逐步釋出固定式/行動式測試案例 WiMAX測試規範漸完備

WiMAX測試規範是由WiMAX論壇的技術工作組制定,認證工作組則負責具體操作認證測試的管理工作。WiMAX認證測試包括一致性測試和互通性測試兩部分,一致性測試又分成協定一致性測試和射頻一致性測試。此外還有每年舉辦兩次的互連測試大會,讓設備供應商聚集在一起進行互通測試活動。截至目前為止,在IEEE 802.16-2004標準還未完成所有測試個案的開發,而IEEE 802.16e-2005標準則尚未完成任何測試案例。
WiMAX測試規範是由WiMAX論壇的技術工作組制定,認證工作組則負責具體操作認證測試的管理工作。WiMAX認證測試包括一致性測試和互通性測試兩部分,一致性測試又分成協定一致性測試和射頻一致性測試。此外還有每年舉辦兩次的互連測試大會,讓設備供應商聚集在一起進行互通測試活動。截至目前為止,在IEEE 802.16-2004標準還未完成所有測試個案的開發,而IEEE 802.16e-2005標準則尚未完成任何測試案例。  

近年來行動寬頻需求日益增長,為提升使用者無線接取頻寬,並填補WiFi的不足,IEEE提出802.16(WiMAX)的相關技術做為解決方案。與 WiFi相較,WiMAX擁有許多優勢,包括較長的傳輸距離、較大的覆蓋率、較大的頻寬等,也因為部署簡便、受地理環境客觀條件限制少,WiMAX技術可以滿足用戶對於高效能、低成本的下一代寬頻無線接取網路的迫切需求,因此WiMAX被視為最重要的下一代無線技術(4G)之一。本文將介紹推動WiMAX 普及的WiMAX論壇組織及相關的WiMAX設備認證規範。  

WiMAX論壇是由英特爾(Intel)、諾基亞(Nokia)與Alvarion等大廠於2001年所創建的非營利機構。其主要的目標在實現各種設備製造商以及各種品牌產品之間的互通性,藉由通過全球統一建立的技術標準,在全球各地推廣WiMAX的技術,而通過WiMAX認證的產品可擁有WiMAX認證標章。目前WiMAX論壇的會員數已超過350名,範圍涵蓋晶片公司、設備廠與電信業者。  

WiMAX論壇下設立許多工作小組,目前共有認證工作組(CWG)、技術工作組(TWG)、頻譜工作組(RWG)、市場工作組(MWG)、需求工作組 (SPWG)、網路工作組(NWG)和應用研究工作組(AWG)等。WiMAX的相關測試規範是由技術工作組制定,認證工作組則負責具體操作認證測試的管理工作,管理認證過程包括一致性測試規程、互通性規程以及認證的流程,同時還負責認證實驗室的建立以及品質監控。  

執行WiMAX認證須先選擇設定檔  

依WiMAX論壇規定,在執行認證時須先選擇適用的認證設定檔,參數分類主要有三,第一是頻譜(Frequency Band)、第二是頻寬(Channel Bandwidth)、第三是雙工模式(Duplex Mode)。目前IEEE 802.16-2004和IEEE 802.16e-2005制訂的認證設定檔如圖1所示。  

WiMAX論壇在歐洲電信標準協會(ETSI)的協助下,提出了自己的通訊協定實現符合性說明(Protocol Implementation Conformance Statement, PICS)標準,包括受認證產品所應支援的全部特性(包括強制項、可選項及禁止項),其目的是要用PICS的符合性來保證產品與規範標準的一致性,進而確保不同廠商的產品具備互相操作性。每家設備製造商都須提交自己的PICS,並且必須包括他們產品所支援的全部特性。圖2描述認證的具體流程。  

從圖中可知,設備製造商向WiMAX指定授權實驗室(WFDCL)申請產品認證之前,可以選擇進行某種程度的自我測試。此後,一旦產品被受理進行測試認證,WFDCL將利用協定製作之額外測試資料(PIXIT)檔,以及按標準測試文件所產生的測試計畫進行測試。而測試文件則包括測試套件與測試目的 (TSS & TP)、無線電一致性測試(RCT)、抽象測試套件(ATS)以及業務要求文件如測試MIB等。  

在此解釋上述術語,PIXIT是設備製造商的產品在送測時所須提供建構其產品的參數,特別是隨測試環境不同而須調整的參數;TSS是將測試個案依據功能、性質作有層次的分組;TP是用文字描述測試個案的預期行為;ATS是為完成通訊協定測試,根據測試目的所實現的測試程式碼,WiMAX的ATS採用 TTCN-3程式語言實現測試程式;RCT是無線電測試的規範文件,下文將詳述。  

最後,當產品通過所有要求的測試,WiMAX論壇會公布該製造商的該產品通過認證,並將該產品型號在WiMAX正式網站上公布。  

WiMAX認證測試主要包括一致性測試(Conformance Test)和互通性測試(Interoperability Test, IOT)兩部分。一致性測試又分成兩個部分,分別是協定一致性測試(PCT)和射頻一致性測試(RCT),分述如下。  

協定一致性測試有兩種工作模式  

協定一致性測試主要的依據文件為TSS & TP,並執行依據ATS所完成的可執行的測試案例(Test Suite)。圖3描述的是PCT測試床(Test-bed)的配置。  

圖中所見的協定一致性測試儀(PCT)本身是一個無線測試系統,它主要有兩種工作模式:模擬模式和監視模式。在模擬模式下,PCT是一個主動設備,可以模擬基地台(BS)或用戶台(SS)發送預訂的訊息給待測設備(UUT),並能截取、解碼和分析從UUT發出的消息。在監視模式下,PCT是被動設備,它只截取、解碼和分析從UUT發出的消息,並對接收到的消息和數據進行統計分析。  

而PCT系統亦是以模組化設計,可概分為三大區塊:  

1.射頻區塊:可因應新增的頻率設定不同的OFDM實體層系統設定檔,以增加測試彈性。  

2.基頻OFDM區塊:模擬基地台/用戶台,並可隨版本更新升級功能。  

3.MAC通訊協定軟體堆疊:可符合IEEE 802.16-2004或802.16e-2005標準,接收處理WiMAX MAC層的訊息。  

射頻一致性測試確認設備符合規範  

射頻一致性測試是針對射頻訊號分析,用以確認廠商開發的設備是否符合規範。RCT系統以射頻纜線傳導連接待測用戶端設備與VSA、VSG等訊號產生或分析儀器。  

RCT系統經由一台主控電腦以乙太網路的方式來控制、觸發系統間各元件的動作,來達到測試目的,其系統架構圖如圖4。  

互通性測試須與三家不同廠商互測  

互通性測試是WiMAX認證測試的第三階段。只有當被測試的產品通過前兩個測試後,才能進行這一階段測試。互通性測試系統需要至少三家不同廠商設計的 WiMAX基地台與用戶台設備以進行整合,每一基地台須展現其與三家不同廠商的用戶台的互通性,同樣的每一用戶台也須展現其與三家不同廠商的基地台的互通性。  

這三家用戶台中,可有一用戶台是與基地台同一家製造的產品,反之異同。因此該系統必須提供至少三家不同廠商設計的WiMAX基地台與用戶台設備,以建立IOT測試床。IOT測試床的架構如圖5所示。  

在WiMAX測試案例的開發上,截至目前為止,在IEEE 802.16-2004標準,還未完成所有測試個案的開發,而IEEE 802.16e-2005標準則根本還未完成任何的測試案例。  

測試案例將依規畫的版本分別釋出,新的版本除了新的測試案例之外,也將包括舊的測試案例。畫,IEEE 802.16-2004的測試案例有三個版本,第一個版本主要是完成功能必備的測試個案,第二個版本包括必備以及可選擇的測試個案,例如服務品質、動態頻譜選擇以及先進的加密機制,第三個版本包括必備以及可選擇的測試個案,例如自動重傳機制(ARQ)。圖6是WiMAX論壇針對802.16-2004所規畫的測試案例釋出時程。  

另一方面,IEEE 802.16e-2005目前規畫有兩個版本,第一個版本主要是完成功能必備的測試個案,包括測距(Ranging)、寬頻配置、混合自動重傳機制(H- ARQ)、電源控制與加密機制等;第二版本新增的功能如交遞(Handover)、省電功能與傳輸品質(QoS)等。WiMAX論壇針對802.16e- 2005所規畫的測試案例釋出時程如圖7。  

互連測試大會可預先發現問題  

互連測試大會(PlugFest)是指WiMAX設備供應商聚集在一起,進行產品互通性的測試活動,這是WiMAX論壇的正式活動,每年舉辦兩次,但並非認證測試的正式部分,參與互連測試大會也不能替代正式的WiMAX認證測試,可是WiMAX論壇還是極力推薦製造商參與這項測試,以作為正式認證前的準備性測試。互連測試大會為製造商提供與其他製造商進行互通互連的機會,並可發現和解決在正式測試前可能出現的問題。當然這一測試應是在與其他製造商簽署保密協議(NDA)的前提下進行。互連測試大會主要涉及的是互操作性測試,相應的測試規範和IOT類似。  

目前通過認證產品僅25項  

要取得WiMAX論壇的認證,必須將產品送到WFDCL認證測試。到目前為止,WFDCL只有西班牙信德康(Cetecom)一家。設備製造商將產品送往 WFDCL做認證測試時,第一步要先上網註冊登記,一旦WFDCL接受此案子之後,就會排定測試時間,擬定測試計畫,並會依據廠商所提供產品的受測項目,回覆送測廠商所需的價格。在開始測試之前,送測廠商須準備兩套受測設備送往WFDCL,並且付清測試費用。  

受測產品在被通知獲得通過取得WiMAX論壇認證標章之時,受測產品廠商也須先付清標章費用。而WFDCL會通知WiMAX論壇,於WiMAX論壇的網站列出通過認證產品的型號。  

目前為止,信德康只有測試符合IEEE 802.16-2004規範產品的能力,而通過WFDCL認證的產品,在今年2月才公布了第一批,截至目前為止,依據WiMAX論壇公布的資料,共有25 個產品獲得認證,其中基地台有11個,用戶端設備有14個,廠商包括Air、Alvarion、Aperto、Axxcelera、Proxim、Redline、Sequans、Selex、西門子(Siemens)、SR Telecom、Wavesat等。  

全球目前只有西班牙信德康從事WiMAX測試認證服務,而韓國和中國已確定獲選,將會分別成立第二和第三家WFDCL。台灣長久以來在網通設備製造的實力堅強,而且已經有許多廠商投入WiMAX設備的製造。因此如何爭取在台灣成立第四家WFDCL,使台灣廠商能就地製造、執行認證測試,以節省廠商成本並加速產品上市時間,將成為推動WiMAX產業的當務之急。  

(本文作者任職於資策會網路多媒體研究所WiMAX技術中心)  

(詳細圖表請見新通訊元件雜誌69期11月號)  

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