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應(yīng)對當(dāng)今無線設(shè)備研發(fā)挑戰(zhàn)

作者: 時(shí)間:2004-07-21 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏
簡介
五年前,移動(dòng)設(shè)備與僅提供簡單語音通話功能的手機(jī)幾乎是同義詞,但到2004年,預(yù)計(jì)僅提供語音通話功能的手機(jī)在所有移動(dòng)設(shè)備中所占比例還不到三分之一,大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備將同時(shí)支持語音和數(shù)據(jù)功能,還有一小部分僅支持?jǐn)?shù)據(jù)功能。因此,傳統(tǒng)的無線電話已經(jīng)與個(gè)人數(shù)字輔助器(PDA)融合,成為支持因特網(wǎng)無線訪問的“智能電話”。
隨著簡單的語音移動(dòng)電話演化為復(fù)雜的語音和數(shù)據(jù)綜合移動(dòng)設(shè)備,無線設(shè)計(jì)開發(fā)行業(yè)面臨著第一代和第二代移動(dòng)設(shè)備時(shí)代所沒有的新挑戰(zhàn),包括:

因此,做為設(shè)計(jì)開發(fā)人員,根據(jù)在無線設(shè)備開發(fā)過程中所處的位置,必須同時(shí)處理其中一種、兩種或全部挑戰(zhàn)。

支持TCP/IP的測試功能
在GPRS之前,無線設(shè)備對TCP/IP的支持功能并不強(qiáng)大。除了在一些孤立的電路交換和蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)應(yīng)用以外,手機(jī)的工作過程一般是先與某個(gè)網(wǎng)絡(luò)建立呼叫聯(lián)系,然后建立一個(gè)語音電路(參見圖2)。
隨著GPRS和后續(xù)技術(shù)的出現(xiàn),無線設(shè)備現(xiàn)在必須能夠處理因特網(wǎng)連接,以及語音連接,或者同時(shí)支持語音和數(shù)據(jù)連接。隨著因特網(wǎng)和移動(dòng)設(shè)備的集成,有些無線應(yīng)用需要與語音或數(shù)據(jù)連接協(xié)同工作,因此目前移動(dòng)設(shè)備的工作模式比數(shù)年前復(fù)雜了許多倍。
TCP/IP
因特網(wǎng)協(xié)議(IP)通過遍布全球的一種可尋址鏈接系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)通過因特網(wǎng)傳輸,數(shù)據(jù)傳輸通過傳輸控制協(xié)議(TCP)來控制,因此,TCP/IP就是用來將計(jì)算設(shè)備連接到因特網(wǎng)的一組協(xié)議。通過TCP/IP,用戶可以完成電子郵件傳送、文件傳輸(FTP)、遠(yuǎn)程計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)瀏覽等各種任務(wù)。因特網(wǎng)就是由通過有線和無線方式利用TCP/IP協(xié)議互連到一起的計(jì)算機(jī)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)組成的(見圖3)。
對于支持TCP/IP的無線設(shè)備,全面驗(yàn)證其收發(fā)器操作的唯一方式就是測試設(shè)備接收和發(fā)送IP數(shù)據(jù)的能力。除了最基本的IP數(shù)據(jù)接收和發(fā)送功能以外,還必須對極端數(shù)據(jù)情況下的無線設(shè)備進(jìn)行工作狀態(tài)測試,從而確定其:

僅僅進(jìn)行這些測試仍然不夠,因?yàn)榇祟愋略O(shè)備具有復(fù)雜的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和許多嵌入式應(yīng)用,并且支持基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。而且,某些應(yīng)用需要IP數(shù)據(jù)支持,而其它一些應(yīng)用可在IP數(shù)據(jù)傳輸過程中工作。因此,必須能夠測試IP數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的操作系統(tǒng)性能,如MIPS性能和存儲(chǔ)器使用情況。然后必須能夠驗(yàn)證IP傳輸進(jìn)行過程中應(yīng)用的工作情況。有效的測試需要模擬實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)工作情況,包括連接到因特網(wǎng)、FTP服務(wù)器、疊加網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備活動(dòng)、異步網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備活動(dòng)等多種情況,同時(shí)還需要對網(wǎng)絡(luò)的某些方面進(jìn)行控制(包括使用模擬設(shè)備和實(shí)際網(wǎng)絡(luò),參看圖4)。

分析設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)議消息
對于協(xié)議消息機(jī)制來說,信息從網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到設(shè)備,然后又從設(shè)備發(fā)送到網(wǎng)絡(luò),這些消息必須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候利用正確的協(xié)議正確地發(fā)送。TCP/IP涉及因特網(wǎng)協(xié)議,但現(xiàn)在我們討論的是GPRS、cdma2000和W-CDMA等無線協(xié)議,其復(fù)雜性比傳統(tǒng)技術(shù)高了許多倍。
TCP/IP為計(jì)算機(jī)間通過因特網(wǎng)通信提供了所必須的順序控制、定時(shí)控制和內(nèi)容(協(xié)議)。與此類似,GPRS, cdma2000和WCDMA則為使用這些技術(shù)的無線設(shè)備通過相應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信提供了所必須的順序控制、定時(shí)控制和內(nèi)容(協(xié)議)。關(guān)鍵是這些技術(shù)還為TCP/IP提供了底層支持,因此使得設(shè)計(jì)、測試和驗(yàn)證問題的復(fù)雜性大增。
要實(shí)現(xiàn)中等復(fù)雜程度以上的任何協(xié)議都需要模塊化,模塊化是通過分層來實(shí)現(xiàn),因此實(shí)現(xiàn)相應(yīng)協(xié)議的是“協(xié)議?!薄RM(jìn)行協(xié)議分析,必須能夠查看協(xié)議棧的不同層。在協(xié)議棧的底層是射頻部分,語音、數(shù)據(jù)和信令都是通過射頻層傳輸?shù)摹T诖酥鲜菂f(xié)議棧的第一層,為射頻鏈路提供實(shí)際的控制(功率、信道等)。協(xié)議的更高層提供更高層的控制,最高層的信令層控制無線設(shè)備的移動(dòng)性和網(wǎng)絡(luò)會(huì)話。TCP/IP位于無線協(xié)議層之上,無線協(xié)議負(fù)責(zé)IP數(shù)據(jù)和無線傳輸部分之間的接口。無線協(xié)議分析需要在所有這些層或其中任意一層進(jìn)行(參看圖5)。
對訪問協(xié)議信息進(jìn)行分析的方法有多種,每種方法都有相應(yīng)的成本和/或效率問題:

復(fù)雜2.5G/3G技術(shù)環(huán)境中的功能測試
對任何設(shè)備來說,功能開始都是一樣的,即網(wǎng)絡(luò)確認(rèn)設(shè)備已經(jīng)正確連接(即設(shè)備必須連接、登錄、注冊等),這時(shí),設(shè)備才可以建立一個(gè)語音通道(語音呼叫)或數(shù)據(jù)通道(網(wǎng)絡(luò)瀏覽)。但再往前,不同的無線技術(shù)的相對復(fù)雜性有很大不同,這也意味著功能驗(yàn)證的復(fù)雜度也有很大不同。比較GPRS和GSM,GPRS保留了所有GSM功能,同時(shí)還增加了編碼機(jī)制、多時(shí)隙以及壓縮通道等功能,因此從協(xié)議和功能角度來看,GPRS系統(tǒng)至少比GSM系統(tǒng)復(fù)雜四倍。EGPRS的復(fù)雜性又是GPRS的數(shù)倍,而W-CDMA的復(fù)雜性又比EGPRS高許多倍。
隨著技術(shù)本身復(fù)雜性的增加,無線連接本身的內(nèi)在不可靠性也在增加。移動(dòng)車輛、建筑、山峰、氣候和許多其它環(huán)境因素的影響使得移動(dòng)設(shè)備必須具備功率控制、錯(cuò)誤校正、移動(dòng)管理、會(huì)話管理和其它網(wǎng)絡(luò)/移動(dòng)控制功能。必須記住,TCP/IP也是這一復(fù)雜系統(tǒng)的一部分,而且TCP/IP即使在有線網(wǎng)絡(luò)中也有許多困難,更不用說在無線網(wǎng)絡(luò)中了(參看圖6)。
設(shè)計(jì)人員必須在設(shè)計(jì)過程中對所有這些功能進(jìn)行驗(yàn)證,保證其性能、質(zhì)量,同時(shí)保證其符合設(shè)計(jì)目標(biāo),達(dá)到客戶期望,滿足服務(wù)供應(yīng)商和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。做到這一點(diǎn)的唯一可靠方法是在一個(gè)可控制的環(huán)境中進(jìn)行功能驗(yàn)證,在這一測試環(huán)境中,相關(guān)參數(shù)和測試條件可以容易地修改。
就如所面臨的其它挑戰(zhàn)一樣,開發(fā)人員目前也有解決這些問題的方法,但相應(yīng)的工具和方法對于研發(fā)環(huán)境并不理想。例如:
尋找支持設(shè)備開發(fā)所用技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。能夠就近找到此類網(wǎng)絡(luò)的可能性是非常小的,如果開發(fā)是技術(shù)中立的,那么可能多跑幾個(gè)地方就可以找到可用的不同類型網(wǎng)絡(luò)。然而,如果是一種較新的技術(shù),網(wǎng)絡(luò)可能還未提供完全服務(wù),因此可能會(huì)需要尋找更多地方。但是,當(dāng)開發(fā)小組找到可用的網(wǎng)絡(luò)時(shí),也通常會(huì)發(fā)現(xiàn)擁有的控制很少,并且很少能在理想的時(shí)間工作(通常是在深夜)。
利用一致性系統(tǒng)(Conformance Systems)來驗(yàn)證功能,此類系統(tǒng)確實(shí)提供很大的靈活性和全面的信令(協(xié)議)功能。此類系統(tǒng)對于一致性測試非常理想,但它們對于研發(fā)測試卻并非最理想的。研發(fā)測試通常在開發(fā)過程的早期進(jìn)行,經(jīng)常需要更多測試方式,而這可能需要數(shù)周的時(shí)間來開發(fā)和調(diào)試。同時(shí),此類系統(tǒng)非常昂貴并且需要大量的年度支持費(fèi)用才能使其保持最新和正常使用。
在研發(fā)過程中同樣使用生產(chǎn)過程采用的無線測試工具。盡管此類測試工具易于使用,但其能力卻限制在網(wǎng)絡(luò)仿真方面,因?yàn)樯a(chǎn)過程中需要的功能測試數(shù)量有限,但卻需要大量的參數(shù)調(diào)整能力。
因此,關(guān)鍵是良好的無線開發(fā)工具。合適的無線測試儀將能夠提供如下的功能:
一個(gè)受控的環(huán)境,可用來測試設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的連接性,而不需要使用實(shí)際網(wǎng)絡(luò);
修改一些網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的能力并啟動(dòng)某些網(wǎng)絡(luò)事件的能力;
實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)仿真,在沒有實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的情況下盡可能接近地仿真網(wǎng)絡(luò)時(shí)序;
用于TCP/IP應(yīng)用的端到端連接能力;
易于使用的豐富協(xié)議分析能力。

結(jié)語
近期,預(yù)計(jì)正在生產(chǎn)的無線設(shè)備中僅有33%屬于傳統(tǒng)的僅支持語音的移動(dòng)電話,而幾乎所有無線設(shè)備開發(fā)都集中于支持分組數(shù)據(jù)的3G技術(shù)。面臨的挑戰(zhàn)非常清楚,從現(xiàn)在開始,無線設(shè)備開發(fā)過程中必須以各種方式處理TCP/IP、協(xié)議分析和信令。安捷倫(Agilent)提供的一組工具可幫助開發(fā)人員迎接這些挑戰(zhàn),從而達(dá)到最大效率(參看圖7)■。


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