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通信测量新挑战:快速、大数据量、宽频率范围
2007年12月12日  产通学院,365PR  

(产通社/杨棋,12月10日)通信领域涉及范围很广,除了传统的交换以及各种传输网如光纤、微波卫星通信系统外,还涉及到各种宽窄带通信、计算机网络、Internet业务、广播电视网、移动和固定无线通信业务、接入网业务及各种设备制造业等。通信网络和设备的技术进步和发展离不开通信测试领域的技术进步,它使传统意义上测试和计量的概念发生了变化,需要测试的参数越来越多,精度要求越来越高,测试速度越来越快,频率范围越来越宽。

通信产业是T&M仪器制造商最为重视领域之一。特别是,在3G网络建设和3G应用的刺激下,制造商正在不断进行创新,推出新的产品和方案。


无线通信测试

无线通信产品的技术竞争可概括为,最小的干扰到最大的距离,以及最好的服务质量,为了提高产品的性能,设备供应商需要扩大测量仪器的投资,为了向用户提供良好的服务质量,运营商亦需要拥有优良的测量仪器。据市场调查公司统计,2003年全球通信测量仪器销售值达到50亿美元,其中专用通信测量仪器的约30亿美元,其它是通用测量仪器。随着无线通信网络向2.5G和3G的升级,今后几年内无线通信测试仪器的销售值将以年复合增长率17%左右增加,2007年全球移动通信测量仪器的销售值将达到20亿美元以上。

第一代移动通信属于模拟方式,有许多模拟通用测量仪器可供使用,第二代移动通信采用数字方式,促进了通用测量仪器的数字化,第三代移动通信又融合语言和多媒体服务,在使用频段、数据速率、网络覆盖范围、信道数目都有明显增加。例如2G的GSM制式网络只支持14.4Kbps的数据速率,2.5G的GPRS、EDGE(GSM增强方案)、UMTS、W-CDMA等制式则支持171.2Kbps、384Kbps甚至2Mbps的数据速率,载波频段也从900MHz增加到1800MHz,相应的信号发生器、功率计、示波器、频谱分析仪、网络分析仪也得水涨船高,并且推出码率分析仪、协议分析仪等专用测量仪器。

由于无线通信无需固线通信那样大量投资,用来铺设电缆、光纤等基础设施,因而无线通信的发展速度往往很快,有些国家移动通信的用户已经超过固线电话的用户数。但是无线通信存在频率资源紧张,甚至频率资源不足的困难,解决方法是使用更高载波和发展新的制式。目前3G无线通信制式主要有UMTS-CDMA和CDMA2000,前者的频谱使用率较高,对于频率资源紧缺的欧洲和日本来说更适用,预测UMTS-CDMA制式的全球用户数将超过半数以上。中国也提出具有自主产权的TD-SCDMA制式,并且获得ITU的认可。


光纤通信测试

光纤光缆是光信号传输的媒质,它是光通信的基础。在这个领域国际电联(ITU)制定了一系列标准,它们有G.650、G.651、G.652、G.653、G.655等。除G.650是有关测试方法以外,其它标准都是按光纤种类分类的产品标准。在这些标准中规范了该种光纤及由其组成光缆的具体性能指标。光纤的特性参数分几何特性参数(纤芯直径、包层直径、纤芯不圆度、包层不圆度、同心度误差等)、光学特性参数(折射率分布、最大数值孔径、模场直径、截止波长等)、传输特性(衰减、带宽、群速度色散、偏振模色散等)。除此之外,对于高速、多信道、长距离光通信系统,规范中未给出的光纤非线性也是光通信需要考虑的重要指标。此外,光缆分为机械性能测试、环境性能测试、工程测试等。光纤和光缆的测试仪表大多建立在光学和电子学原理之上的,因此系统复杂,设备昂贵。

光通信实际上是给各种通信业务提供了一个大容量的传送平台,同时在这个平台上利用DWDM、SDH、路由器等技术可以组建四通八达的通信基础网络,而构成这个网络中的各个网元就是光通信设备。由于网络设备的多样性和复杂性,其标准也是大量的。光通信设备测试分为如下三类:光接口参数测试(工作波长、平均发送功率、通道间隔、光谱特性、消光比、接收灵敏度、光发送信号眼图等);电接口参数测试(比特率及容差、接口标准码型、信号功率电平、接口过压保护、抖动和漂移特性等);设备实现功能的测试,包括单元功能和复合功能。

光纤网络测试的仪器是各通信测试仪器供应商特别看重的产品,特别是对于密集波分复用(DWDM)的测试设备。

光通信系统的测试是指系统网元已按设计要求在实际网络或模拟实验网连接构成系统的测试,它包括设备之间互连互通的测试、设备与网络之间的互通测试、网管功能实现的测试、业务互通测试等。系统在实际或模拟网络进行试验时不可避免地会存在传输损伤,这些传输损伤是否影响整个系统的正常工作是衡量系统质量的依据,此时系统的误码性能、抖动性能、漂移性能(SDH特有)是测试系统质量的重要指标,其中误码率是数字传输系统的重要技术指标,也是最常用的测试指标,定时抖动是数字传输设备的一项主技术指标。


网络测试

随着网络的规模及复杂性越来越大,各种业务的数量急剧增加,网络的运行、管理和维护(OAM)的成本越来越高。降低成本的根本出路是使网络管理标准化、简单化和自动化。这种标准化的网管系统意味着接口的标准化、体系结构的标准化,使各种设备方便地和网管系统相连。主要的网络测试仪有局域网测试仪、广域网测试仪以及协议分析仪。这些仪器都能对网络进行监测和管理,测试网络任何点的流量数据,测试各种网络设备如路由器、交换机、工作站的性能。但局域网测试仪只能测试以太网和ATM网,而协议分析仪有不同的接口适配器和支持包括帧中继、X.25、ISDN、ATM、DXT等各种广域网协议,既可用于测试局域网,又可用于广域网和ATM等多种网络测试。

光纤主干网的性能测量包括数据速率、链路利用率、流量特性、误码条件等内容,网络测试仪有数据滤波器,以检测特殊的命令和响应,提供可选触发条件,以避免在高速运行条件下,磁盘上存放了太多的元用数据。在正常运行下主要通过误码率监测未检查网络的完整性,以评定光电连接是否正常。如果误码超出规定值,首先要检查机械电气连接和电子器件。如果网络完整性是好的,网络过载也会导致传输延迟和响应变慢以至造成误码突然增加,要使用相应专家诊断软件进行分析以正确定位网络故障。网络测试仪正在向多功能、小型化发展,以便现场施工和运行维修使用。

    
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