Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Тестирование радиооборудования систем связи. Учебное пособие
.pdf
конфигурации.
Эксплуатация
(Maintenance);
Контроль снижения
производительности и ремонт/замена
Полевой
в случае необходимости
Ремонт и замена
(Depot repair).
Ремонт/повторная калибровка
модулей на месте (Repair/recalibrate
Полевой
modules for field)
В течение различных фаз жизненного цикла сети необходимо
выполнять тестирование и измерение сети сигнализации. Это можно
осуществить посредством системы мониторинга. С помощью сетевого
мониторинга сигнализации, в частности, определяется, работают ли сеть и
сетевые элементы и услуги как предусматривалось.
Для тестирования протоколов сигнализации и для обеспечения
взаимодействия сетевых элементов в сети связи существует несколько типов
тестирования [12]:
• тестирование соответствия;
• тестирование производительности;
• тестирование возможности совместной работы;
• тестирование взаимодействия;
• регрессионное тестирование;
• приемосдаточные испытания;
• мониторинг.
Каждый из этих механизмов гарантирует соответствие
функционирования радиооборудования требованиям той или иной стадии
жизненного цикла.
Первым этапом в тестировании протокола является обеспечение его
работы в соответствии со спецификацией, на основе которой он был создан.
Этот процесс называется проверкой согласованности (соответствия).
На практике, роль проверки согласованности заключается в том, чтобы
увеличить уверенность в том, что протокол соответствует своей
спецификации, и уменьшить риск неправильного срабатывания. Проверка
согласованности представляет собой хорошо отлаженную методологию
тестирования, основанную на международном стандарте ISO 9646. Главная
идея стандарта ISO 9646 состоит в том, что спецификация нового протокола
должна содержать комплект тестовых сценариев его проверки. Тестирование
на соответствие заданной спецификации является единственным
стандартизированным и широко распространенным методом проверки
корректности реализации протокола. Этот метод основан на применении
специализированного языка написания тестов TTCN [13].
Тесты соответствия охватывают контроль корректности работы
протокольных объектов, то есть выполнение очередности следования
сообщений, безошибочного перехода объектов из одного состояния в другое
21
под влиянием определенных внешних событий и кодировки необходимых
информационных элементов.
Вообще говоря, тестирование на соответствие не обеспечивает в
полной мере правильность реализации протокола, потому что не
предусматривает осуществление тестирования под нагрузкой и проверку
поведения системы при неопределенных значениях параметров
спецификации, оставленных для возможного применения в будущем.
При тестировании производительности измеряются те параметры,
которые зависят от нагрузки, поступающей на систему, и производится их
сравнение с допустимыми значениями (например, измерение интенсивности
потерь вызовов). Этот вид тестирования сводится к измерению параметров
качества обслуживания (QoS) или производительности сети (NP, Network
Performance) при известных значениях параметров поступающей нагрузки
[13].
Тестирование производительности производится с использованием
эталонной системы (что не всегда возможно и дорого) или с использованием
системы тестирования, имитирующей эталонную систему. Для имитации
эталонной системы, с которой должно стыковаться тестируемое
оборудование, используются симуляторы протоколов и генераторы вызовов.
При использовании реальной системы в качестве эталонной, применяются
анализаторы протоколов, осуществляющие мониторинг интерфейса, который
соединяет тестируемую систему с эталонной.
Для измерения значений параметров QoS и NP используются
генераторы вызовов (сигнального трафика), создающие нагрузку
определенного вида на тестируемую систему посредством генерации
последовательностей сообщений определенного протокола и измеряющие
значения интенсивности потерь вызовов, интенсивности появления ошибок
протокола, интервалы времени между передачей и приемом сообщений
(таймеры) и т. п.[12]
Тестирование возможности совместной работы является следующим
логическим этапом после выполнения проверок согласованности и
производительности.
Спецификация протокола нередко содержит области неоднозначного
понимания, подверженные различной интерпретации разработчиками и,
следовательно, различной реализации. Такими областями спецификации
являются опциональные процедуры и параметры, разные значения
параметров и величины таймеров. Неоднозначность спецификации приводит
к тому, что реализации протоколов от разных производителей оборудования
не работают совместно, даже если каждая реализация успешно прошла
предварительное тестирование на соответствие[13].
Тестирование совместного функционирования является ключевым
аспектом для сетевых операторов, эксплуатирующих оборудование разных
производителей. Очевидно, что сетевые элементы одного производителя
должны корректно работать с сетевыми элементами другого производителя.
22
Проверка этой возможности может проводиться в лабораторных условиях
или непосредственно в сети оператора [13].
На этапе тестирования совместного функционирования проверяется, в
какой степени и при каких условиях разные реализации одного и того же
протокола могут совместно работать, производя ожидаемый результат.
Тесты этого вида могут применяться как ко всем протоколам стека,
используемого на интерфейсе, так и к какому-либо одному выбранному
протоколу.
Тестирование взаимодействия разных протоколов и систем
сигнализации приобретает важное значение для современных
телекоммуникационных сетей. Данный вид тестирования охватывает весь
процесс обслуживания вызова и предоставления дополнительных услуг.
Иными словами тестирование взаимодействия является итоговым
испытанием, обеспечивающим проверку функционирования системы в
целом.
Цель тестов взаимодействия показать, что функциональность из конца
в конец между двумя связанными системами отвечает требованием
стандартов, на которых эти системы основаны.
Как показывает практика, проведение тестов взаимодействия
существенно увеличивает вероятность того, что в одной сети будет успешно
взаимодействовать оборудование, выпущенное разными производителями.
Сложность современных инфокоммуникационных систем
обусловливает наличие огромного числа функций, для полной проверки
которых требуются месяцы и годы проведения тысяч разных тестов. Поэтому
с увеличением сложности телекоммуникационной инфраструктуры процесс
тестирования осуществляется все более систематизированным образом. В
частности, спецификации тестов для предыдущих версий оборудования
используются для выборочной проверки того, что в новом оборудовании
прежние функции (проверенные при тестировании старой версии) попрежнему работают правильно. Эти проверки называются регрессионным
тестированием. Только после регрессионного тестирования проверяются
новые функции. Такой порядок тестирования называется функциональным.
При его проведении основной акцент делается на проверку системы в
условиях некорректной работы встречной стороны (с помощью
симуляторов).
Следующий этап – приемосдаточные испытания. Они объединяют
серию стандартных тестов, определяемых программой и методиками
приемосдаточных испытаний. Обычно эти тесты выполняются на сети
оператора после того, как телекоммуникационное оборудование установлено,
смонтировано и запущено. Приемосдаточные испытания могут включать
регрессионное тестирование каждый раз, когда устанавливается новая версия
программного обеспечения с новыми функциями или градациями емкостей.
23
Рассмотрим заключительную фазу. Мониторинг радиосистем является
не только последней фазой тестирования, но и самой длительной и, пожалуй,
самой важной.
Мониторинг обеспечивает:
• выявление ошибок при взаимодействии протоколов, не обнаруженных на
других этапах тестирования;
• обнаружение несанкционированного доступа к ресурсам со стороны
отдельных абонентов;
• сбор информации о вызовах CDR (Call Detail Record) или SMDR (Station
Message Detail Record) и транзакциях TDR (Transaction Detailed Report);
• трассировку вызовов;
• обнаружение зацикливания сообщений;
• контроль источников и маршрутов прохождения трафика.
Системы мониторинга и анализа сигнализации декодируют
принимаемые от многочисленных каналов сети сигнализации сообщения и
сигналы, проверяют их на предмет соответствия заданной спецификации,
выделяют (как правило, красным цветом) сообщения или их отдельные
параметры, не соответствующие спецификации. Точно таким же образом они
отображают перегрузки, аварийные ситуации и многое другое [12].
3.Тестирование системно-сетевых решений
Задачей сетевого оператора является развертывание новых сотовых
сайтов, их быстрый запуск и поддержка функционирования с максимальной
эффективностью.
При этом перед сотрудниками компании встает ряд общих проблем
[14]:
Необходимо устанавливать и обслуживать все большее число сот с
меньшим числом людей. Однако в распоряжении недостаточно времени, так
как за тот же промежуток времени необходимо тестировать больше сайтов
сотовой связи, так что персонал должен быть способны быстро обнаружить и
диагностировать проблемы с оборудованием.
Необходимо использовать лучшие методы для проведения множества
испытаний различных технологий и частот. Современные системы связи
работают в различных условиях с использованием различных технологий и
стандартов, так что необходимо использовать гибкое многофункциональное
оборудование.
Упрощение устранения неисправностей многостандартного и
многочастотного оборудования. Необходимо сокращать количество времени,
затраченного на перенастройку контрольно-измерительных приборов для
различных рабочих частот. Быстрее проводить измерения.
Персоналу необходимо выполнять большее количество полевых работ
за меньшее время. Это может быть достигнуто, прежде всего, быстрым
обнаружением неисправных узлов в антенно-фидерных системах.
24
Оператору нужно быстрее устранять проблемы сети, связанные с
действием помех. Клиенты очень беспокоятся о качестве предоставляемых
им услуг, так что персонал должен уметь быстро обнаружить и
идентифицировать неизвестные сигналы. Поэтому необходимо повышать
навыки и умения по устранению мешающих сигналов: обнаружение и
распознание неизвестных сигналов, обнаружение помех низкого уровня,
прерывистых и пакетированных сигналов, распознание и демодуляция
модулированных сигналов
3.1. Тестирование телекоммуникационных протоколов
Тестирование качества работы и совместимости компонентов
современной телекоммуникационной сети приобретает большее значение в
последние годы. Как уже упоминалось выше, для устойчивого и
бесперебойного функционирования систем связи с подвижными объектами
операторам связи в течение различных фаз жизненного цикла сети
необходимо производить тестирование телекоммуникационных протоколов.
Протоколом является согласованная система правил и процедур, которая
дает описание принципа взаимодействия множественных объектов.
Протоколы являются языком, на котором коммутационные узлы, станции
и другие телекоммуникационные устройства общаются в сети.
Для определения протоколов Международной организацией
стандартизации ISO разработана семиуровневая эталонная модель
взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection). В этой
модели более низкий уровень всегда предоставляет услуги более высокому.
Взаимодействие между разными уровнями одной системы осуществляется
посредством примитивов, а взаимодействие между одноименными уровнями
разных систем посредством протоколов (рисунок 3.1). Совокупность этих
протокольных уровней называется стеком протоколов.
25
Передача
данных
Данные
(Data)
Данные
(Data)
Данные
(Data)
Сегменты
(Segments)
Пакеты
(Packets)
Кадры
(Frames)
Биты
(Bits)
Прием
данных
Прикладной [приложений]
уровень (Application layer)
Уровень представления
(Presentation layer)
Сеансовый уровень
(Session layer)
Транспортный уровень
(Transport layer)
Сетевой уровень
(Network layer)
Канальный уровень
(Data Link layer)
Физический уровень
(Physical layer)
Канал связи
Рисунок 3.1 – Семиуровневая модель OSI
3.2. Тестирование систем связи
Глобальной целью данных измерений при тестировании систем связи
является повышение скорости передачи данных и емкости сети посредством
точных настроек мощности, обеспечивающих низкий уровень внеканального
излучения и хорошее качество сигнала. Эти характеристики позволяют
снизить количество случаев обрыва связи (dropped call rate), блокирования
вызовов (blocked call rate) и повысить уровень обслуживания клиентов.
Персонал, обслуживающий соты, или инженеры по РЧ связи могут
выполнять измерения по эфиру OTA (Over the Air) для проверки покрытия и
качества сигнала передатчика без отключения соты (рисунок 3.2). В случае
неоднозначности результатов эфирных измерений можно непосредственно
подключиться к базовой станции для проверки качества сигнала и мощности
передатчика.
26
Рисунок 3.2 – Пример рабочего места оператора при драйв-тесте
Совершенствование оборудования тестирования позволило компании
R&S создать компактные легкие драйв тест сканеры TSME, показанные на
рисунке 3.3 [15]. До 4 таких сканеров, помещающихся в рюкзаке
R&S®TSME-Z3, позволяют на ходу протестировать даже системы 4×4
MIMO.
Рисунок 3.3 – Использование компактных TSME драйв-тест сканеров,
производимых компанией R&S
27
3.2.1. Измерения зоны покрытия радиосистем.
Картографирование
Опции применяемых при тестировании современных программных
продуктов для измерения зоны покрытия наземных мобильных радиосистем
(например, LMR Master™ Land Mobile Radio Modulation Analyzer) в
сочетании с использованием приемников GPS позволяют измерять и
записывать ключевые параметры качества сигнала наземных мобильных
радиосистем – производить картографирование покрытия системы (Coverage
Mapping). Все точки получения (снятия) данных сопровождаются
координатами, полученными с помощью приемника GPS, информацией о
времени и сохраняются в память примерно каждые две секунды.
Для аналоговых систем на карту могут быть нанесены такие параметры
как:
• индикатор уровня принятого сигнала (RSSI);
• суммарный коэффициент гармонических искажений (THD);
• отношение сигнала к шуму и искажениям передатчика (SINAD).
Для цифровых наземных мобильных радиосистем на карту наносятся
данные:
• о коэффициенте битовых ошибок (BER);
• о качестве модуляции или величине вектора ошибки (Error Vector
Magnitude) модуляции;
• об индикаторе уровня принятого сигнала (RSSI) (рисунок 3.4) [16];
• о коэффициенте мощности по соседнему каналу (ACPR).
Рисунок 3.4 – Картографирование уровня принятого сигнала в заданной
области
28
Опциональная функция анализатора наземных мобильных радиосистем
Master S412E картографирования зоны покрытия позволяет отобразить
результаты измерения на карте с указанием информации, полученной от
приемника GPS. Точки данных отображаются с использованием цветовой
кодировки на основании параметров сортировки, определенных
пользователем для выбранного типа измерения (рисунок 3.5) [16].
Рисунок 3.5 – Картографирование коэффициента битовых ошибок (BER)
С помощью опциональной функции картографирования зоны покрытия
LMR Master позволяет генерировать файл сервиса Google Earth в формате
KML с указанием величин BER, Modulation Fidelity или EVM, RSSI, THD или
SINAD, отображаемых с помощью цветных кнопок.
Также данная опция обеспечивает формирование табличного
текстового файла для просмотра в электронных таблицах, с использованием
пользовательских скриптов, или для импорта в предоставляемое сторонними
разработчиками программное обеспечение для расчета радиопокрытия
(рисунок 3.6) [16].
29
Рисунок 3.6 – Пример электронной таблицы
Два файла могут быть экспортированы: текстовый файл с разделением
табуляцией для импорта в электронные таблицы и пользовательские скрипты
для анализа, или файл в стандартном формате KML для просмотра с
помощью программ для работы с географическими данными и картами,
например, Google Earth. В случаях, когда сигнал GPS недоступен, LMR
Master позволяет пользователю импортировать план этажа или другую карту
и с помощью сенсорного экрана с высоким разрешением записывать точки
данных.
Значение индикатора мощности принятого сигнала RSSI, сохраняемого
в память, является средним примерно 50000 отдельных измерений в секунду,
выполняемых за период измерения. Значение модуля вектора ошибки
модуляции или качества модуляции (Modulation Fidelity) служит хорошим
индикатором уровня многолучевости в измеряемом сигнале.
При измерении характеристик канала без отключения, схема канала
управления позволяет измерять частоту ошибок сообщения и оценивает
коэффициент битовых ошибок (BER) на основании анализа коррекции
ошибок в прямом направлении на данных канала управления. Шаблон Voice
(Voice pattern) позволяет оценить BER в реальном речевом трафике на
основании анализа данных коррекции ошибок в прямом направлении,
устраняя необходимость в отключении наиболее важных систем для
проведения анализа и позволяя проверять качество покрытия без перебоев в
работе.
Примером программного обеспечения, используемого при сетевом
тестировании, может служить аппаратно-программный комплекс SAM-CV
1000, предлагаемый немецкой компанией decontis GmbH. Комплекс является
экономически эффективным решением на основе использования ноутбука,
приемника GPS и оборудования РФ. Это превращает общий ноутбук в
мощный инструмент для измерения покрытия и драйв-тестов (рисунок 3.7).
SAM-1000 CV позволяет сетевым операторам выполнять измерения
покрытия поля для DVB-T и DVB-T2 вещания [17].
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]