广西11选5追号计算器: “3+2”終端認證方案為5G商用保駕護航

作者:劉一帆 孔露婷 肖善鵬 責任編輯:田小夢 2019.06.05 08:19 來源:通信世界全媒體

广西11选5基本走势跨度走势图 www.uvxfx.com 目前5G商用已經進入沖刺階段,2019年下半年將有大量5G終端投入市場。終端是用戶體驗業務質量的門戶,5G終端性能的優劣直接影響客戶對中國移動網絡質量的評價,因此終端的成熟度是判斷5G技術是否成熟的關鍵因素之一。

測試與認證是保證終端質量、保證5G技術成功商用的重要環節。然而,傳統的無線通信終端以手機為主,形式相對單一,測試內容僵化,而即將投入市場的5G終端涉及文娛、交通、制造、醫療,以及基礎設施建設等眾多領域,類型繁雜,形態和應用場景千差萬別,性能需求差異較大,因此亟需全面、靈活、高效的5G終端測試認證方案,以確保形態各異的5G終端能夠滿足差異化的使用場景和業務需求。

終端測試認證體系、標準與組織

無線通信終端的測試體系主要由生產測試、入網測試、行業組織測試和入庫測試4部分組成,這些測試內容相互補充、各有側重。

生產測試主要由終端生產廠家把控,在終端出廠前進行,目的是為了確保終端的各項指標能夠滿足用戶、終端入網及入庫的需求。

行業組織測試主要由各個區域的政府部門把控,不同類型、不同領域終端的具體測試內容不同,例如電視需要考察分辨率,鼠標、鍵盤等需要考察終端的按鍵次數;手機、Pad等無線通信終端則需要考察協議、射頻、天線等無線通信能力,只有相關的指標合格才允許商用。在我國,行業組織測試也被稱為入網測試。

一般無線通信終端入網測試內容包含基礎通信能力測試、信息安全測試、電磁輻射安全測試、抗摔抗壓測試等。隨著無線通信技術的普及,5G終端將被廣泛應用于各大垂直領域,終端通信性能表現與實際的工作場景密不可分,因此后續無線通信性能的測試也必將更加貼近行業終端的使用需求。

入庫測試主要由運營商把控,其內容一般是在入網測試的基礎上增加一部分運營商定制化的需求,通常高于一般的入網測試要求,主要目的是為了保證終端在各自的網絡下具有更加優異的性能。5G無線通信標準主要由3GPP制定,包括網絡與終端互通的協議流程和射頻指標要求。同時,3GPP還會制定與各個流程和指標相對應的測試方案,驗證終端的行為是否與核心規范要求一致,稱為一致性測試規范。GCF是實施一致性測試的行業認證組織,主要面向的測試對象包括芯片、模組、終端等。參與終端標準制定及測試認證的組織還包括PTCRB、GTI、GSMA、CCSA、CTIA等,不同國家、地區的運營商也會根據各自的需求制定差異化的測試內容。

現有終端測試方案

傳統的2G/3G/4G終端均以手機為主,也包括一部分物聯網終端,終端的形態和使用場景通常比較固定,所以可以用統一的測試方案進行質量評估。

現有的手機測試中,一方面需要考察終端的無線通信和硬件能力,另一方面需要測試終端的業務能力。

其中,無線通信性能測試包含一致性測試、功能與性能測試和互操作測試,考察終端的信令流程、射頻指標、吞吐量和移動性等能力是否符合協議規定,以保證終端與網絡的正確互通,并確保終端在高鐵、漫游等特殊場景下的性能;硬件測試包含功耗和OTA測試,主要考察終端在不同狀態下的耗電量、整機的空口性能,以及在無線環境下的接入和速率性能;業務測試通常包含上網、游戲、音視頻等業務模型下的數據上傳及下載速率、MOS分、數據傳輸時延和業務連續性等。

面向NB-IoT這一新型窄帶物聯網技術,中國移動推動“三段式”終端測試認證體系,為降低測試成本、提高認證效率發揮了重要作用,是物聯網終端測試認證技術的有益探索。

5G終端測試挑戰與解決方案

5G網絡設計之初,就考慮到eMBB、uRLLC、mMTC三大應用場景,不僅適用于傳統手機類終端,還能滿足行業用戶對移動通信的需求,奠定了5G同時為公眾客戶、政企行業、垂直領域服務的基礎。

5G手機終端測試存在的挑戰

相對于傳統終端,5G時代智能手機仍將扮演重要角色,在通信能力方面,同樣需要考察無線通信技術的能力、功耗、OTA,以及業務性能,但5G終端支持的模式和頻段更多,形態更加多樣,5G終端的硬件和功能也更加復雜,因此5G終端測試充滿挑戰。

5G頻段范圍擴展至毫米波,而毫米波射頻前端和天線集成度極高,無法引出射頻接口,因此毫米波終端測試都必須采用OTA的方式。連接方式的改變給終端測試帶來了極大挑戰。以一致性測試為例,由于毫米波頻率較高、路徑損耗較大,傳統的暗室難以滿足測試條件,必須采用緊縮場、近遠場轉換等方式實現,然而當前每種方式只能滿足部分用例的測試需求,沒有一種方案能夠實現測試用例的全覆蓋。此外,毫米波信號路徑損耗較大、方向性較強,對系統的測量準確度、噪聲抑制水平提出了極高的要求,對測試的時間及成本也帶來了極大挑戰。

5G終端測試方法

5G網絡提供了更加強大的能力,將進一步加速移動通信向各領域的滲透,集成5G??櫚腃PE、筆記本、無人機、智能穿戴、AR/VR等終端類型應運而生。與手機不同,5G行業終端面向更加復雜的使用場景,承載的業務也更加豐富多彩,有些需要在極限環境下工作,有些需要有精準的定位功能,有些需要具有極高的上傳和下載速率,有些需要提供超高清的影像和流暢的語音……諸如此類,5G行業終端需要有針對不同功能和使用場景采用的差異化指標要求和評估方案。

借鑒“三段式”的測試方法,可以將5G行業終端產品的生產過程分為芯片、模組和終端3個階段。部分5G終端是直接基于芯片集成AP、射頻前端、天線等部件,其生產過程經歷了“芯片—終端”兩個階段;部分終端基于模組進行集成,模組通?;諦酒?,這類終端的生產過程通?;峋靶酒W欏斬恕?個階段。

芯片的主要功能是為5G模組或5G終端提供基礎無線通信能力,因此芯片測試主要考察一致性、功能與性能、互操作等與無線通信性能相關的內容。

模組基于芯片進行射頻前端的集成,根據功能需求不同,有時也包含CPU、MCU、藍牙等功能???。由于模組在芯片的基礎上增加了射頻相關的架構,因此除了無線通信性能,還需要考察功耗、射頻等方面的性能。

終端是最終的產品形態,在芯片/模組的基礎上集成了天線及相關的結構設計,同時具有各項業務功能,不僅需要有通信性能、硬件性能的測試,還需要考察其與具體業務相關的功能與性能,同時針對不同的應用場景,還需要考察其環境可靠性。

在市場上,多款模組會使用相同芯片平臺,多款終端會使用相同模組套件。對于使用相同芯片的模組、終端產品,與芯片的協議棧和處理能力相關的功能基本與其采用的芯片平臺表現一致。對于使用相同模組套件的終端,其部分射頻、可靠性表現與其采用的模組套件基本一致。因此,若某模組或終端采用的芯片平臺已經通過認證,則可以刪減部分一致性、功能和性能的測試項目;若某終端采用的模組平臺已經通過認證,可以刪減部分射頻、可靠性的測試項目。對于不同類型、形態和使用場景的模組和終端,只對其中不可控的項目進行差異化的測試。

采用這樣的方式,不僅可以減少測試項目的重疊,提高測試效率,還能夠針對不同類型終端的需求,靈活制定相應的軟硬件、業務等內容測試方案,更加符合5G終端的測試需求,如圖1所示。

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圖1  5G終端測試方法

3+25G終端認證方案

基于上述測試方法,本文提出了基于5G終端測試認證的“3+2”認證方案。對于“基于芯片的終端”,可以采用“芯片—終端”兩步認證;對于“基于模組的終端”,可以采用“芯片—模組—終端”三步認證。

?“基于芯片的終端”認證方案

如圖2所示,對于“基于芯片的終端”,直接在芯片的基礎上進行定制化的前端、ID、結構等設計,因此需要考察其與射頻、OTA、功耗及業務相關的性能,但其協議一致性、高鐵性能等與信令流程和基帶處理能力相關的特性與芯片產品基本一致,因此可以適當刪減這類測試項目。

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圖2 “基于芯片的終端”測試認證方案

?“基于模組的終端”認證方案

“基于模組的終端”可以將認證內容拆分為芯片、模組和終端3部分進行,如圖3所示。其中,芯片的測試內容主要包括協議一致性、高鐵等性等與信令、芯片處理能力相關項目。模組是主要提供通信能力的部件,其在芯片的基礎上進一步集成射頻相關的外圍器件,因此認證內容包括射頻、可靠性等有關的硬件能力。終端基于模組進一步集成了天線、電池、屏幕等外部結構,是提供業務的主體,因此終端主要承擔與整機性能相關的測試內容,如功耗、OTA及業務測試等。

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圖3 “基于模組的終端”測試認證方案

行業終端測試的獨特性

行業終端的通信性能與其所承載的業務類型、使用場景息息相關、密不可分,因此在認證過程中,應做好通信認證和行業專有認證的協同。針對不同行業終端的使用場景,構建差異性的測試環境和業務模型,以考察終端在實際工作環境下的通信和業務性能。

例如,用于無人機、汽車、路況勘察和監控等類型的終端,經?;崠τ詬呶?、寒冷、潮濕和暴曬的環境中,還需要有一定的承重和抗壓能力,因此需要進行高低溫、抗腐蝕、抗壓等穩定性測試,保證能夠應對各樣的環境變化,即使在一些極限環境下仍具有穩定可靠的通信和業務能力;用于遠程醫療、機房監控等場景的終端,經常工作于四周設備的干擾環境中,因此需要考察終端在干擾、輻射、振動等干擾環境下的速率、時延和可靠性等指標;用于AR/VR、高清視頻、遠程會議等場景的終端,人機交互密切,需要考察人體在手持或佩戴狀態時信號強度和速率的回退情況,以保證終端能夠提供可靠連接和穩定的速率……

行業終端的形態和場景需求的多樣性遠不止于此,因此仍需更加深入地了解其實際的使用場景和業務需求,并積極探索相應的測試方案,使測試場景更加貼近實際情況、測試結果更加反映實際性能,實現通信認證和行業認證的有機結合。

總結

5G網絡更加貼近行業用戶的使用需求,為了更大的實現其價值,5G正向更加廣泛的行業應用領域發展。為了保證終端的通信質量,不僅需要保證終端的基礎通信能力,還需要針對類型、形態和應用場景不同的終端制定差異化的性能需求和測試方法,面對如此復雜和多樣的終端類型,未來的終端測試技術將面臨巨大的挑戰。

本文提出的“3+2”終端測試認證方案基于終端的生產過程精簡測試內容,不僅提高了測試效率,更能夠進行靈活的拆解和擴展,實現全面、有效評估各類5G終端的目的,為5G生態系統的健康發展提供保障,為5G成功商用保駕護航。


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