LTE终端运营商入网测试基本要求

运营商对LTE终端入网测试基本要求

思博伦通信科技（北京）有限公司

肖辉

摘要

随着移动用户对高速数据服务需求的增加，以及OFDM（正交频分复用）技术在移动通信技术中的应用，LTE（Long term evolution）作为主流的第四代移动通信技术，已经逐步成熟并商用。北美最大的移动通信运营商Verizon在2009年初宣布，将于2010年下半年提供LTE移动数据服务，随后，全球范围内技术领先的运营商如AT&T，NTT-Docomo 等也先后宣布将于2010年开始LTE网络的的部署和实验。

LTE技术相比以往的第二代、第三代移动通信技术，有高效率、高数据速率、低时延的特点，人们对这项领先技术服务的期待，远远超过的技术本身的发展，因此，尽管技术规范还在不停的更新和完善过程中，网络设备和移动终端产品已经在研发和生产了。

一项新的技术能否在市场中生存并蓬勃发展，取决于最终用户对这项技术的认可，关键是这些技术能否满足最终用户的期望。因此，在LTE技术商用之前，运营商会谨慎地对网络设备和移动终端进行测试，确保LTE服务能达到期望的用户体验。

本文以Verizon的测试要求为例，分析了移动运营商在选择LTE终端进行的测试内容，以及采用的主要设备，供LTE终端研发和生产部门参考。

关键词： LTE，移动终端，入网测试

1. LTE 技术简介

最早的移动通信系统（现在叫第一代系统）只是定位在话音服务，第二代移动通信系统如GSM，IS-136(TDMA)和IS-95(CDMA)可以提供话音业务和低速电路交换的数据服务。为了降低每数据比特的成本，第三代移动通信技术如UMTS和CDMA2000开始采用分组数据技术提供显著高于第二代技术的数据业务服务。为了支持不断增长的更高速率的需求，第四代移动通信技术产生了，第四代移动通信技术抛弃了原有的电路交换网络，采用全数据方案，语音业务通过V oIP来实现。主要的第四代技术有LTE和WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access）。其中LTE被主要的移动运营商选择。

LTE终端（UE）的基本要求有以下几个方面：

●峰值速率：下行>100Mbps , 上行>50Mbps

●时延：用户端<10ms , 从空闲状态到激活<100ms

●其它：更高的频谱效率（目前UMTS技术是3bps/Hz, LTE技术应该达到15bps/Hz），

低成本（每数据比特），与第三代技术同时工作（尽管第四代技术不是后向兼容的，但是网络的设计必须考虑平稳升级，移动终端也要能同时在第三代网络和第四代网

络中工作），无缝切换。.

2. LTE 运营商关注的问题

对于开始尝试LTE无线宽带服务的先驱者如Verizon，在LTE终端入网前，实验室环境下，要验证LTE终端，主要关注的指标有以下几个方面：

1.数据吞吐率性能，其中包括峰值速率、平均速率、压力测试以及在不同无线信道环境下的数据吞吐能力。因为高速数据吞吐能力是LTE技术最主要的优势，因此作为LTE 业务的使用者，首先关注的是采用LTE终端能获得多大的速率提升。另外，LTE初级阶段，主要的终端产品都是数据卡，而评价数据开性能的主要指标就是数据吞吐能力。在理想的无线环境下（没有任何反射和衰落），数据卡的性能比较容易提高，但是，在复杂的无线环境下，如有建筑物遮挡、多径衰落等情况，数据开要设计特殊的算法来克服这一恶劣的无线环境带来的影响，因此，在评估无线数据卡的性能的时候，也必须考虑无线环境因素的作用。

2.与第三代网络共同工作的能力。在LTE服务开始的初级阶段，运营商很难在短时间内完成大面积的覆盖，所以，为了不中断数据服务，LTE终端必须能够在没有LTE网络覆盖的地方自动切换到以往的通信网络，如在Verizon的网络里，LTE终端必须同时支持CDMA2000（EVDO的无线接入，同时，在LTE网络信号出现的时候要能够立即接入到LTE网络以达到最高的速率。因此，运营商会进行多网络选择（Multi system selection）及多中技术接入（Inter－RAT）性能的测试。

3.网络安全测试。运营商要想提供可靠稳定的服务，必须考虑网络的安全，确保网络不会被移动终端的不良性能所影响。比如有些移动终端在不该申请高速率的无线环境下，不停地申请最大的资源，从而影响其它终端的正常使用。或者，有些不合格的终端有射频指标的问题或协议不符合规范，会影响网络的正常工作。因此，网络安全测试包括了RF （射频）一致性测试，协议一致性测试，和无线资管理测试，及数据转移和重发测试等。

4.MIMO（多入多出）性能。在通信理论里，要想提高网络容量或数据的吞吐能力，基本上采取以下几种方法：提高带宽，提高信噪比，增加通道。MIMO的技术就是通过增加无线通道来提高容量的方法。以2x2 MIMO为例（基站和终端分别使用两路收发机），如果两个RF通道是完全不相关的（互相没有任何影响），那么，理论上，网络的容量或吞吐率可以提高一倍。但实际上，由于在无线的环境里，天线之间是互相影响的，因此，实际的容量会因为天线的相关性而变化。如果终端设计得比较好，在MIMO工作状态下，天线间的相关性会保持在比较低的状态，从而数据吞吐保持在比较高的状态。但是很多终端在MIMO的情况下，往往达不到期望的性能。因此，要想带有MIMO功能的终端能保证好的性能，必须在MIMO的环境下对终端的数据吞吐能力进行验证。

3. LTE终端入网测试方法

基于LTE运营商对LTE终端入网验证所关注的重点，移动运营商在移动终端通过了GCF和CCF的认证后，还会在自己的实验室做一些补充的测试，比如，Verizon会在实验室中进行的测试如表-1所示：

表-1 Verizon LTE 终端入网测试，实验室测试要求

目前，Spirent 的一站式测试方案能完整地覆盖Verizon 所要求的各种实验室测试要求。下面以Spirent 的方案为例来介绍一下Verizon 所要求的测试方法。

Spirent 的测试系统是一种模块化的结构，可以通过不同的组合来满足不同的实验室测试需求，下面分别介绍几种典型的组合：

1. 数据性能测试：

如图-1所示：

图-1 数据性能测试方案

数据性能测试的设备有Spirent （和AT4联合开发）的LTE 网络仿真器E2010S ，无线信道仿真器SR5500，应用服务器SR3920，核心网仿真器SR3620 和自动化测试软件组成，核心网仿真器和LTE 网络仿真器用来模拟一个LTE 网络，MIMO 无线信道仿真器能够仿真实际的无线信道环境如衰落，多径传输，干扰，和MIMO 等。应用服务器用来提供FTP ，HTTP ，UDP 等无线数据应用。测试项目通过自动化测试软件来完成。

2. 多网选择（Multi System selection ）和网间接入(Inter RA T)测试

多网络选择和网络间接入测试的平台，可以从数据性能测试平台基础上，通过增加IP

LTE 网络仿真器 (Spirent E2010S) MIMO 无线信道仿真器 (Spirent SR5500M) RF

自动化测试软件核心网仿真器

(Spirent SR3620) 应用服务器