WCDMA終端一致性認證測試及其發(fā)展
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1、引言
近幾年基于WCDMA技術的第三代移動通信系統(tǒng)在歐洲、日本和北美得到了蓬勃發(fā)展和廣泛商用。其中，歐洲、北美和日本都采用了FDD(頻分雙工)技術，只是它們采用了不同的頻率范圍。歐洲采用了上行1.9G、下行2.1G這個頻率，被稱為WCDMA FDD I；北美采用了上行1.8G和830M、下行1.9G和880M這兩段頻率，分別被稱為WCDMA FDD II和WCDMA FDD V；而日本采用的頻段為上行830M下行870M，被稱為WCDMA FDD VI。
為了保證第三代移動通信系統(tǒng)的安全以及維護廣大移動用戶的切身利益，歐洲、北美和日本都對WCDMA終端設備實行了強制性的管制和全面型號認證制度，由第三方測試機構按照各國的法令法規(guī)以及網(wǎng)絡運營商的認可認證標準對各制造廠商生產(chǎn)的WCDMA移動終端進行安全性測試和一致性認證。隨著WCDMA技術的進一步商用，以及各種新技術新業(yè)務的不斷發(fā)展，行業(yè)主管部門和網(wǎng)絡運營商對終端設備的監(jiān)管和一致性認證測試提出了越來越高的要求。
2、WCDMA終端的法定要求
電信設備作為電信網(wǎng)的重要組成設施，涉及到電信網(wǎng)絡的安全和通信的暢通，直接關系到國家和最終用戶的切身利益，世界各國都對這種設備進行了特殊管制。尤其是對有限的無線電資源，各個國家和地區(qū)更是將其作為一種關系國計民生的自然資源在加以管制。
2.1 歐洲對WCDMA終端的法定要求
歐洲自2000年開始實施R&TTE導則，GSM終端設備廠商有權設計和生產(chǎn)符合自己利益的產(chǎn)品，同時它也有責任和義務保證投放在歐盟市場的產(chǎn)品能夠滿足R&TTE導則的法定要求。對于第三代移動通信系統(tǒng)而言，終端要進入市場就必須滿足R&TTE導則的法定要求，其中包括無線頻譜有效利用、電磁兼容、安全測試和人體輻射測試四個方面，并且每個生產(chǎn)廠商都必須以自我聲明的方式來保證投放市場的產(chǎn)品符合有關規(guī)定的要求。
對于歐洲FDD I移動終端來說，無線頻譜利用的測試要求主要集中在諸如雜散、輸出頻譜等無線功能測試上面，測試標準是EN 301 908-1和EN 301 908-2，其測試目的就是要保證所使用的設備有效地使用了國家允許的頻率。而相應于R&TTE導則3.1(b)條的電磁兼容測試標準為EN 301 489-1/24。此外，為了維護民眾和最終用戶的安全和利益，安全性測試和對人體輻射的測試也是歐盟各國重點監(jiān)測的項目，測試標準分別為EN 60950/60951和EN 50360/50361。
政府行業(yè)主管部門在法規(guī)上除了對認證測試予以要求外，還對它們在市場上的標簽給予了很嚴格的規(guī)定。進入歐洲的WCDMA數(shù)字移動終端除了完成上述法定要求的測試以后，生產(chǎn)廠商還要向NB(Notified Body)提交測試報告、產(chǎn)品說明以及自我申明等材料，申請CE標記，因為凡是進入歐洲各國的產(chǎn)品都必須粘貼該標記，CE標記后面須加上NB的編號。
2.2 北美對WCDMA終端的法定要求
自GSM移動通信技術在北美發(fā)展以來，北美各國也對GSM移動終端實施了強制性的管制，那就是說，GSM/GPRS移動終端必須滿足聯(lián)邦通信委員會FCC對終端管制要求。對于北美第三代移動通信系統(tǒng)的WCDMA FDD II和V終端來說，F(xiàn)CC對其也有強制性的法定要求。這些要求同樣包括頻譜的有效利用、電磁兼容EMC以及人體輻射SAR等方面的強制性測試要求。此外，產(chǎn)品電氣安全性能不是FCC強制性檢查的項目，但是在美國，UL安全認證已經(jīng)得到了市場的廣泛認可。
3、WCDMA終端一致性認證測試
各國對WCDMA移動終端產(chǎn)品的法定要求只是針對該產(chǎn)品的頻率有效利用和對人的安全性能進行了強制性管制，可是對于該產(chǎn)品會不會對第三代移動通信網(wǎng)絡造成危害，會不會對在通信網(wǎng)上使用該產(chǎn)品的最終用戶造成利益上的損失，并沒有作出嚴格的規(guī)定和測試，而是將這一任務移交到了通信網(wǎng)絡的所有者——網(wǎng)絡運營商身上。因此在歐洲和北美，這些網(wǎng)絡運營商分別成立了自己的聯(lián)盟：GCF和PTCRB，它們對于各種GSM/GPRS/WCDMA終端產(chǎn)品進行認可認證，這對終端產(chǎn)品的品質和安全起了非常重要的管制作用。
3.1 GCF組織的要求
GCF是全球認可論壇的簡稱，它主要由世界范圍內(nèi)的網(wǎng)絡運營商、眾多GSM終端廠商、GSM測試設備生產(chǎn)廠商以及第三方GSM型號認證測試實驗室組成。它的程序委員會SG，主要由網(wǎng)絡運營商和終端生產(chǎn)廠商組成。SG根據(jù)當前GSM/GPRS/UMTS網(wǎng)絡技術和業(yè)務的發(fā)展變化情況，提出新的技術和業(yè)務的認可認證要求。該委員會下設秘書處和幾個不同工作組，主要有GSM/UTRA工作組(CAG)、應用開發(fā)工作組(AEAG)、場測工作組(FTAG)以及Ad-Hoc工作組，這些工作組每三個月舉行一次會議。各個工作組的主要任務就是根據(jù)GSM SG提出的新技術和新業(yè)務的發(fā)展需求，以及標準化組織3GPP提出的核心標準和測試標準，針對它們的測試方法、測試工具以及測試平臺進行認可認證工作。
(1)GCF對WCDMA終端認證測試要求
要進行WCDMA終端的認證測試，終端廠商首先必須明確該終端支持什么功能和具有什么樣的特性，以形成所謂的選項表，然后在3GPP核心標準的基礎上，選項表決定了應該選擇怎樣的GCF CC測試標準，和相應的測試目的、測試方法，并形成測試需求表。與此同時，根據(jù)選項表和3GPP測試標準，實驗室會制定出一致性評估表，以反映該終端和相應的測試標準之間的一致性程度，當然一致性程度的評估是針對相應測試方法和測試目的的。這幾個表格之間的相互關系如圖1所示：
圖1 WCDMA終端的GCF認證測試技術文檔結構
按照選項表和測試需求表的內(nèi)容和要求，GCF中WCDMA終端認證測試主要包括以下幾個方面：
◆一致性測試：該測試反映出終端的行為是否符合3GPP所定義的核心標準和測試標準，以保證各個終端的相互兼容和一致性。
◆現(xiàn)場測試：場測是WCDMA終端的GCF認證不可缺少的一個重要部分，它的實施是確保終端設備能夠在實際網(wǎng)絡環(huán)境下安全使用，它可以從最終用戶的角度來驗證網(wǎng)絡間互通以及一些新的網(wǎng)絡業(yè)務的性能。
◆應用測試：目前GCF認證中的應用測試包括有MMS、可視電話、IMPS、PoC等等方面的測試，這些應用測試除了MMS的測試外，其它都在認可認證之中。
(2)WCDMA終端認證程序
要進行WCDMA終端的GCF認證，終端廠商首先必須是GCF的成員，然后按照規(guī)定的程序和提供相應的文檔資料給GCF進行審查。
首先終端廠商必須提供一個自我申明和相應證據(jù)，以表明廠商是一個法人實體并且在WCDMA終端的設計、研發(fā)和生產(chǎn)上有一套合格的質量管理程序，質量管理程序的證據(jù)，一般為第三方認證組織所頒發(fā)證書，如IS09000證書等等。
其次，終端廠商必須提供一份申明以自我評估的方式來反映WCDMA終端產(chǎn)品與相關的GCF認證標準的一致性符合狀態(tài)。這份自我評估狀態(tài)報告可以是基于終端廠商自己擁有的測試設備所作的測試，也可以是基于具有相應資質的第三方測試實驗室所作的一致性測試。
在完成質量保證和一致性評估狀態(tài)后，終端廠商還要提供該終端的認證狀態(tài)文檔，也就是說終端廠商應該根據(jù)產(chǎn)品的一致性測試狀態(tài)來自我評估該終端產(chǎn)品是否符合相關的GCF標準，并且要提供相應材料予以證明。此外，作為GCF認證的一部分，終端廠商在認證狀態(tài)文檔中應該提供至少五個網(wǎng)絡運營商現(xiàn)場測試的相關報告和資料。如果終端支持MMS，那么有關MMS的一致性測試和互操作性測試IOP也需要進行，并提供相應測試報告。
在WCDMA終端的GCF認證過程中，所有材料必須放在一個安全的文件夾中，以便需要溯源、提供證據(jù)之用。在收到所有上述材料后，GCF秘書處會審核所有文檔材料和認證過程，審查合格后，GCF將在其官方網(wǎng)站上公布已經(jīng)過認證的產(chǎn)品名稱、終端廠商名稱以及終端產(chǎn)品的相關信息(如硬軟件版本、功能等等)。
3.2 PTCRB組織的要求
隨著GSM/GPRS通信技術在北美的迅猛發(fā)展，GSM網(wǎng)絡的建設和日益擴展，以及GSM網(wǎng)絡用戶量的爆炸性增長，北美各網(wǎng)絡運營商為了維護網(wǎng)絡的安全和終端用戶利益，對GSM/GPRS數(shù)字移動終端提出了越來越高的要求。他們聯(lián)合各個終端生產(chǎn)廠家以及各個第三方GSM終端測試實驗室，組成了一個聯(lián)盟，稱之為PTCRB，專門針對GSM850/1900的網(wǎng)絡和終端，根據(jù)北美地區(qū)GSM網(wǎng)絡系統(tǒng)的實際情況，制定相應的一致性測試標準，認可認證終端測試平臺和測試方法，并且根據(jù)GSM/GPRS通信技術的發(fā)展，增強網(wǎng)絡功能，開發(fā)和認證相應的測試標準。
(1)PTCRB對WCDMA終端認證測試要求
隨著第三代移動通信技術在北美的發(fā)展，PTCRB對于北美地區(qū)的WCDMA FDD II和FDD V有著日益嚴格的認證要求和申請程序。和GCF對FDD I終端相類似，PTCRB對FDD II和FDD V終端的測試要求主要有幾個方面：
◆一致性測試：該測試包括射頻測試(測試標準為3GPP TS 34.121)，協(xié)議測試(測試標準為3GPP TS 34.123-1)以及RRM的測試，所有的測試項目都列在PTCRB的永久性參考文檔NAPRD.03_TC中。
◆應用測試：目前該應用測試只包括MMS的測試，測試內(nèi)容和GCF的要求差不多。
◆天線性能測試：北美運營商不但關心各個終端的一致性和相互兼容性，而且還關心終端在實際工作狀態(tài)下天線工作的發(fā)射性能以及接受性能，通常稱為OTA測試(測試標準為CTIA Test Plan for Mobile Station OTA Performance Revision 2.0)。
(2)WCDMA終端認證程序
FDD II和FDD V的終端要得到PTCRB認證，必須嚴格按照PTCRB制定的認證程序來進行。首先，終端廠商必須在CTIA的網(wǎng)站上提交PTCRB認證申請，其中文件CITA是PTCRB的行政管理機構，申請中必須包括終端產(chǎn)品的詳細信息，比如終端型號、所支持的頻段、是否支持MMS、FCC ID以及硬軟件版本等等。
其次，終端廠商須在網(wǎng)站上選擇進行終端認證測試的第三方實驗室，因為PTCRB的認證測試必須在它所認可的實驗室里進行測試。同時，廠商要將終端的所有技術資料包括空中接口一致性聲明、IMEI安全性聲明以及用戶手冊、終端支持的特征和功能等等上傳到PTCRB的數(shù)據(jù)庫，并且提供給測試實驗室。
在終端廠商支付完PTCRB認證費用后，測試即可開始進行。測試完后，實驗室需將測試報告和測試信息上傳到數(shù)據(jù)庫，經(jīng)CTIA審核后，一般在5個工作日之內(nèi)CTIA會給出認證的結果和證書。
4、WCDMA終端一致性認證測試的發(fā)展策略
和GSM/GPRS終端的一致性認證策略一樣，為了保證在全球范圍內(nèi)WCDMA終端的互操作性，以及它們對GSM/GPRS終端的相互兼容，同時為了維護第三代移動通信的網(wǎng)絡安全，主要由網(wǎng)絡運營商組成的GCF和PTCRB組織對WCDMA終端也采取了一致性認證測試，并且其認證測試也和3GPP的標準發(fā)展一樣采用了滾動發(fā)展的策略。
4.1 一致性認證測試項目的開發(fā)
在GCF和PTCRB對WCDMA終端的認證測試過程中，一致性測試項目的開發(fā)有一套完整并且很嚴格的程序。從第三代移動通信開始，為了避免測試設備廠商在測試儀表領域的壟斷，和GSM/GPRS測試技術不同的是，3GPP、GCF和PTCRB采用了公平公開的方式來開發(fā)一致性協(xié)議測試項目，所有測試項目都是基于同一個平臺——TTCN，所有測試項目的源代碼都是一致的、公開的。
一致性測試項目的開發(fā)程序如圖2所示。由歐洲ETSI制定出可用的相關核心標準和測試標準之后，經(jīng)過不同數(shù)量的WCDMA終端和測試系統(tǒng)進行多次檢驗和驗證，再提交3GPP的終端工作組進行審批。在審批合格后，測試項目由第三方測試實驗室在相應的測試系統(tǒng)上進行驗證和認證，再經(jīng)GCF和PTCRB批準，才能成為GCF和PTCRB認可認證的一致性測試項目。
圖2 一致性測試項目開發(fā)程序
4.2 一致性測試項目的認證
在WCDMA移動終端的一致性認證測試過程中，測試項目的認可認證是非常重要的一個環(huán)節(jié)，因為只有經(jīng)過認可認證的測試項目才能廣泛用于各種不同終端的一致性測試，使得各個終端能夠相互兼容以及具有互操作性。
測試項目的認可認證工作是針對特定測試系統(tǒng)而言的，因為各個測試儀表廠商在測試系統(tǒng)的開發(fā)過程中，盡管所有源代碼是公開的，但是他們采用的方式、技術各不相同，硬軟件開發(fā)能力和水平也參差不齊，因此他們的測試系統(tǒng)在測試項目的開發(fā)匹配、進度也不盡相同。一般說來，每個測試項目的認證要經(jīng)過兩個重要階段，這兩個階段的工作一般都在經(jīng)過授權的第三方實驗室內(nèi)進行，在一致性測試項目開發(fā)出來后的開始階段，第三方實驗室要調(diào)試、檢驗和評估測試系統(tǒng)和測試項目，看其是否滿足開發(fā)和設計的測試項目的正確條件；在項目開發(fā)出來后的最終階段，還是由第三方實驗室進行驗證和確認是否已經(jīng)設計出了正確的測試項目。一致性測試項目的認可認證流程如圖3所示。
圖3 GCF測試項目認可認證流程
5、結束語
隨著移動通信技術的快速發(fā)展以及網(wǎng)絡業(yè)務的日新月異，移動終端的認證已經(jīng)成為業(yè)界普遍關心，并且要求不斷發(fā)展和更新的一個必不可少的環(huán)節(jié)。認證能夠保證終端對于技術規(guī)范的一致性和互操作性，是終端投放市場和維護網(wǎng)絡安全的關鍵環(huán)節(jié)。同時，新業(yè)務新技術的不斷發(fā)展給終端的認證提出了新的挑戰(zhàn)，GCF和PTCRB在認證測試中采用了滾動發(fā)展的策略，以適應和滿足這些新技術的要求，例如馬上要推出的HSDPA認證，今年年底和2006年年初要推出的VT、IMPS和PoC認證等等。
幾年以來，我國3G技術的選擇一直是世界移動通信領域的熱點，其中WCDMA作為一種相對比較成熟的無線接入技術已經(jīng)在世界上許多國家得到了商用。在最近的幾年內(nèi)，WCDMA技術無疑也將會在我國得到商用，屆時針對在我國市場如何進行WCDMA終端的管制將會成為行業(yè)主管部門以及網(wǎng)絡運營商的重大課題，筆者結合目前歐洲和北美對WCDMA終端的管制情況提出一些看法，僅供參考。
我國針對WCDMA終端的管制也應該分幾個層次來進行。首先是行業(yè)主管部門對終端的強制性法定要求，主要針對WCDMA終端的安全性能以及它是否有效地使用了國家所規(guī)定的頻率資源；其次由網(wǎng)絡運營商來關心終端是否對網(wǎng)絡的安全、最終用戶的切身利益造成影響，這就要求網(wǎng)絡運營商根據(jù)各自網(wǎng)絡的特點以及網(wǎng)絡業(yè)務的發(fā)展制定出相應的一致性測試規(guī)范，最終實現(xiàn)終端對所有網(wǎng)絡的互操作性和相互兼容性。當然在制定和實現(xiàn)這些一致性測試標準和規(guī)范時，網(wǎng)絡運營商應該鼓勵作為認證機構的第三方測試實驗室和測試設備廠商積極參與進來，以帶動整個行業(yè)在實際應用中的不斷發(fā)展；最后，如果網(wǎng)絡運營商要訂制WCDMA終端，還要對終端的一些特殊性能進行測試，以適合自己網(wǎng)絡特點的要求，其中包括現(xiàn)場測試、應用測試等等。
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