Предисловие

Проектирование, создание и тестирование систем мобильной связи (СМС) требуют грамотного анализа происходящих процессов. Помимо того, что характеристики радиоподсистем современных сетей мобильной связи строго определены спецификациями, они также должны удовлетворять требованиям, изложенным в соответствующих нормативно-правовых документах. На современном этапе развития сетей от них требуется не просто наличие самого факта функционирования, но обеспечение наилучшего качества предоставляемых услуг. В связи с этим тестирование радиооборудования и оптимизацию СМС необходимо проводить в течение всего их жизненного цикла. В зависимости от этапа жизненного цикла СМС осуществляются необходимые тестовые испытания, проведению которых предшествуют предварительные испытания на соответствие стандарту. При предварительных испытаниях не обязательно проводить полный набор тестов, указанных в спецификациях: достаточно провести только те тесты, результаты которых в совокупности будут доказывать оптимальность реализованного проекта, обеспечивать надежную работу системы с высоким качеством и соответствие требованиям нормативных документов.

Следует отметить, что публикации на русском языке, посвященные определению и анализу используемых в современной инженерной практике параметров и характеристик радиочастотного оборудования мобильной связи, а также методов тестирования радиоподсистем СМС, крайне немногочисленны.

При написании настоящей книги были поставлены следующие задачи:

– сделать аналитический обзор радиоинтерфейса сети LTE;

– выделить основные тенденции в развитии стандарта LTE;

– с использованием соответствующих нормативных документов сформировать набор показателей, позволяющих всесторонне оценивать качество функционирования радиооборудования стандарта LTE, и привести их краткое описание;

– провести полный анализ методов тестирования радиооборудования стандарта LTE;

– сделать обзор основных видов контрольно-измерительного оборудования, в том числе современных программно-аппаратных комплексов, используемых для тестирования радиоподсистем мобильной связи.

1. Обзор и анализ нормативной документации

1.1. Обзор нормативной документации

LTE (Long-Term Evolution) – цифровой стандарт сотовой мобильной связи, сменивший UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). LTE обладает обратной совместимостью со стандартами мобильной связи второго и третьего поколений. Главной особенностью, присущей исключительно LTE, является использование эволюционной системной архитектуры сети (SAE, System Architecture Evolution), схематичное изображение которой приведено на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1. Архитектура сети LTE

На рисунке 1.1 приведены следующие обозначения:

APPLICATIONS – уровень приложений и услуг, предоставляемых на базе протокола IP (Internet Protocol);

APPS – различные сервисные приложения;

CORE – ядро сети LTE, которое также называется усовершенствованным пакетным ядром (EPC, Evolved Packet Core);

eNB – Evolved Node B, базовая станция сети LTE;

Gx – интерфейс взаимодействия между P-GW и PCRF, предназначенный для передачи правил тарификации от PCRF к шлюзу PDN;

HSS – Home Subscriber Server, сервер хранения абонентских данных;

IMS – IP Multimedia Subsystem, система предоставления мультимедийных услуг;

LTE-Uu – радиоинтерфейс, посредством которого абонент получает доступ к сети радиодоступа;

MME – Mobility Management Entity, узел управления мобильностью абонентов сети LTE;

PCRF – Policy and Charging Rules Function, узел управления тарификацией и выставления счетов абонентам за оказанные услуги;

PDN – Public Data Network, внешние IP – сети;

P-GW – Public Data Network SAE Gateway, шлюз доступа к сетям других операторов;

S-GW – Serving SAE Gateway, обслуживающий шлюз сети LTE, который предназначен для обработки и маршрутизации пакетных данных, поступающих в подсистему базовых станций или из нее;

RAN – Radio Access Network, сеть радиодоступа;

Rx – интерфейс, посредством которого на узел PCRF передается информация о порядке тарификации за пользование мультимедийными приложениями и сервисами;

S1-MME – интерфейс вза