需求，現(xiàn)在他們轉(zhuǎn)到研制CDMA設(shè)備生產(chǎn)用的測試儀器上。為了滿足用戶對售價低、
體積小的測試儀的需求，它們已推出模塊化的專用測試儀器。如安立公司推出的MT8802A
無線通信分析儀可評估 IS－95CDMA制式的發(fā)射和接收系統(tǒng)。這臺儀器包括蜂窩／PCS基站
模擬器、700-1100MHz和1400MHz-2300MHz的數(shù)字調(diào)制器、3GHz的射頻頻譜分析儀和功率計。
該公司為了搶先占領(lǐng)市場，已把裝有W－CDMA制式測試軟件的MS8607型發(fā)射機(jī)測試儀投放市
場，這一儀器還裝有適用于TDMA／IS－95CDMA／PDC制式的測試軟件。松下通信工業(yè)公司也
開發(fā)出了W－CDMA基站與移動站測試儀。日本無線公司推出了JEM－53型CDMA基站測試儀、
NJZ－921型CDMA移動站測試儀和NJZ－gi6A型CDMA移動站維護(hù)用測試儀。在移動通信測試方
面，我國南京新聯(lián)電子有限公司已推出模擬移動通信測試的EE5113型綜合測試儀，產(chǎn)品外
觀與國外產(chǎn)品已無任何差別，且性價比較高。
3   光通信測試又有新發(fā)展
    隨著各國都在敷設(shè)長距離、大容量的光纜通信干線（包括海底光纜），對測試光放大
器的儀器和光時域反射計的需求在增加。一些儀器廠商正在開發(fā)寬動態(tài)范圍的光時城反射
計和研制供現(xiàn)場維護(hù)用的更小型光時城反射計。一些廠商在研制新的儀器，尋求獲得與相
干光通信和光多路復(fù)用通信相關(guān)儀器的訂單。如HP公司推出了可測光纖放大器的HP71450B
型光譜分析儀、HP8167A型和HP8168E／F型精確可靠的可調(diào)諧光源，以及尋找故障速度很
快的HPE6000A型微型光時域反射計。NOYES Fiber系統(tǒng)公司推出了OPM 6便攜式光功率計。
美國TektTonix的TFS3031型光時減反射計重量只有4.2公斤。日本安立公司也有許多新產(chǎn)
品。在這一領(lǐng)域，我國信息產(chǎn)業(yè)部電子41所已研制出一系列光通信測試儀，從高穩(wěn)定度的
光源、智能光功率計、光纖多用表（手持式）、光譜分析儀、光時域反射計到光纖熔接機(jī)。
他們的光通信測試儀器在國際招標(biāo)中曾多次中標(biāo)。