当今移动设备的集成化测试

　　随着网络运行商的数据服务和更高速服务的扩大，移动设备的功能有了新的需求。移动设备的设计者已经开始在他们的产品中逐渐集成CDMA2000和1xEV-DO或EDGE、W-CDMA和HSDPA等技术。这些技术非常复杂，并且为终端用户提供的服务更加灵活多样，因此就要求移动设备的设计者在将产品交付生产之前，对产品的应用性能进行完备的测试。

　　一般来说，移动软件和硬件的测试是由制订协议的人员通过编制脚本调用处理（call-processing）开发的方式分别进行的，其中硬件设计工程师使用基于射频的工具在物理层上进行测试，软件工程师在操作系统和应用层上进行测试。


图1 移动设备研发周期的各个阶段都需要进行测试

　　分离的测试方法对于语音应用是可行的，但是由于空中接口（air interface）的特性可能会使无线应用的数据发生衰减、失真和延迟，甚至达到失效的地步，这样一来分离测试的方法就无法胜任了。无线数据设备中的软件和硬件需要在一种“真实”的网络环境中进行联合测试，测试过程要像一名真正的用户在使用该设备一样。在设计的集成与验证阶段，测试工作被赋予了新的重要意义，必须要验证终端用户对最新高速数据应用的使用体验。

五个阶段

　　移动设备的研发周期可以从广义上分成五个阶段：设计、系统集成与验证、前一致性（preconformance）验证、一致性（conformance）验证、互操作性。每个阶段都有自身的测试需求，研发周期中所涉及的每个设计小组都有自己的测试过程和首选的测试方法。

　　满足各个阶段测试需求需要多种测试设备，其中主要的测试仪器包括脚本生成引擎、射频参数式测试仪和堆栈式信号测试仪。我们主要关心系统集成与验证测试工作中所涉及的这三类测试。

　　在系统集成与验证阶段，各个阶段的设计人员集中在一起对软件和硬件进行集成。他们需要检验各个组成单元的基本功能，验证射频与模拟器件的功能，检验设备在真实环境下的工作情况，当对设计进行修改之后还要进行回归测试（regression testing）。在这一阶段，在操作网络环境下测试移动部件是非常必要的。

真实条件下的测试

　　为支持移动数据服务，嵌入式软件的数量大大增加。例如，3G设备中可能会包含数百万行的程序代码，而原来的2G设备中所需的代码只有几千行。

　　为了实现互联网协议功能，应用程序栈是与信号协议并行运行的。当把应用集成到设备之中时，设计者必须确保所有的功能仍然能够正确实现。

　　这是通过对部件施加测试激励，测试诸如丢包率、数据吞吐量和延迟等参数来实现的。测试工作必须在尽可能接近真实的环境下进行，要使用真正的IP数据通信。

　　进行激励测试的一种办法就是在真实网络中进行。但是，寻找一个商用的运行网络并在各个测试阶段走出实验室进行测试并不是最可行的方法。设计者可能会受限于网络的技术格式，无法控制测试环境。

　　另外一种更适合于实验室测试的方法是采用一体式测试装置，这种测试装置同时具有射频和协议分析功能，能够代替真实的射频网络，作为一个基站仿真器来使用。设计者可以监测各个部件来回传输的信息，修改各种网络参数，例如射频功率、数据编码结构、数据速率和时隙（time slots）数量等。


图2 数据吞吐率监视器显示随着数据吞吐率的增大TCP层的速率在变慢

　　安捷伦公司推出的8960无线通信测试装置能够运行预置调制格式的实验室应用程序，针对GSM/GPRS、 EDGE、 CDMA2000、1xEV-DO、W-CDMA和HSDPA 技术，实现语音、视频、IP和通信应用的仿真测试功能。

　　该装置所具有的一套射频测试功能将参数化测量功能和首层性能测试结合起来，能够针对预定的访问信道评测无线设备的性能。

解决复杂的性能问题

　　在集成与验证测试工作的早期，设计者往往觉得记录协议交换信息对于优化设计或者调试错误非常有帮助。协议记录工具必须要能够实时地记录第1、2、3层的协议消息。

　　在设计调试过程中，测试工具还应该具备用户预定的触发与过滤功能，以帮助设计者隔离某些特殊的问题。两台测试装置进行同步记录的功能对于评测Inter-RAT handover性能是非常有用的。

　　在这一测试阶段，很多细微的和不是非常细微的性能问题就会出现。交换（handover）是一种非常复杂的数据调用，也是一个常见的问题来源。同时使用多个测试装置进行双单元（two-cell）仿真是实现真实交换测试的基础。

　　随着3G网络数据速率的增大，设计者还必须解决移动设备失效的问题，这种问题只会随着和数据吞吐量的增大而涌现出来。即使由于大气干扰而使信号发生干扰和衰落，设计者都必须搞清楚其产品中所用的微处理器是否能够处理所有输入和输出该设备的数据信息。

　　当做完基本的无线设计功能验证之后，设计者还必须确保：当把该移动设备接入不断扩容的个人电脑和操作系统网络中时，为终端用户提供的应用程序仍然能够正确工作。在3G蜂窝网络中传输高速的数据将会给终端用户的使用带来问题，因为大多数PC操作系统无法处理移动网络传送的数据。

　　随着数据速率的增加，这些问题将变得更加糟糕。网络仿真器和移动设备仅仅是整个移动数据系统中的两个组件，若想检测整个系统的问题就会给设计者提出更大的新挑战。

　　8960测试装置中的数据吞吐率监视器能够对发射器和接收器信道上的无线和IP数据吞吐率进行测量。设计者能够把超过实际网络性能指标的数据速率作为激励加载给待测设备，对于HSDPA能够测试高达3.6Mb/s的数据速率，对于1xEV-DO能够测试2.4Mb/s的速率，同时还可以模拟某些射频故障（如图2所示）。

　　除了CDMA格式的实验室应用外，设计者还可以在PC上使用安捷伦推出的Baseband Studio功能，实现信号衰落条件下的应用性能测试，并监测数据吞吐中的故障。这一功能通常需要更昂贵的测试设备来实现。

在产品生命周期中的应用

　　具有实时堆栈式架构的一体化测试仪将射频测试和协议分析功能结合了起来，使设计者能够按其所需快速开始测试工作。它为应用集成和验证过程提供了真实的网络性能，与其他测试设备联合使用，可以为移动设备设计的早期和后期阶段提供全面的测试覆盖。

　　安捷伦8960测试装置是多种射频与协议前一致性验证和一致性验证测试系统的核心设备，还广泛应用在生产测试过程中。设计者将会发现，在移动设备生命周期的各个阶段使用这一解决方案，能够有效地帮助设计者将产品设计顺利地交付生产。
作者：Pete Goldsack　Richard Maguire   来源：今日电子