5G 終端測試關(guān)鍵技術(shù)研究

［王國奇 陳健明 林煜森 李小兵］

1 引言

5G 作為新一代移動通信技術(shù)，具有高帶寬、低時延、大連接的技術(shù)特點，是全球科技進步和經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎，也是我國新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容。而終端既是連接用戶和新技術(shù)的橋梁，也是用戶感知新技術(shù)的載體，是5G 成熟商用的關(guān)鍵組成部分。截至2022 年8 月底，全球已發(fā)布的5G 終端型號數(shù)量達(dá)1521 款，其中已上市1175 款，涉及終端廠商超過193 家，產(chǎn)品類型包括智能手機、無線CPE、路由器、網(wǎng)關(guān)、移動熱點、電腦等[1]。2022 年是我國5G 正式商用的第3 年，根據(jù)工信部發(fā)布的2022 年前三季度通信業(yè)經(jīng)濟運行情況顯示，截至2022 年9 月末，我國5G 基站總數(shù)達(dá)212 萬個，5G 移動終端用戶已達(dá)5.1 億戶[2]。伴隨著5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)加速前行以及5G 產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，5G 終端的數(shù)量也將繼續(xù)增長。

5G 終端的核心產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)包括通信芯片、通信模塊、天線和射頻等部分，其發(fā)展應(yīng)用與質(zhì)量保障離不開測試認(rèn)證，除了各生產(chǎn)廠商在研發(fā)生產(chǎn)階段對產(chǎn)品進行測試外，5G終端在上市前還需要進行入網(wǎng)測試與運營商入庫測試。其主要測試內(nèi)容包括無線通信能力、硬件性能可靠性、軟件可靠性、業(yè)務(wù)應(yīng)用能力4 個方面，其中無線通信能力測試一般包括一致性測試、互操作測試（Interoperability Test，IOT）、網(wǎng)絡(luò)兼容性測試等，硬件性能可靠性測試包括OTA（Over The Air）測試、硬件結(jié)構(gòu)、功耗測試等，軟件可靠性測試包括本地功能、終端安全能力、系統(tǒng)管理功能等測試，業(yè)務(wù)應(yīng)用能力測試內(nèi)容和具體業(yè)務(wù)類型密切相關(guān)，如語音、視頻、通話、數(shù)據(jù)收發(fā)業(yè)務(wù)等。與4G 相比，5G 終端的工作頻率更高、產(chǎn)品性能更強、技術(shù)要求更高、軟硬件復(fù)雜度更大，對測試體系也提出了更嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)，為保證終端功能及性能能夠滿足商用需求，對5G 終端測試的關(guān)鍵技術(shù)與方法研究尤為重要[3]。

在5G 終端測試中，一致性測試具有非常重要的作用，是保證終端和系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定通信的關(guān)鍵，但一致性測試通常只針對某一特性和功能，在理想網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對終端的信令面進行測試，測試級別是在協(xié)議級，關(guān)注的是被測實現(xiàn)是否與協(xié)議規(guī)范一致，而對終端其他方面的性能指標(biāo)關(guān)注較少[4]?；ゲ僮鳒y試的測試級別是在功能級，可通過在不同網(wǎng)絡(luò)配置環(huán)境下對終端的用戶面指標(biāo)進行測試，相比一致性測試更接近真實網(wǎng)絡(luò)，可通過特定場景的用例彌補一致性測試用例的不足，從而滿足不同運營商特定業(yè)務(wù)的測試需求。在實際測試中，一致性測試通過并不能保證互操作測試一定可以通過，而互操作測試也不能替代一致性測試，二者是互為驗證、互為補充的關(guān)系[5]。另外，在一致性測試中，傳統(tǒng)的傳導(dǎo)測試方法無法將天線因素對終端整機性能的影響考慮在內(nèi)，因此，為驗證終端的整機性能還需進行OTA 測試，OTA 測試可用于評估終端的天線效率及終端整體的接收和發(fā)射性能，是衡量終端整體輻射性能的重要方法。4G 與5G FR1 頻段的終端在進行射頻/基帶一致性和輻射性測試時，通常采用傳導(dǎo)測試結(jié)合OTA 測試的混合測試方法，而5G 毫米波頻段終端由高度集成化的特點，所有的射頻性能指標(biāo)都將采用OTA 測試，OTA測試在終端的研發(fā)和認(rèn)證環(huán)節(jié)中占比逐漸增多，也成為5G 毫米波終端測試的必選方案。本文將對5G 終端的一致性測試、OTA 測試、互操作測試的測試指標(biāo)與測試技術(shù)方法分別進行分析研究。

2 終端一致性測試

終端一致性測試包括協(xié)議一致性測試、無線資源管理（Radio Resource Management，RRM）一致性測試和射頻一致性測試和3 個部分[6]。目的是驗證終端設(shè)備實現(xiàn)與相應(yīng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的一致性，保證不同終端在網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)一致并且能夠互聯(lián)互通。

2.1 協(xié)議一致性測試

協(xié)議一致性測試是對空口協(xié)議信令交互一致性進行測試，目的是驗證終端無線通信協(xié)議棧實現(xiàn)的正確性。5G協(xié)議棧分為接入層（Access Stratum，AS）與非接入層（Non Access Stratum，NAS），其中AS 層包括層1（PHY 層）、層2（MAC/RLC/PDCP 層）和 層3（RRC 層），NAS 層包括移動性管理（5G Mobility Management，5GMM）和會話管理（5G Session Management，5GSM）兩個子層，用于實現(xiàn)終端和網(wǎng)絡(luò)間信令的傳輸[7]。5G 控制面協(xié)議棧如圖1 所示，協(xié)議一致性測試關(guān)注的是AS 層的層2 與層3 以及NAS 層的功能實現(xiàn)，如各層協(xié)議的控制面和用戶面的數(shù)據(jù)包封裝、消息交互流程。

圖1 5G 控制面協(xié)議棧

協(xié)議一致性測試內(nèi)容主要包括空閑模式操作、層2 測試、RRC 層測試、NAS 層測試等[8]?？臻e模式操作是指UE 在NR 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的PLMN 選擇、小區(qū)選擇及小區(qū)重選；層2 測試是指用戶面所有協(xié)議層的功能測試，包括MAC層的隨機接入過程、上下行數(shù)據(jù)傳輸、不連續(xù)接收，RLC層TM、AM、UM 實體的功能，PDCP 層的加解密與完整性保護、路由、重排序等；RRC 層測試驗證UE 處理AS層信令的能力，包括連接建立、測量管理和切換等；NAS層測試驗證UE 處理移動性管理和會話管理信令的能力。

2.2 RRM 一致性測試

無線資源管理是無線網(wǎng)絡(luò)和終端的關(guān)鍵功能，指對移動通信系統(tǒng)的空中接口資源的規(guī)劃和調(diào)度，其目標(biāo)是在有限帶寬條件下，為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無線用戶終端提供QoS 保證[9]。RRM 一致性測試是對終端無線資源管理能力進行測試，驗證終端在變化的無線環(huán)境中的性能，主要關(guān)注終端重選、切換、測量等過程的精度、時延和成功率是否達(dá)標(biāo)。其測試主要考察兩大指標(biāo)：處理時延、測量精度，其中處理時延是指從執(zhí)行可觸發(fā)終端進行某項無線資源管理行為的外部環(huán)境變化或空口信令開始，到終端完成該無線資源管理操作所經(jīng)歷的時間，該指標(biāo)反映了終端物理層測量能力、數(shù)據(jù)處理能力、決策算法性能等多方面能力。RRM 一致性具體測試項目包括以下6 類[10]：

（1）空閑態(tài)移動性：驗證終端處于RRC_IDLE 狀態(tài)下重選的能力，包括不同制式下同頻、異頻的小區(qū)重選，測量指標(biāo)為時延。

（2）連接態(tài)移動性：驗證終端處于RRC_CONNECTED狀態(tài)下的系統(tǒng)內(nèi)切換與系統(tǒng)間切換、RRC 連接移動控制以及條件切換的能力，其中RRC 連接移動控制包括無線鏈路重建、隨機接入過程的測量、RRC 重定向。

（3）定時：包括 UE 上行發(fā)射時間、UE 定時器精度、UE 定時提前量等。

（4）信令特性：包括無線鏈路監(jiān)測、鏈路中斷、單小區(qū)激活和去激活延遲等，測量指標(biāo)一般為時間量。

（5）測量過程：包括各制式下、同頻、異頻等情況下的測量，通常是通過測量終端上報的各種測量報告時間來評定終端的測量過程。

（6）測量性能要求：指終端上報各種功率精度的測試，如RSRP、RSRQ、SINR 的測量精度等。

2.3 射頻一致性測試

射頻一致性測試用于驗證終端射頻性能和基帶解調(diào)性能，通過測試來評估終端射頻性能指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的符合性和偏離度，測試內(nèi)容包括終端發(fā)射機性能指標(biāo)、接收機性能指標(biāo)、解調(diào)性能指標(biāo)、信道狀態(tài)信息（Channel State Information，CSI）上報四部分[11～14]。

如圖2 所示，發(fā)射機指標(biāo)主要包括輸出功率、輸出功率動態(tài)范圍、傳輸信號質(zhì)量、輸出射頻頻譜輻射以及發(fā)射互調(diào)。接收機指標(biāo)包括參考靈敏度、最大輸入電平、鄰道選擇性、阻塞特性、雜散響應(yīng)等。信道解調(diào)性能主要測試終端在靜態(tài)傳播條件和多徑衰落的條件下對相關(guān)物理信道的解調(diào)能力、如PDSCH、PDCCH、PBCH 信道的解調(diào)，主要關(guān)注指標(biāo)為吞吐量。CSI 上報主要測試信道質(zhì)量指示（Channel Quality Indicator，CQI）、預(yù)編碼矩陣指示（Precoding Matrix ndicator，PMI）、秩指示（Rank Indication，RI）的上報能力。

圖2 終端射頻一致性測試指標(biāo)

4G 終端及FR1 頻段終端的射頻測試，除總輻射功率（TRP）和總?cè)蜢`敏度（TIS）外，其余指標(biāo)通常采用傳導(dǎo)測試方式，該方式采用射頻線纜將測試設(shè)備直連到測試儀表實現(xiàn)測試，可避免空間輻射的干擾信號對測試的影響。而在FR2 頻段，5G 毫米波終端采用了大規(guī)模天線陣列，天線和射頻一體化的設(shè)計使天線和射頻通道高度集成且通道數(shù)目眾多，導(dǎo)致傳統(tǒng)的傳導(dǎo)測試方法不再適用于5G 毫米波終端一致性測試。因此，5G 毫米波終端的射頻一致性、輻射與整機性能測試均需要采用OTA 測試的方法，即空口測試，OTA 測試時信號從空口發(fā)送或接收，而不是采用傳導(dǎo)線連接，通過整機性能測試，終端的發(fā)射和接收性能可得到更真實的反映[15,16]。

3 OTA 測試

當(dāng)前，OTA 測試越來越受到終端廠商和運營商的關(guān)注和重視，根據(jù)天線端口的數(shù)量，OTA 測試分為SISO OTA測試和MIMO OTA 測試[17]。SISO OTA 測試主要對終端的射頻指標(biāo)進行測試，MIMO OTA 測試在系統(tǒng)中加入衰落信道環(huán)境來模擬真實的無線傳輸環(huán)境，主要對終端的吞吐量等性能指標(biāo)進行測試。3GPP 定義了5G 網(wǎng)絡(luò)的兩個頻段：450 MHz～7.125 GHz 為FR1 頻段，24.25～52.6 GHz為FR2 頻段。FR1 頻段為我國目前5G 商用的主流頻段，F(xiàn)R2 頻段即毫米波頻段，用于滿足5G 對于大容量與高速率的傳輸需求。下面對5G 終端在FR1 與FR2 頻段的 SISO OTA 測試和MIMO OTA 測試的指標(biāo)和方法分別進行概述。

3.1 SISO OTA 測試

5G 終端FR1 頻段的SISO OTA 測試與LTE 階段的基本一致，只是在參數(shù)設(shè)置上存在一定差異，其主要測試指標(biāo)有兩個：總輻射功率（Total Radiated Power，TRP）和總?cè)蜢`敏度（Total Isotropic Sensitivity，TIS）。其中TRP 通過對整個輻射球面的發(fā)射功率進行面積分并取平均得到，反映的是終端發(fā)射功率特性。TIS 表征終端接收弱信號的能力，反映了在整個輻射球面終端接收靈敏度指標(biāo)的情況。在獨立組網(wǎng)（SA）模式下，5G 終端射頻輻射功率的測試要求保證被測設(shè)備（DUT）在整個測量過程中以最大發(fā)射功率發(fā)射并測試總?cè)蜉椛涔β?；接收機性能測試要求上行功率控制采用閉環(huán)功率控制模式，令DUT 以最大功率發(fā)射，測量此時的DUT 端下行鏈路功率值計算總?cè)蜢`敏度。在非獨立組網(wǎng)（NSA）模式下，NR FR1與LTE 處于雙連接狀態(tài)，射頻輻射功率測試要求對NR FR1 與LTE 的總輻射功率都進行測試，可同時測試也可先后測試；在接收機性能測試中，NR 總?cè)蜢`敏度測試要求LTE 下行鏈路功率設(shè)置需保持穩(wěn)定連接且無誤碼，同理，LTE 總?cè)蜢`敏度測試要求NR 下行鏈路功率設(shè)置需保持穩(wěn)定連接且無誤碼[18]。

由于5G 毫米波天線與射頻高度集成化的特點，不再保留射頻測試端口，因此5G 終端FR2 頻段的所有射頻性能測試都將采用OTA 測試的方式進行。設(shè)備基本的射頻性能指標(biāo)包括發(fā)射機性能指標(biāo)和接收機性能指標(biāo)，如等效全向輻射功率（EIRP）、等效全向靈敏度（EIS）、誤差向量幅度（EVM）、鄰道抑制比（ACLR）、雜散發(fā)射等。目前，毫米波SISO OTA 測試方法有直接遠(yuǎn)場法（Direct Far Field，DFF）、緊縮場法（Compact Antenna Test Range，CATR）、近遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換法（Near-Field to Far-Field Transformation，NFTF）3 種典型的方式，不同的測試方法各有優(yōu)缺點[19～22]，具體見表1。

表1 三種SISO OTA 測試方法優(yōu)缺點比較

（1）直接遠(yuǎn)場法（DFF）：要求被測設(shè)備（DUT）與測試天線的距離需滿足條件R≥ 2D2/λ，其中R 表示DUT 的旋轉(zhuǎn)中心到測試天線相位中心的距離，D 為輻射天線口徑，λ為工作波長。直接遠(yuǎn)場法是傳統(tǒng)的OTA 測試方法，其入射波在接收面上近似于平面波，并且?guī)缀蹩筛采w所有測試用例，是最簡單直接的測試方式。但測試系統(tǒng)對測試距離的要求隨著工作頻率的增大而顯著增加，導(dǎo)致在測試5G 毫米波或大尺寸終端設(shè)備時要求微波暗室尺寸非常大，成本非常高，同時隨著測試距離的增大，路徑損耗也逐漸增大，影響系統(tǒng)的動態(tài)范圍與測試指標(biāo)的準(zhǔn)確性。因此，直接遠(yuǎn)場法在FR2 頻段被廣泛認(rèn)為適用于測試天線孔徑較小的終端。

（2）緊縮場法（CATR）：利用高精度反射面將原始信號發(fā)射的球面波在近距離轉(zhuǎn)換為平面波，可在空間較小的微波暗室實現(xiàn)等效遠(yuǎn)場的測試環(huán)境，是屬于間接遠(yuǎn)場法的一種測試方式。該方法可顯著減小測試距離、節(jié)省暗室空間、降低測試成本和空間損耗，同時也能夠降低對毫米波放大器的性能要求。目前，緊縮場法已作為5G 毫米波SISO OTA 測試的主要方案。但測試中反射面僅能模擬單波束鎖定場景，無法進行多波束測量，不能覆蓋全部測試用例，另外高精度反射面的制作工藝要求高，會增加后期維護成本。

（3）近遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換法（NFTF）：利用高精度掃描架在近場區(qū)測量采集被測設(shè)備天線的幅度、相位及頻譜等信息，再通過近遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換算法將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)場方向圖，從而得到被測設(shè)備的遠(yuǎn)場輻射特性。該方法所需測試測試距離較小，占用空間小，同時受外界環(huán)境干擾小，空間損耗小，并且能基于已有的暗室進行升級。近遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換法面臨的主要問題是在測試過程中難以對有源天線的帶寬信號的相位信息進行準(zhǔn)確測量，另外，為達(dá)到近遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換的精度要求，需要在近場以較高的空間分辨率進行采樣，導(dǎo)致測量耗時較長，測試成本較高。目前，近遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換法已被3GPP 采納，可用于毫米波終端發(fā)射性能的測試，但不適用于接收性能的測試，適用范圍較窄。

3.2 MIMO OTA 測試

MIMO（多輸入/多輸出）技術(shù)利用多天線特性來對抗信道衰落，提高信號的鏈路性能，能在不增加帶寬的情況下成倍地提高無線通信系統(tǒng)的容量和頻譜效率，是5G的關(guān)鍵技術(shù)之一。MIMO OTA 測試則通過在實驗室復(fù)現(xiàn)終端周邊多徑的無線環(huán)境，測試終端在衰落信道下的MIMO吞吐量，間接衡量天線相關(guān)性。主要測試方法有多探頭暗室法（Multiple Probe Anechoic Chamber，MPAC）、混響室法（Reverberation Chamber，RC）、輻射兩步法（Radiated Two Stage，RTS）[23～26]。3種測試方法的優(yōu)缺點如表2所示。

表2 三種MIMO OTA 測試方法優(yōu)缺點比較

（1）多探頭暗室法（MPAC）：通常在暗室的不同位置布置多個天線探頭，模擬接近真實的無線信道環(huán)境，基站模擬器發(fā)出的信號經(jīng)過信道模型后，通過多探頭天線輻射至被測設(shè)備，并測試吞吐量情況。與LTE 類似，5G FR1 頻段的MIMO OTA 測試也是采用傳統(tǒng)的2D 多探頭結(jié)構(gòu)，但探頭數(shù)量由8 個升級為16 個，呈環(huán)形均勻分布，探頭間隔為22.5°，易于拓展新的信道模型。而5G FR2 頻段的MIMO OTA 則需要采用3D 信道模型，需要在三維空間的不同旋轉(zhuǎn)平面布置更多天線，系統(tǒng)的校準(zhǔn)與測試也將更復(fù)雜。MPAC 測試效率較高，但硬件比較復(fù)雜，建設(shè)成本也較高，系統(tǒng)校準(zhǔn)和操作相對困難。多探頭暗室法已被3GPP 確定為MIMO OTA 的測試方法之一。

（2）混響室法（RC）：使用機械攪拌器對金屬腔內(nèi)的電磁波進行擾動以改變電磁場結(jié)構(gòu)分布，電磁波在金屬腔內(nèi)經(jīng)過多次反射實現(xiàn)統(tǒng)計隨機化，從而模擬多徑環(huán)境。RC 法的測量系統(tǒng)和測試方法較為簡單，可有效地分析與角度擴展無關(guān)的天線輻射參數(shù)，適合大型樣品測試，但RC 法可模擬的信道模型數(shù)量有限且無法準(zhǔn)確模擬空間角度，也無法滿足5G 毫米波終端測試要求，目前還不是MIMO OTA 測試的國際標(biāo)準(zhǔn)方法。

（3）輻射兩步法（RTS）：是屬于間接測試終端吞吐量的方法之一，將測試拆分成天線測試與接收機測試兩部分。第一步需要在暗室中測試獲取被測設(shè)備的天線方向圖，第二步將測量得到的天線方向圖信息加載到信道仿真器中，結(jié)合傳輸信道模型進行測量信號的計算和模擬，將該測量信號傳輸至終端接收機，進行吞吐量測量。RTS 法通過旋轉(zhuǎn)信道仿真器中被測設(shè)備的天線方向圖來完成不同角度的測試，無需在暗室中對被測設(shè)備進行物理旋轉(zhuǎn)，因此可有效節(jié)省測試時間；該方法缺點是不適合自適應(yīng)天線系統(tǒng)，無法對方向圖隨外界環(huán)境變化的場景進行測試，拓展性有限。目前，輻射兩步法已被3GPP 采納為5G FR1頻段 MIMO OTA 測試的方法之一，但為第二優(yōu)先級。

4 互操作測試

互操作測試（IOT）是終端與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的性能測試，目的是為保證終端與不同網(wǎng)絡(luò)良好的互通性，驗證5G 終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的互操作能力。

4.1 互操作測試內(nèi)容

終端互操作測試內(nèi)容主要包括接入性能測試、移動性測試、穩(wěn)定性測試、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)性能測試等[27]，具體如圖3 所示。

圖3 終端互操作測試內(nèi)容

接入性能測試：包含PLMN 選擇測試、小區(qū)選擇測試、附著與去附著測試、跟蹤區(qū)更新測試等。PLMN 選擇測試驗證終端是否支持PLMN 開機自動選擇、手動選擇以及重啟后的PLMN 選擇情況；小區(qū)選擇測試驗證終端開機后在不同信號強度下小區(qū)選擇成功率以及脫網(wǎng)后重新發(fā)起小區(qū)搜索和駐留的能力；附著與去附著測試驗證終端在不同信號強度的空載或加擾環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)下的附著與去附著能力，測試指標(biāo)有附著成功率、去附著成功率；跟蹤區(qū)更新測試驗證終端在移動過程中跟蹤區(qū)與RAN 通知區(qū)更新的能力。

移動性測試：包含小區(qū)重選測試與小區(qū)切換測試。小區(qū)重選測試驗證終端在網(wǎng)絡(luò)空載或加擾環(huán)境下系統(tǒng)內(nèi)同頻/異頻小區(qū)重選的能力，測試指標(biāo)有重選成功率、重選時延；小區(qū)切換測試驗證終端在網(wǎng)絡(luò)空載或加擾環(huán)境下同頻/異頻切換的能力，測試指標(biāo)有控制面切換時延、切換成功率。

穩(wěn)定性測試：主要是通過長保測試來驗證終端連續(xù)工作與連續(xù)業(yè)務(wù)處理的能力，分為靜態(tài)長保測試與動態(tài)長保測試，測試方法是終端在相應(yīng)的測試條件下在進行大文件上傳/下載，并持續(xù)一定時間（一般不少于30 分鐘），檢測終端是否能夠長時間保持正常工作，有無出現(xiàn)中斷等異?，F(xiàn)象，以及長時間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)吞吐量是否滿足要求。

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)性能測試：包含數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)建立成功率測試、數(shù)據(jù)吞吐量測試、時延測試等。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)建立成功率測試驗證終端在網(wǎng)絡(luò)空載或加擾環(huán)境下的上傳/下載接入能力，測試指標(biāo)為上傳/下載接入成功率；數(shù)據(jù)吞吐量測試驗證終端在各種無線環(huán)境條件下的上傳/下載最大峰值速率與平均速率，通?？墒褂肍TP 上傳/下載業(yè)務(wù)來進行測試；時延測試分為控制面時延測試和用戶面時延測試，測試指標(biāo)有最大/最小/平均接入時延、最大/最小/平均用戶面時延。

4.2 互操作測試方式

終端互操作測試一般有3種方式，即NS-IOT（Network Simulator-Interoperability Test）、NV-IOT（Network Vendor-Interoperability Test）、外場測試（Field Test）[28]。

（1）NS-IOT：即基于測試儀表的互操作測試，方法是使用多家儀表廠家的儀表對復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行仿真，驗證終端在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)性能。NS-IOT 測試用例獨立于協(xié)議一致性用例，由運營商根據(jù)網(wǎng)絡(luò)自主制定測試需求，聯(lián)合儀表廠商共同進行測試用例開發(fā)與驗證，重點關(guān)注與用戶體驗相關(guān)的功能性能。其特點是：可實現(xiàn)自動化測試，根據(jù)自身的網(wǎng)絡(luò)特點可靈活配置各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，測試條件可以重復(fù)且容易控制，效率高，問題定位方便，另外還可以檢查實際網(wǎng)絡(luò)不支持的一些測試條件。

（2）NV-IOT：是指在實驗室內(nèi)搭建各個設(shè)備廠家的模擬網(wǎng)來驗證終端和網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，測試所用的網(wǎng)絡(luò)配置和運營商現(xiàn)網(wǎng)基本一致，測試環(huán)境也接近于現(xiàn)網(wǎng)的實際場景，是終端與真實網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互操作測試，但測試網(wǎng)并未連接現(xiàn)網(wǎng)。其特點是：相比外場測試，NV-IOT 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更穩(wěn)定更純凈，測試環(huán)境可控，適合做重復(fù)性測試，測試結(jié)果可以復(fù)現(xiàn)。相比NS-IOT，NV-IOT 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備購買與維護的成本較高，另外由于每次更改參數(shù)都需要對真實的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行調(diào)試，其測試效率不如NS-IOT。

（3）外場測試：是在運營商現(xiàn)網(wǎng)條件下對終端進行基本業(yè)務(wù)與互操作測試，測試所用網(wǎng)絡(luò)為商用網(wǎng)絡(luò)，最貼近用戶真實體驗，主要考察終端在真實網(wǎng)絡(luò)下的功能和性能是否符合要求。外場測試的方法主要有定點、步行、跑圈，由于測試中的無線環(huán)境和地理環(huán)境復(fù)雜多變，因此外場測試位置和測試路線的選擇需要根據(jù)測試用例關(guān)注點的不同加以區(qū)分。定點測試通常需要選取好點、中點、差點等多個測試點，測試點的位置通過終端測量的信號強度RSRP 和信干噪比SINR 來確定，同時需要參考拉網(wǎng)的CDF（Cumulative Distributed Function，累計分布函數(shù)）曲線[29]。跑圈測試即路測，根據(jù)不同的測試內(nèi)容主要有兩種測試區(qū)域，第一種是以單小區(qū)作為主測小區(qū)，其它小區(qū)空擾或按指定方式進行加擾，要求主測小區(qū)位于測試區(qū)域中心，主測小區(qū)具備徑向和環(huán)形測試路線；第二種是在多個小區(qū)連續(xù)覆蓋的蜂窩網(wǎng)區(qū)域內(nèi)路測，測試路線應(yīng)盡可能包括覆蓋范圍內(nèi)能夠行車的主要交通道路，并盡可能遍歷測試區(qū)域范圍內(nèi)的所有小區(qū)，經(jīng)歷站內(nèi)和站間切換場景，以便測試路線能夠覆蓋所有待考察的移動性功能。外場測試由于最貼近用戶真實體驗，因此其測試結(jié)果對終端測試至關(guān)重要，但外場測試的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境比較復(fù)雜，定位問題相對困難，另外人力成本和時間成本也較高。

從測試效率、經(jīng)濟性、測試環(huán)境可控性、貼近用戶真實體驗、測試結(jié)果復(fù)現(xiàn)、問題定位等方面對NS-IOT、NVIOT、外場測試進行分析比較，如圖4 所示，NS-IOT 測試效率最高、測試成本最低、經(jīng)濟性好、測試環(huán)境可控性高，在終端測試體系中占比逐漸增高；NV-IOT 各方面較均衡，測試結(jié)果可復(fù)現(xiàn)便于問題定位，在終端互聯(lián)互通測試中發(fā)揮著重要作用；外場測試最貼近用戶體驗，是運營商終端測試不可或缺的一環(huán)。3種測試方式各有優(yōu)缺點，相輔相成，在終端性能測試中均發(fā)揮著重要作用。

圖4 三種測試方式比較

5 結(jié)束語

5G 終端的蓬勃發(fā)展需保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而測試認(rèn)證是檢驗終端產(chǎn)品質(zhì)量與性能可靠的重要手段。本文對5G終端一致性測試、OTA 測試、互操作測試的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)與測試方法進行了分析研究，在終端一致性測試中，分別對協(xié)議一致性、RRM 一致性、射頻一致性的測試目的與測試指標(biāo)進行了介紹；在OTA 測試中，對SISO OTA測試的直接遠(yuǎn)場法、緊縮場法、近遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換法及MIMO OTA 測試的多探頭暗室法、混響室法、輻射兩步法的優(yōu)缺點分別進行了對比分析，并對各方案的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀進行了簡要說明；在互操作測試中，分析了測試內(nèi)容與測試指標(biāo)，從不同角度對NS-IOT、NV-IOT、外場測試三種方式的特點進行了比較。由于5G 新技術(shù)的特點給5G 終端測試體系帶來了新的要求和挑戰(zhàn)，測試復(fù)雜度也越來越高，傳統(tǒng)的測試方案已不再適用，目前全球各大標(biāo)準(zhǔn)組織和認(rèn)證機構(gòu)制定了相關(guān)測試規(guī)范，但部分測試方法還需繼續(xù)進一步研究與完善。