调整测试方法和范围以确保HSDPA设备的性能

无线业务提供商对高速下行链路分组访问(HSDPA)技术的预期部署，将引领一个充满创新与竞争的移动应用新时代。这是一个生机勃勃、不断变化的时代，各种有趣的应用层出不穷。上世纪90年代中期，服务提供商们刚从模拟技术过渡到数字技术时对无线网络潜能的期待，将在这个时代得到实现。但正因为HSDPA能实现更多的动态应用，所以也就要求对移动设备进行更多动态测试，以保证业务顺利启动，并使其可靠性和服务质量达到消费者期望的水平。

HSDPA带来的测试挑战

在无线通信标准向第二代和第三代转变的过程中，测试工程师们的工作在很大程度上依赖于基于标准的一致性测试。例如，在实现一项3G WCDMA RF测试方案时，工程师们就利用了与Release 99规范一致的测试用例与测试步骤来进行静态测试。

在移动网络从GSM向WCDMA转换的过程中，我们积累了无线设备测试的经验，这让我们对从Release 99到HSDPA转换过程中的测试有了一些认识。例如，两部WCDMA手机可能都通过了3GPP(第三代)规定的参数测试，但二者的性能往往有很大差异，而且对网络资源的要求也大不相同。这是因为3GPP只定义了保证3G能够工作所需的最低性能测试，而由网络运营商来确保他们的网络针对某类终端用户设备能高效运行以及盈利能力。

我们还发现， CDMA EV-DO服务的推广也面临着类似的困难。在这里，工程师们也发现测试标准往往并不全面。新标准的早期版本通常都是根据明显的需求制定的，而且编写时并没有实际的使用经验可供借鉴。

这两种技术的初次亮相都揭示测试程序中存在着“一致性差距(conformance gap)”，这就要求工程师们必须走出仅仅遵循规范进行测试的圈子，需要主动测试无线设备所具备的功能和存在的局限。仅仅依赖静态测试脚本可能会导致新业务在投入实用时遭遇失败。而且，HSDPA标准的复杂性远远超过基本的WCDMA Release 99协议。因而过于依赖纸上谈兵的一致性测试，会进一步增大一致性差距，从而使运营商被前一代3G无线设备所造成的糟糕用户体验阴影笼罩。

HSDPA是第五版UMTS规范的核心，有时也将其称作3.5G技术。它所承诺的分组数据业务数据传输率可高达14Mbps，支持多媒体业务。该协议为服务提供商们带来的竞争优势非常明显，因此HSDPA在全球的UMTS商业圈内的部署规划得到了加速。但要想让HSDPA在市场中成功胜出，相应的用户设备必须得到全面测试，以保证它们能够高效并且正确地工作。

为解决这一问题并保证HSDPA业务成功启动，整个HSDPA价值链上的所有测试工程师们都必须重新考虑他们的测试程序，力求将这项技术所能带来的好处发挥到最大。例如，动态测试可通过采用更接近3.5G无线网络实际情况的额外测试步骤来弥补原有测试中存在的一致性差距，从而将测试对象静态一致性测试提升到真实性能测试。

完善的测试必须考虑的因素

Release 99 WCDMA规范与HSDPA规范有很大差异，后者更复杂，要求也更苛刻。这也进一步说明了为什么工程师们不能仅仅停留在一致性测试。目前，很多工程师还在抓住Release 99规范的复杂性、代码域环境以及利用功率控制提供网络容量的“软”控制不放。在Release 99规范中，功率控制是影响网络部署是否成功的一个关键因素，因为它不但会影响每个用户成本，也会影响网络的用户容量。HSDPA采用了另一种链路适配控制方法，使复杂性进一步增大。它可对用户可用的数据率进行管理，并依靠设备的物理层反馈来确保通信成功。

Release 99设备主要采用专用信道(DCH)，即每个用户都有一个下行链路编码信道。而HSDPA则采用高速下行链路共享信道(HS-DSCH)来提供用户数据，这个信道由多用户共享，并以基于Node-B基站时间调度的速率适配来对信道进行控制。但由于没有标准定义Node-B基站应如何实现这种调度，所以一个有效的测试方案就必须具备一定程度的灵活性。

WCDMA采用正交可变扩频因子(OVSF)码，在物理层区分代码域中的不同用户。与Release 99采用的DCH信道不同，HS-DSCH采用的是多组并行的OVSF码，每一组码的扩频因子均为16。HSDPA允许用户同时采用多个并行的OVSF码，从而实现非常高速的数据传输。

HSDPA业务还要依靠高速媒体访问控制(MAC-HS)层的混合式自动重传请求(HARQ)技术来实现，而HARQ则需要依靠上行链路专用物理控制信道作为HS-DSCH(HS-DPCCH)，并将4个高速共享控制信道之中的一个用于控制(见图1)。

图1：HARQ和CQI统计对于评价无线数据通信的性能和效率是十分关键的衡量标准

HS-DPCCH还负责将信道质量信息(CQI)从用户设备发送到网络，为如何分配资源提供另一个参数依据(见图2)。

图2：HSDPA网络通过分析CQI来实现带宽动态分配

编码和调制的方式可以有一些改变。自适应调制和编码(AMC)引入了许多测试组合，而高阶(16QAM)调制则为测试带来了新的内容。另外，HSDPA必须能够无缝地与现有的Release 99和GSM网络共同工作，这就意味着在同时提供Release 99话音业务与HSDPA数据业务时，网络必须能够正确工作。一个完善的测试设计必须考虑到所有这些因素，而且其中应该同时涵盖3GPP标准范围定义的测试以及超越3GPP标准的测试。

测试方法的规划

3GPP标准组织正在着手为HSDPA定义RF与协议测试用例，分别在TS 34.121和 TS 34.123种定义。对Release 99而言，这两份文件构成了用户设备(UE)认证标准的基础。用户设备认证标准是由全球认证论坛(Global Certification Forum)和PCS型号认证委员会(PCS)规定的。

HSDPA还是一项新技术，因而测试用例的数量远小于Release 99。但标准委员会已经开始准备增加HSDPA的测试用例。一旦这些测试用例设计好之后，就构成了RF和协议性能测试的基础。然而HSDPA中需要测试的几个关键因素并不在传统一致性测试的范围内，因此要设计出一套完善的HSDPA测试方案，必须将真实使用环境与网络互通性因素考虑在内。

TS 34.121的第5章和第6章中规定了6种RF参数一致性测试用例。这些测试用于评估用户设备RF发射机与接收机的基本功能。TS 34.121的第9章题为“HSDPA的性能要求”更准确地解决了HSDPA的最低性能测试问题，因而可以看作设计更完善的HSDPA性能测试方案的一个起点。

该规范只为每一种UE类型和每种调制类型确定了一个固定的传输块(transport block)大小，而且假设并不存在其他有效的HSDPA用户。但在实际中，UE会遇到各种不同的传输块大小。而且，某特定UE的服务提供商所提供的HSDPA业务其实高度依赖于竞争网络共享资源的用户数。因此，网络为一台UE分配HSDPA资源的速度是不断变化的。

除了RF测试规范以外，3GPP RAN5还在TS 34.123中定义了一组协议一致性测试规范。虽然TS 34.121 和TS 34.123为HSDPA测试提供了基础，但还有几个关键的需测试的领域没有涉及。HSDPA突出的性能使得共享资源能够以更快的速度分配，因此，真实环境测试就要求测试环境中不但RF条件动态变化，而且还存在其他用户竞争共享资源。

HSDPA将在部分Release 99网络上重复部署，因此今后HSDPA与Release 99的相互切换将很常见。一般来说，HSDPA的移动性定义与Release 99不同，它不支持软切换。因为MAC-HS功能是安排在Node-B基站上实现的，因此从一个Node-B基站切换到另一个Node-B基站时要求MAC-HS复位一次，并依靠网络的更高层来保持连接。

为了保证HSDPA技术能够达到大家的期望值，网络运营商与UE制造商在设计详细测试方法时必须考虑周全。可以以3GPP规定的测试为起点，但必须将测试范围从这些最低要求开始，远远拓宽。否则，通过测试的设备提供的这种高速业务将是不稳定的，会造成用户不满意度上升，并大大增加运营商与设备制造商的投入。

作者：Salim Manji

博士/产品经理

salim.manji@spirentcom.com.

思博伦通信公司