現(xiàn)代移動(dòng)設(shè)備能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型越來(lái)越多,也越來(lái)越復(fù)雜。例如,過(guò)去只用于發(fā)送和接收話音數(shù)據(jù)的移動(dòng)電話,如今不但能播放和發(fā)送音樂(lè)文件,拍攝和發(fā)送相片,甚至還能記錄并發(fā)送視頻剪輯。而且,它們還被用作無(wú)線調(diào)制解調(diào)器,能將PC機(jī)連接到互聯(lián)網(wǎng)。隨著這類設(shè)備的設(shè)計(jì)變得日益復(fù)雜,有一點(diǎn)也變得更加重要,那就是工程師能夠?qū)εc數(shù)據(jù)傳輸有關(guān)的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試。

移動(dòng)設(shè)備的設(shè)計(jì)人員通常通過(guò)基帶數(shù)據(jù)分析來(lái)測(cè)試設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸效率。如果能在一個(gè)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試是較為理想的。然而,如果測(cè)試中包含移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)出現(xiàn)三個(gè)問(wèn)題。首先,設(shè)計(jì)人員未必能找到一個(gè)可供測(cè)試的此類網(wǎng)絡(luò),例如高速下行分組接入(HSDPA)網(wǎng)絡(luò)或?qū)拵Тa分多址(WCDMA)網(wǎng)絡(luò)。其次,當(dāng)設(shè)備連接到一個(gè)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)后,如果出現(xiàn)諸如連接中斷或吞吐量下降等問(wèn)題,則很難查找其問(wèn)題出現(xiàn)的原因,因?yàn)閱?wèn)題可能來(lái)源于與其相關(guān)的任何一個(gè)子系統(tǒng)。而且真實(shí)網(wǎng)絡(luò)是時(shí)變的,它為用戶設(shè)備提供的通信質(zhì)量沒(méi)有保證,也很難重現(xiàn)。因此,當(dāng)用戶設(shè)備連接到一個(gè)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)時(shí),其性能評(píng)估往往不太可靠。圖1給出了HSDPA/WCDMA網(wǎng)絡(luò)的6個(gè)子系統(tǒng):移動(dòng)基站/用戶設(shè)備、B節(jié)點(diǎn)(基站)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)、3G業(yè)務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(3G-SGSN)、3G網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(3G-GGSN)和IP服務(wù)器。

裝在箱子里的HSDPA/WCDMA網(wǎng)絡(luò):本文中,我們選用一臺(tái)能評(píng)估HSDPA/WCDMA UE IP吞吐量性能的UE測(cè)試儀?D?D安捷倫8960進(jìn)行測(cè)試。該測(cè)試儀能夠解決前面談到的問(wèn)題。內(nèi)嵌HSDPA/WCDMA網(wǎng)絡(luò)仿真器和軟件驗(yàn)證工具的Agilent8960,是專為那些需要進(jìn)行射頻/協(xié)議/軟件/硬件設(shè)計(jì)驗(yàn)證、集成以及性能評(píng)估的HSDPA/WCDMA UE開(kāi)發(fā)人員設(shè)計(jì)的。圖2顯示了如何用該測(cè)試儀替換HSDPA/WCDMA網(wǎng)絡(luò)的子系統(tǒng)。Agilent8960不但能進(jìn)行現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)的仿真,還能提供有真實(shí)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流的互聯(lián)網(wǎng)連接。利用擴(kuò)展的實(shí)時(shí)協(xié)議日志和分析工具也可以實(shí)現(xiàn)一些額外的功能。此外,通過(guò)提供一個(gè)穩(wěn)定并且可重現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,該測(cè)試儀可充當(dāng)一個(gè)用來(lái)比較不同UE之間的吞吐量差異的平臺(tái)。

吞吐率測(cè)試

本節(jié)利用安捷倫的HSDPA/WCDMA網(wǎng)絡(luò)仿真器進(jìn)行數(shù)據(jù)吞吐率試驗(yàn)。該測(cè)試設(shè)備提供的是符合3GPP TS 中描述的GPRS分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的完整的端到端分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。用戶可以將測(cè)試設(shè)備的局域網(wǎng)(LAN)端口連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)口,從而實(shí)現(xiàn)從UE到網(wǎng)絡(luò)的完整連接。圖3給出的是移動(dòng)數(shù)據(jù)在OTA層和IP數(shù)據(jù)層的吞吐率分析。該測(cè)試設(shè)備所支持的GPRS業(yè)務(wù)配置規(guī)定了幾種不同的無(wú)線接入承載配置。本文詳細(xì)研究的配置是64K上行(UL)/384K下行(DL)分組交換數(shù)據(jù)模式(PSD)和64k UL/ DL PSD模式。圖4所示為UE與無(wú)線測(cè)試儀之間的協(xié)議層消息交換。這些消息顯示了移動(dòng)設(shè)備利用其GPRS發(fā)起的分組數(shù)據(jù)連接以及PDP(分組數(shù)據(jù)協(xié)議)發(fā)起進(jìn)程。

移動(dòng)IP數(shù)據(jù)性能優(yōu)化

移動(dòng)設(shè)備IP數(shù)據(jù)的性能包括很多方面,例如存儲(chǔ)器容量,CPU速度,還有操作系統(tǒng)的性能。第一次測(cè)試時(shí),一臺(tái)PC機(jī)連接一個(gè)UE,并把UE當(dāng)作“無(wú)線調(diào)制解調(diào)器”使用,通過(guò)測(cè)試設(shè)備從服務(wù)器上下載不同大小的文件。圖4給出了兩臺(tái)不同的UE在下載不同大小文件時(shí)所用的時(shí)間。可以看出,在下行數(shù)據(jù)率分別為384k和時(shí),兩臺(tái)UE性能差別不大。1號(hào)UE的下載時(shí)間稍短于2號(hào)UE,說(shuō)明其性能稍強(qiáng)于2號(hào)UE。不過(guò),下載所花的時(shí)間隨著文件容量的增大呈線性增加。根據(jù)該變化線斜率的倒數(shù)可以計(jì)算出原始數(shù)據(jù)率,在384k DL和 DL兩種條件下分別約為195kbps和2Mbps。試驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)下行連接速度從384k提高到(提高大約6倍)時(shí),原始數(shù)據(jù)率的實(shí)際增長(zhǎng)倍數(shù)卻超過(guò)了10倍。

第二次測(cè)試時(shí),每一臺(tái)UE單獨(dú)工作,仍下載不同大小的文件。圖6給出了兩臺(tái)UE在下載不同大小的文件時(shí)所花的時(shí)間。從圖中可以看出,兩臺(tái)UE的性能關(guān)系與上面的測(cè)試基本類似,但在一種情況下有所不同,即下行數(shù)據(jù)率為時(shí),2號(hào)UE下載文件所需的時(shí)間比1號(hào)UE長(zhǎng)很多,其原始數(shù)據(jù)率下降至約1Mbps。造成這種情況的原因可能是2號(hào)UE的處理能力和OS效率較差,以及移動(dòng)內(nèi)存緩沖較小。至此,我們可以得出結(jié)論,在下載數(shù)據(jù)方面1號(hào)UE的設(shè)計(jì)比2號(hào)UE的更佳。對(duì)比有調(diào)制解調(diào)器和無(wú)調(diào)制解調(diào)器的情況,并劃分?jǐn)?shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù),可以更容易地接近移動(dòng)性能。

結(jié)論:本文介紹了采用 HSDPA/WCDMA網(wǎng)絡(luò)仿真器評(píng)估HSDPA/WCDMA UE性能的方法。安捷倫8960測(cè)試儀為工程師們?cè)u(píng)估UE性能提供了一個(gè)穩(wěn)定并且可重現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。文中給出一個(gè)成功實(shí)現(xiàn)該仿真器的例子,對(duì)兩種不同品牌的UE在兩種不同應(yīng)用情況下的IP數(shù)據(jù)吞吐量進(jìn)行了測(cè)量。利用安捷倫8960測(cè)試儀,工程師可以輕松地測(cè)量和優(yōu)化UE的性能。

圖1:WCDMA網(wǎng)絡(luò)的子系統(tǒng)

圖2:利用測(cè)試儀替代HSDPA / WCDMA網(wǎng)絡(luò)中的一些子系統(tǒng)。

圖3:移動(dòng)信道速率上的IP數(shù)據(jù)吞吐率測(cè)試。

圖4:當(dāng)UE利用GPRS發(fā)起HSDPA分組交換數(shù)據(jù)連接和分組數(shù)據(jù)協(xié)議激活進(jìn)程時(shí)測(cè)試儀生成的協(xié)議日志。

圖5:UE連接到一臺(tái)PC并用作為無(wú)線調(diào)制解調(diào)器時(shí),文件下載時(shí)間與文件大小的關(guān)系。

圖6:單獨(dú)使用一臺(tái)UE時(shí),文件下載時(shí)間與文件大小的關(guān)系。

作者:Michael Leung博士

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