无故障无线M2M通信的先进验证方案

M2M通信故障的典型原因

借助蜂窝网络仿真器，设备开发人员可以充分发挥他们的想像力，为他们的M2M系统开发应力测试，并回答一些基本的问题。

在蜂窝、在网络或在不同无线协议之间可以完成切换吗？当切换失败时应用的数据会发生什么变化？

设备正确地连网或断网了吗？

设备能够成功地注册和认证SIM卡吗？

在连接成功后数据吞吐量是多少？什么时候执行切换？

设备正确地处理了大量短消息的同时接收了吗？

M2M设备的射频接收灵敏度怎么样？在实际使用中，信号有多弱才会失去到网络的连接？

对于以前没有通信测试经验的工程师来说，如何设计测试例程来实现上述这些情景通常不是很清楚。因此网络仿真器含有软件工具，可以让用户暂时不用考虑背后的测试系统代码，通过直观的图形用户界面(GUI)就能配置和运行许多种类的测试情景。

为了描述这种GUI的操作，图1显示了内置于MD8475A网络仿真器的安立SmartStudio。SmartStudio提供预先定义好的菜单选项，可用于配置多种蜂窝和蜂窝标准。它首先要求用户选择仿真中应该使用哪种无线接入技术(例如“WCDMA到GPRS切换”)。


图1：SmartStudio软件具有直观的使用界面，可以指导用户完成整个测试案例的开发过程。

这个选择的依据是M2M设备支持的蜂窝标准。下一步是设置想要的蜂窝特定参数，或简单地选择预定义标准蜂窝参数之一。这项工作很快可以做完，只需很少的蜂窝技术知识。然后用户只需点击“Play”按钮就能完成网络的创建，并用于测试。

蜂窝配置允许用户重现世界上任何可用移动网络的网络设置。典型设置是针对移动网络代码(MNC)和移动国家代码(MCC)提供的。举例来说，代码MCC 262和MNC 02是德国的沃达丰D2 GmbH使用的。

这些设置可以在MD8475A上使用，用于测试M2M GSM/GPRS设备注册网络并使用存储在设备SIM卡中的身份数据进行认证的能力。仪器会记录下这个认证过程中的详细步骤供用户查看。

仪器还能测试设备向其它网络注册的能力。例如，一个经预先编程在沃达丰网络上工作的设备将被配置为注册到合适的沃达丰蜂窝上。但这个设备也可以注册到其它网络提供商操作的蜂窝上。

仪器能够测试存在多家提供商的蜂窝情况下设备的蜂窝注册行为，它会考虑公共陆地移动网络(PLMN)识别信息、限制状态和每个蜂窝的下行链路信号电平。仪器还能测试设备是否成功地完成了到这个蜂窝的位置注册。仪器还能开展蜂窝重新选择测试，这是蜂窝改变其限制状态或下行链路信号电平时所要求的。

在这一系列测试的最后一步是测试设备改变蜂窝的能力——这是在语音或数据包连接初始化之后蜂窝下行链路信号电平改变时要求的一个功能。这项测试检查移动设备在比较下行链路信号电平之后试图通过重新选择最优蜂窝并转到新的最优蜂窝上以保持服务的能力。

评估设备性能

选择/重新选择和切换测试项只是使用网络仿真器和软件(如SmartStudio)很容易进行配置和执行的许多测试项中的一种。针对每个测试项，开发人员必须判断应用的故障容限，并考虑最终用户的要求和期望。比如在选择和切换测试中，因为这些都是蜂窝电话中的基本功能，所以设备应该每次都能通过测试。

更为全面的无线网络仿真器能够执行验证任何M2M应用的性能和功能所需的所有测试，见图2。


图2：测试M2M设备在网络上的蜂窝选择能力。

安立的仪器——MD8470A(用于2G和3G)或MD8475A(用于2G、3G和LTE，图3)能够隐藏无线标准的复杂性，让工程师专注于应用本身，为复杂场景的建立提供稳定的测试环境和简单的用户界面。用于监视、记录和故障分析的集成化工具可以帮助用户快速识别和分析系统中的问题。


图3：安立公司的MD8475A网络仿真器。