1 背景

通信技術(shù)的高速發(fā)展使無線寬帶成為可能，任何時(shí)間、任何地點(diǎn)享受信息生活成為人類通信的最終訴求，市場(chǎng)需要一種更高帶寬、更好業(yè)務(wù)體驗(yàn)的無線寬帶技術(shù)來改變?nèi)祟惿睢Ｃ鎸?duì)全新的固定移動(dòng)融合時(shí)代，LTE（Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)）應(yīng)運(yùn)而生。

作為一種全新的移動(dòng)通信技術(shù)，LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)發(fā)生較大變化，如圖1所示，LTE接入網(wǎng)的扁平化結(jié)構(gòu)導(dǎo)致傳統(tǒng)的信令采集點(diǎn)消失了，所以需要從Uu口采集空口信令。另外，LTE網(wǎng)絡(luò)中使用了很多無線通信新技術(shù)，包括OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用技術(shù)）、波束賦形、MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多天線技術(shù)）及CoMP（Coordinated Multipoint Transmission and Reception，協(xié)作多點(diǎn)傳輸技術(shù)），這就需要有新型的無線網(wǎng)絡(luò)分析和優(yōu)化的儀表和工具，滿足網(wǎng)絡(luò)測(cè)試需求。

圖1 3G網(wǎng)絡(luò)與LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2 LTE空中接口監(jiān)測(cè)儀表需求和意義

LTE空中接口監(jiān)測(cè)儀表的產(chǎn)生，是新技術(shù)、新網(wǎng)絡(luò)、新業(yè)務(wù)的需求，同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)測(cè)試儀表的發(fā)展也具有推動(dòng)作用。

2.1 移動(dòng)通信新技術(shù)、新網(wǎng)絡(luò)、新業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)儀表提出的新需求

•  通信新技術(shù)

以LTE為代表的4G移動(dòng)通信系統(tǒng)，集合了近10年移動(dòng)通信領(lǐng)域涌現(xiàn)的許多先進(jìn)技術(shù)，其中MIMO與OFDM的結(jié)合，是最重要的技術(shù)之一。無論是波束賦形還是MIMO空分復(fù)用，都利用了對(duì)無線傳播信道的空間選擇性衰落，雖然理論界對(duì)無線信道的空間選擇性有很多模型和研究，但其應(yīng)用于實(shí)際傳播環(huán)境，還有很多測(cè)量、評(píng)估工作要做，而傳統(tǒng)的測(cè)試軟件明顯已經(jīng)不再適用于這一目標(biāo)。

基站協(xié)作和多用戶MIMO等技術(shù)，是傳統(tǒng)的切換、功控等蜂窩工程技術(shù)的延續(xù)，對(duì)這一技術(shù)的測(cè)量和評(píng)估，都需要在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中大量采集和分析蜂窩網(wǎng)絡(luò)的信令和數(shù)據(jù)，而且需要結(jié)合多天線技術(shù)。傳統(tǒng)的單基站和單用戶采集的方法已經(jīng)不再適用。

•  新型接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)

全I(xiàn)P化是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢(shì)，從3G的IMS到4G的全I(xiàn)P化接入網(wǎng)，正是這一努力的結(jié)果。傳輸技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，使得傳統(tǒng)的多層接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)濃縮到eNodeB單一的網(wǎng)元中，這一新型接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)使得物理層新技術(shù)的應(yīng)用成為可能，同時(shí)也使得基站的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度提到了前所未有的高度，與此同時(shí)，在接入網(wǎng)沒有了傳統(tǒng)網(wǎng)優(yōu)方案所依賴的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)（例如，Abis口和Iub口）。新型的測(cè)試工具要可以在空口進(jìn)行上下行數(shù)據(jù)采集，并幫助評(píng)估基站的性能。

•  移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)有兩方面的作用，一方面移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)有很大的影響，比如P2P類業(yè)務(wù)的定期更新數(shù)據(jù)包會(huì)占用大量空口資源；另一方面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)也需要對(duì)新型的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供支持。其實(shí)這是一個(gè)問題的兩面，如果能在空口對(duì)業(yè)務(wù)加以識(shí)別和支持，也就同時(shí)解決了此類業(yè)務(wù)對(duì)空口資源的占用問題。這對(duì)監(jiān)測(cè)儀表也提出了相應(yīng)要求，要求空口測(cè)試儀表能識(shí)別、分析業(yè)務(wù)，并與底層信令和物理層過程進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，急需一種新的監(jiān)測(cè)儀表來滿足以上需求，LTE空中接口監(jiān)測(cè)儀表應(yīng)運(yùn)而生。

2.2 LTE空中接口監(jiān)測(cè)儀表的戰(zhàn)略意義

•  對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重要作用

移動(dòng)通信新技術(shù)、新網(wǎng)絡(luò)和新業(yè)務(wù)，對(duì)新型的測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化儀表提出了迫切的要求。傳統(tǒng)的路測(cè)終端結(jié)合接入網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的方式，已經(jīng)難以適用于這些新技術(shù)，我們不僅要有新型的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法論，還要有新型的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化輔助儀表。

•   對(duì)LTE產(chǎn)業(yè)鏈的促進(jìn)作用

我國(guó)自主研發(fā)的高端測(cè)試儀表，可以在LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、驗(yàn)證、優(yōu)化和運(yùn)營(yíng)中，持續(xù)發(fā)揮作用。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，可以幫助設(shè)備商和終端芯片商進(jìn)行協(xié)議測(cè)試和驗(yàn)證，還可以幫助運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成熟期，可以服務(wù)于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化用途，作為傳統(tǒng)路測(cè)終端的補(bǔ)充；其自頂向下和自下而上的跨層關(guān)聯(lián)分析功能，也會(huì)為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的支撐提供分析工具。

•  對(duì)我國(guó)高端儀表領(lǐng)域的開拓性意義

傳統(tǒng)高端測(cè)試儀表的市場(chǎng)份額，集中于幾家國(guó)外廠商，而且主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。新型空口監(jiān)測(cè)儀的開發(fā)，一方面能填補(bǔ)國(guó)內(nèi)高端測(cè)試儀表的空白，另一方面也能將空口監(jiān)測(cè)儀創(chuàng)新性的應(yīng)用于4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

3 產(chǎn)品的主要功能

與傳統(tǒng)測(cè)試儀表相同，LTE空中接口監(jiān)測(cè)儀表最基本的功能也是采集并分析網(wǎng)絡(luò)空口數(shù)據(jù)，除此之外，LTE空口監(jiān)測(cè)儀還滿足如下功能：

•   TD-LTE和LTE FDD全制式、全頻段支持

TD-LTE與LTEFDD在一些物理層過程上有所區(qū)別：同步過程、多子幀調(diào)度和反饋、上行multi-ACK/NAK、HARQ過程、幀結(jié)構(gòu)和MIMO模式等。作為空中接口測(cè)試儀表，該儀表可對(duì)多制式和多頻段同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

•  多小區(qū)與多終端大容量監(jiān)測(cè)

多小區(qū)與多終端的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)點(diǎn)（如CoMP、切換、調(diào)度等）的分析和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是很有意義的。

•  空口協(xié)議縱橫式關(guān)聯(lián)分析

LTE空口監(jiān)測(cè)儀支持空口的縱向關(guān)聯(lián)分析，從業(yè)務(wù)層、傳輸層到物理層的關(guān)聯(lián)，這有助于對(duì)空口性能和業(yè)務(wù)進(jìn)行跨層分析，對(duì)業(yè)務(wù)的底層支撐，以及對(duì)很多跨層技術(shù)（如資源調(diào)度、鏈路自適應(yīng)等）有很重要的意義。

•  空口原始數(shù)據(jù)與解析數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和離線分析

空口的實(shí)時(shí)監(jiān)控有助于快速發(fā)現(xiàn)、定位問題，也有助于快速制定和調(diào)整測(cè)試方案，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行離線深度挖掘，可以分析網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的深層次問題。

•  上層業(yè)務(wù)解析與監(jiān)控

LTE空口監(jiān)測(cè)儀可以后對(duì)用戶面的上層業(yè)務(wù)進(jìn)行解析，與底層監(jiān)測(cè)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析的目的。

•  與LTE核心網(wǎng)分析系統(tǒng)、路測(cè)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，組成端到端分析平臺(tái)

這是LTE空口監(jiān)測(cè)儀與其他監(jiān)測(cè)儀的聯(lián)合分析功能，端到端的分析可以準(zhǔn)確、全面的獲取網(wǎng)絡(luò)、用戶信息，也是提高用戶感知的重要手段之一。

4 結(jié)束語

LTE空中接口監(jiān)測(cè)儀表，不僅僅是傳統(tǒng)儀表的延伸與拓展，而且對(duì)LTE設(shè)備、終端的發(fā)展以及在LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)、優(yōu)化、運(yùn)營(yíng)中將發(fā)揮出重大的作用。其具備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和原始信號(hào)離線后處理功能，能處理網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、設(shè)備調(diào)試中的問題；縱向業(yè)務(wù)和信令的跨層關(guān)聯(lián)，以及橫向與核心網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)，能支持LTE網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的跨層和端到端分析；其對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的監(jiān)控，能對(duì)LTE及LTE-Advanced中的很多新技術(shù)的研究探索，起到不可替代的作用。因此，LTE空中接口分析儀是LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中不可或缺的一部分，也是未來儀表的發(fā)展趨勢(shì)。