3G LTE的测试现状分析和技术挑战

拥有25亿多用户的GSM/3GSM无线接入技术已经主宰了全球蜂窝通信市场，而且其用户数还在不断攀升。为了跟上其发展步伐，满足人们对速度更快、占用带宽更高的服务需求，蜂窝技术的基础设施必须不断更新，并保持其高效、竞争力强和成功的优势。

保持成功的关键是对基础技术的开发。过去三年一直负责确定下一代GSM/UMTS标准主流发展方向的3GPP标准论坛仍将继续负责新的基础技术的规范化工作。GSM/UMTS技术的发展有两大主线，一是通过HSPA+规范增强现有WCDMA通用陆地无线接入网络(UTRAN)，二是制定用于演进版通用陆地无线接入网(E-UTRAN)的长期演进(LTE)技术规范。

目前现状-HSPA技术目前已在超过120个商业网络中为300多种不同类型的设备提供宽带无线通信业务。HSPA+则将发掘现有5MHz WCDMA无线接入网剩余的潜力，提供最高可达HSPA 3倍的峰值数据率，并缩短响应时间。

LTE技术，配合系统架构演进(SAE)技术，将实现无线接入系统的重大进步，提供下行最高300Mbps、上行最高75Mbps的峰值数据率，并通过减小延迟达到更快的响应速度。

LTE/SAE规范定义了一个简单、优化和全IP的核心网，并且操作性能有显著的提高。这种提高包括了频谱效率和灵活性更高、每小区可容纳的用户数更多以及每兆数据的成本更低。LTE/SAE网络架构还使得包括GERAN/UTRAN甚至WiMAX在内的其它无线接入技术的共存和互通成为可能。

LTE所需的频谱很大一部分来自3G扩展频带和GSM频谱重新分配(refarming)，而这些频谱呈分段分布在一个很宽的频率范围内(从400MHz到3GHz以上)。3GPP LTE规范将通过支持可变射频带宽(从1.25MHz直到20MHz)、成对或非成对频率以及多个射频频带来解决频谱资源分散配置的问题。LTE中所做的其它无线接入技术变化包括OFDMA(正交频分多址接入)技术的采纳以及利用多天线技术(MIMO)和更高阶调制实现频谱效率的提高。

业界对标准制定的严格要求使得目前为止的规范能够涵盖LTE无线接入网(RAN)底层的90%左右。2008年1月该标准的制定取得了重大进展，3GPP批准将这些规范纳入其3GPP Release 8标准中。

图1：Aeroflex公司的3GPP LTE测试设备

LTE在实现方面取得的进展也毫不逊色。目前已有几个LTE实验演示和前期商业试验在进行中，而2008年还会开展一些大型的新试验项目。Aeroflex公司为其中的很多试验提供了TM500 LTE移动测试设备和PXI波形发生器方案。

这一发展势头为预计在2010年出推出的首个3GPP LTE商用系统打下了坚实基础。有了3GPP HSPA+，运营商就能在更早提供新业务的同时，推动网络平稳过渡到LTE。这也确保了在当前的HSPA网络和将来的LET网络之间消除竞争隔阂。

早期挑战-尽管业界在确立首个正式的3GPP LTE RAN规范和LTE的早期概念性试验验证方面已取得了很大进展，但仍面临大量的挑战。规范的完善，规范完善之后的实现、测试和商用系统的最初推出，这些都需要蜂窝通信行业付出巨大的努力。在LTE发展的这些早期阶段，需要重点关注加快开发速度、实现新的空中接口以及RAN中架构的变化。

紧跟发展步伐-LTE开发步伐的加快意味着在很多领域早期LTE商用系统的实现都走在了正式3GPP规范之前。尤其是早期LTE“概念验证”系统早在3GPP正式规范出台之前就已经开发出来。因此有些LTE方案中包含了很多特定假设和定制化的要素。

此外，3GPP规范中也存在很多漏洞。从物理层的角度看，该规范没有定义的领域主要集中在上行和下行控制信令方面。而从更高层的角度看，在2008年9月之前该规范可能还无法正式发布。同时，一些专有的解决方案却仍在继续根据需要添加一些定制化的东西，以便推进早期的更高层操作。

对于这些还在开发的LTE系统而言，测试过程和测试设备必须既能支持最新的3GPP核心规范，也能支持上述特定假设和定制化条件。

新的空中接口-LTE/SAE架构允许传统基础设施得到很大程度的再利用，尤其是在核心网中。而在空中接口上，LTE E-UTRAN借用了一些早期的接入技术，但其本质是一种新技术，因此还需要相当长的开发过程。

图2：Aeroflex公司的3GPP LTE测试设备的用户界面

因此对新规范的一些关键特性进行早期调试、测试和验证是非常重要的。这些新特性包括MIMO、快速低延迟的HARQ程序、64QAM以及提供频谱灵活性的各种射频频带和带宽组合/配置。提早建立这些基础模块将使测试和验证更快走向系统级。

修改架构-LTE/SAE要求将整体网络架构和协议最小化并减小延迟，因此E-UTRAN的架构与UTRAN有很大的不同。

UTRAN采用的是智能程度相对较低的“哑”物理层无线基站(也叫NodeB)，这些基站通过星形拓扑结构连入负责管理无线资源并依次连接到核心网的无线网络控制器(RNC)。

而在E-UTRAN中，许多无线资源管理的任务都是移交到基站(也叫eNodeB或eNB)完成的。eNB则通过一种新定义的“S1接口”直接连接到核心网网关。同时，eNB也通过“X2接口”和网络中相邻的eNB相连。除了完成新的1层和2层功能，eNB还负责实现无线资源控制、准入控制、负载平衡和移动功能。

由于eNB必须具备这样强大的功能和性能，因此它非常复杂，也是LTE架构中十分关键的一个实体。

解决方案-要保证在规范不断变化、新技术层出不穷、架构需求多种多样的条件下E-UTRAN基础设施还能快速上市，就必须进行快速高效地开发和测试。这时，拥有合适的测试设备就成了开发过程中至关重要的一个因素。

Aeroflex公司在为移动无线应用(包括HSPA和HSPA+)提供此类测试设备方面有着成功的记录，在此基础上，公司已开始为多个LTE开发项目提供设备。

Aeroflex TM500和PXI 3000系列高级测试设备就是专为解决上述问题而设计的。Aeroflex的这些方案均采用了强大的软件无线电平台(SDR)和快速高效的软件开发流程。因此这些设备不但支持核心的3GPP LTE规范及其演进，而且也支持客户专有的一些定制特性。

本文小结

由于基于非常普及的GSM/UMTS生态系统，因此肯定很少有人会质疑未来LTE长期演变的成功。目前与此相关的试验和商业发展势头也反映了该技术所蕴含的良好发展机遇。

LTE在正式商用之前肯定会有一段测试时间，但有一点似乎十分清楚，那就是LTE中的“长期”一词意味着该技术将长期服务于移动行业，并且这一天很快就会来到，因为LTE已经整装待发。(end)