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網絡運營商和設備供應商需要按照用戶要求的實際條件測試LTE網絡。LTE的發展對容量測試提出許多新的挑戰，需要采用不同于3G網絡的測試方法和技術。LTE 的系統架構比UMTS更加扁平，這意味著，容量測試傳統上使用的基帶網絡接口已不適用于LTE網絡。本文探討這些挑戰，并說明基于成熟的空中接口通過射頻(RF) 進行容量測試的方法。

　　傳統方法

　　移動網絡基礎設施測試一般分為兩個階段–首先進行實驗室測試，然后進行外場測試。實驗室研發測試首先對一臺用戶設備 (UE) 進行深入功能性測試，以保證符合3GPP規范。采用最新一代移動測試系統，可模擬多部UE，檢驗多臺設備接入時基站能否正常工作，優化基站為UE分配網絡資源使用的調度算法。采用特制的多UE移動測試系統進行測試，通常能夠給出可重復的精確結果，從而在手機或移動設備推出之前對網絡進行測試，因為手機開發滯后于網絡基礎設施。

　　下一階段進行外場移動環境測試，但由于前期部署階段基本上沒有其他用戶接入網絡，因此移動環境測試很難有效模擬滿容量狀態下的性能效果。特制的容量測試系統專門用來生成大流量負載，重點檢驗各種情景下端到端性能。

　　實際網絡環境下存在大量用戶同時使用服務的情況。例如在機場，500名來自大西洋彼岸航班的到港乘客同時接通手機;或者，一個大城市，成千上萬的人同時使用手機和數據卡。利用網絡容量測試，網絡設備供應商可以檢測核心網和基站 (eNodeB或 eNB) 能否可靠處理這類情況，確定需要加裝設備之前的最大容量。

　　網絡架構

　　圖1: LTE網絡架構

　　如圖1所示，LTE網絡由大量不同要素組成，包括服務器、 分組核心網 (EPC)、基站 (eNodeB) 和天線系統。在各種實際情景下測試整個網絡是十分重要的，例如，多個蜂窩小區、接入幾千部UE、MIMO操作以及用戶采用各種服務。

　　特制的容量測試系統可生成大流量空口負載，然后采用各種不同的觀測點監控網絡。同時，也可以進行EPC和服務器仿真，以‘環繞’測試的方式測試eNodeB ，了解eNodeB 隔離狀態下的工作極限。兩種測試方法的目的都是測量各種情景下的性能。

　　采用容量測試系統

　　運營商和網絡設備供應商應在全面部署網絡之前進行容量測試。運營商需要結合部署計劃測試容量，以評估供應商設備端到端性能，包括新建網絡和升級的現有網絡，他們必須在實際部署網絡之前，對系統表現和性能有充分的把握。

　　運營商還要測量和比較供應商系統的性能。每家供應商采用獨特的方法配置各種調度算法，這些方法之間的差異將影響網絡性能和效率，從而關系到端到端性能。通過容量測試，運營商可通過一致的方式比較各種不同情景下獲得的結果。

　　供應商受益

　　基礎設施供應商也可以利用容量測試優化設備在實際工作條件下的性能，例如，在加長的測試周期內，對大量UE和多個小區進行統計測試。通過模擬實際環境下的使用情況，供應商可以進一步確保設備在實際網絡中的性能達到預期水平。

　　網絡供應商核心研發團隊開發eNodeB及其他網絡組件，然后采用功能測試系統進行3GPP功能測試。這種核心功能經過研發階段詳細功能測試后，提交給容量測試團隊，由其檢驗系統實際環境下的表現和‘極限’– 性能高于技術規范標準測試水平。

　　隨著供應商越來越多地參與服務業務，而不再僅僅提供網絡硬件，他們從始至終為保證網絡性能和可靠性所承擔的責任也在增加，提高實驗室測試能力可使他們從中受益。通過功能測試不能全面掌握在商用網絡中大量用戶同時應用各種業務的場景，對網絡容量的性能極限理解越充分，越能輕松地提供服務業務并保證網絡可靠運行。

　　診斷為什么特定功能在外場環境中不能正常工作需要耗費大量時間，降低研發和管理服務團隊的效率并增加成本。而實驗室性能和功能測試可為外場測試提供基本條件。盡管不能解決每一個問題，但在提高初始測試檢驗水平，以基于實驗的系統復現外場出現的問題方面，網絡容量測試發揮著極為重要的作用。

　　發生問題時，移動運營商要求做出迅速有效的響應。獨立的、獲得市場認可的測試系統，有助于供應商對潛在原因和解決辦法提出詳細的反饋意見。
LTE容量測試的不同之處

　　大數據量智能手機導致網絡飽和，對用戶語音通話形成障礙已成為3G運營商難以解決的問題。LTE的發展促進了用戶服務的豐富性和多樣化，包括語音、視頻、網絡瀏覽、電子郵件和社交網絡，數據流量規模發生極大變化，并對網絡性能產生難以預測的影響。其測試要比GSM等2G網絡困難得多，在2G環境下，網絡流量大部分集中于語音和短信 (SMS)。

　　同時，與UMTS相比，LTE標準移除了管理 UMTS陸地無線接入網 (UTRAN) 網元的無線網絡控制器 (RNC)。這是3G網絡大容量測試使用的傳統接入點，因此通過空中接口進行測試已成為一種必然。對于2G和3G網絡，一些運營商采用‘電話墻’在 UTRAN環境下對NodeB進行端到端測試，但由于LTE支持的每個小區有大量UE，以及服務復雜性和功能特性的提高，這種方法并不可行。

　　圖2: 3G UTRAN與LTE無線網絡架構對比

　　圖2 所示為UTRAN與LTE網絡架構對比。如上所述，LTE網絡移除了RNC節點，相對于3G UTRAN更加簡單。這種對網絡的簡化，使更多功能集中于eNodeB基站，使基站間可直接進行通信和功能處理，如基站間設備切換。更加扁平的網絡架構有助于改善數據時延 (發射機發送數據與接收機接收數據之間的傳輸時延)，更好地支持時延敏感類業務、交互式業務和實時通信業務。

　　移除了電路交換語音服務的LTE可實現基于全IP的網絡，所有話音最終通過IP傳輸。基于IP的網絡可重用現有IP標準、簡化網絡，并且IP設備形成的現有龐大市場有助于降低成本。因此，服務質量 (QoS) 成為LTE的重要因素，不僅因為用戶對于客戶服務具有更加嚴荷的要求，而且一旦他們感到不滿意會毫不猶豫地更換供應商。 在過去，IP網絡一直以‘盡力而為’的方式運行，但這是僅允許有限延遲的實時語音和視頻服務無法接受的。 服務質量機制可保證網絡根據流量類型與任意特定時間處理的所有其他流量類型的比較結果，按照先后順序正確滿足每種服務的需求。

　　LTE網絡容量測試

　　UE使用數量不斷增長使得模擬實際網絡預期容量成為可能，包括基站內及基站間UE切換。當UE數量達到數百部時，容量測試工具是基于實際使用條件生成測試情景的最佳解決方案，如Aeroflex EAST500。

　　圖3: 容量測試在整個測試活動中的作用

　　容量測試在整個測試周期中的作用如圖3所示。當研發功能性測試確立了新版本回歸測試中具備的功能后，容量測試側重于與運營商客戶相關的測試。測試采用不同的服務組合，在增加UE和小區使用數量的條件下進行。這個過程中，新推出的功能將增加容量，這些也應在容量測試中加以考慮。

　　確定滿足要求的容量后，即可開始進行性能測試，其目的是保證獲得網絡最大效率，換句話說，獲得單位投資下的最大比特傳輸量。通過性能測試優化網絡的路線由運營商確定，因為各運營商影響性能的主要eNodeB運算方法不盡相同。為全面平衡網絡效率、各個UE的性能 (服務質量) 和應用性能 (體驗質量)，需要進行復雜的多維優化。測試可進行定制，以實現運營商差異化，例如推出新功能或提高數據速率，改變服務組合或使用方式。運營商也希望利用解決過去問題積累的經驗或自己的性能標準。

　　容量測試面臨的挑戰

　　跟蹤3GPP技術變更一致是一項復雜的任務。供應商之間eNB節點、網絡及所有工具的技術規格版本必須保持一致，同時，涉及的技術規格變更要求也必須一致。在新的運營商客戶或運營商要求變化的驅動下，優先滿足的功能經常發生變化，設備供應商贏得新合同時，往往增加網絡功能。

　　測試設備成熟度是一個重要問題。實現網絡互操作所需的工作量往往被低估了。這種情況導致供應商在不斷開發設備的同時，需要花費幾個月的時間進行現場測試。運營商和網絡供應商的時間優先用于調試和優化系統，而不是測試工具。

　　在UE數量顯著增長的情況下，保持3GPP的先進性也是一種嚴峻挑戰，實際工作中，在保證功能的基礎上增加UE數量并提高穩定性相當困難。如果UE模擬器供應商支持多種3GPP版本，則不同技術規格版本之間可以轉換，便于制定計劃，利用強大的工程支持團隊，UE模擬器供應商可對功能要求的變化迅速做出響應。

　　測試設備的局限性

　　當實驗室不能輕松重建各種外場情景時會產生問題。實驗測試在經濟性和重復性方面優于外場測試，可以創建外場環境下往往不會出現的情景，或在實際用戶接入之前為網絡加載。不過，除非實驗測試精確，否則將存在問題缺失的風險，這類問題只有客戶開始報怨時才能發現。其中一個重要檢驗領域是UE模擬器在實驗室重建的射頻環境。

　　不能提前掌握可能發生的問題，難以確定UE模擬器識別這些問題需要測量的數據–因此，為幫助工程師以合理的結構化方式解決存在的問題，強大的測量和診斷工具是必不可少的。

　　供應商根據這方面多年積累的經驗，分別開發了各自的運算方法。容量測試不僅可以深入了解這些運算方法的性能水平和效率，而且為供應商工程師通過研究進一步加以改進提供了實用工具。

　　UE模擬器選擇標準

　　實驗室和外場空中接口采用相同的測試設備具有顯著優點，因為這樣便于實驗室重建外場環境中發現的問題。

　　快速識別問題根源也是十分重要的。大部分UE模擬器以供應商所需的重要績效指標 (KPI) 為重點，但為有效識別故障并優化性能，還需掌握各級堆棧中的UE棧測量結果。

　　eNB專有運算方法 (如調度器) 直接影響性能和效率。 因此，了解提供的數據–詳細底層數據，比如資源塊使用率，在多大程度上能夠觀察調度器運行情況是十分重要的。
完整測試的重要性

　　許多運營商和供應商認為，相對于真實手機UE設備，采用基于射頻的UE模擬器是一種可以接受的變通辦法。而且，非射頻UE模擬器–采用不同基帶接口的情況下–真實手機與UE模擬器之間的差距過大。EAST500 (圖4) 是一種集成式LTE網絡容量測試系統，支持真實數據服務和應用通過射頻進行容量測試，供實驗室模擬實際環境下的容量測試。EAST500結合了針對eNB 發展演進的行業標準LTE射頻移動測試接口，Aeroflex TM500，已完成與全球各大基礎設施供應商的互操作測試。與其他系統相比，利用這種大規模部署的系統，制造商可以顯著減少運營商和供應商開通和運行容量測試系統所需的時間。

　　圖4: Aeroflex EAST500網絡容量測試系統

　　EAST500還可以保證測試實驗室重建實際環境下的情景和外場問題，提供完整的KPI測量結果，并且可在實際外場環境下通過空中接口使用實驗設備，高度精確地比較結果。UE棧測量結果可給出最佳質量的診斷信息。

　　EAST500的系統硬件可根據所需的UE和小區數量靈活擴展。系統在FDD (頻分雙工) 和TDD (時分雙工) 環境下，通過射頻連接實現真正端到端LTE負載測試。EAST500的系統路線圖滿足最具挑戰性的3GPP功能要求，并已開始基于4x4 MIMO和LTE-Advanced的開發工作，應對數據速率進一步提高帶來的挑戰。