固定WiMAX测试情况

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摘要　首先简要介绍了固网WiMAX的测试环境。包括网络拓扑、测试设备、测试仪表以及测试参数等；接着重点对测试结果进行分析，如测试性能、可承载的业务、认证与安全加密、QoS功能、带宽控制功能、网管功能、外场测试等；最后对测试结果进行分析。指出很多设备能满足测试规范要求，也指出了被测设备目前存在的不足之处以及测试过程中需要注意的地方。
1、固网WiMAX的测试环境
1.1　网络拓扑
固网WiMAX的测试参考模型如图1所示。

图1　固网WiMAX的测试参考模型

图1中A、B、C、D为测试参考点，分为室内和室外两种环境下的测试。测试时，测试项目不同，测试的连接方式也不同。
1.2　测试设备与仪器仪表
测试对象：WiMAX基站、远端站、网络管理软件。
测试仪表：功率计（0～6 GHz）、数据网络性能分析仪、数据传输分析仪。
测试软件：系统测试软件、业务测试软件。
其他辅助设备：交换机、业务服务器、测试车及车载电源、GPS等。
1.3　测试参数
所有的测试项目将在表1环境下进行。
表1　WiMAX的测试环境参数

参数	测试条件
双工方式	FDD
信道带宽	3.5 MHz
测试频率范围	上行：3 399.5～3500.0MHz；             下行：3 499.5～3600.0MHz
多载波调制方式	OFDM、FFT256
测试温度	常温
测试相关温度	45%～75%

2、测试结果分析
2.1　系统性能
（1）吞吐量
采用多台CPE对基站一个扇区的数据传输吞吐量进行测试。从测试结果可知：对于3.5 MHz信道的3.5 GHz点到多点宽带无线接入扇区，上/下行带宽平均在10 Mbit/s左右。
（2）丢包率
由于无线信道的影响，在正常情况下可能出现轻微丢包，但丢包率符合相关规范，属于正常现象。
（3）传输时延
根据不同设备和测试环境，有些地方测试了CPE与基站之间的双程时延，并对某些设备分别测试了上行和下行单向时延。
从各个地方针对不同厂商设备的测试结果来看：
●不同厂商设备的时延测试结果相差较大；
●有些设备的包长时延相差较大，一般大包时延大于小包时延；
●有些设备的轻载和重载时延不同，一般重载时延大于轻载时延；
●有些设备的OFDM帧长可以选择（OFDM帧长对于时延有较大影响，OFDM帧长越大，时延越大）；
●总体上，正常（轻载）的双程平均时延为20～40 ms。
（4）VoIP传输性能
对于VoIP流，被测设备都可以提供QoS保证。从测试结果看，无论轻载还是重载，VoIP流的丢包率、时延、时延抖动和语音质量都可以得到保证。
（5）不同编码方式的CPE带宽
测试结果表明：
●不同的编码方式决定了设备所能支持的带宽；
●不同编码方式的带宽相差较大，对于相同的设备，64QAM＞16QAM＞QPSK＞BPSK，设备工作在高阶编码（64QAM、16QAM）方式的带宽远大于低阶编码（QPSK、BPSK）方式所支持的带宽；
●被测设备都支持自动选择编码方式，当无线链路的信号强度（RSSI）和载波干扰比（CINR）变化时会自动改变编码方式；
●在同一编码方式下，部分设备的上行和下行带宽相差比较明显，小包和大包时的带宽相差也比较明显。
2.2　可承载的业务
被测设备都可以承载VoIP和视讯会议、流媒体等实时业务，业务质量可以满足要求。
被测设备可以承载FTP等非实时业务，FTP带宽取决于CPE设备放置/安装的位置和环境所能达到的RSSI和CINR。
当提供Wi-Fi热点接入时，被测设备均可以提供较好的接入带宽，接入带宽取决于CPE设备放置/安装的位置和环境。
在以太网端口，被测设备均支持基于IEEE 802.1 Q的VLAN帧传送，有些设备支持VLAN Trunk功能，部分设备支持基于CPE以太网端口的VLAN配置。
2.3　认证和安全加密
被测设备均支持对于CPE接入基站的认证，认证方式主要是在基站上配置允许接入的CPE的MAC地址，通过CPE接入时的MAC地址对CPE进行认证；也有的设备需在CPE上配置接入基站的ID，基站通过检查CPE携带的基站ID进行认证。
目前只有部分设备支持MAC层的安全加密功能。在具备条件的地方进行了基于被测无线设备接入网络的PPPoE测试。接入的用户可以通过被测3.5 GHz点到多点宽带无线接入设备，接入到网络进行PPPoE认证。
2.4　QoS功能
QoS功能是IEEE 802.16d标准的重要组成部分，从测试结果来看，本次测试的设备都支持QoS功能。具体测试情况如下：
●所有设备都支持rtPs、nrtPS和BE三种业务类型，并且能够提供相应的QoS，但从丢包率和时延来看，在有些设备上rtPS和nrtPS两种业务类型的流的性能没有明显区别；
●部分厂商设备支持UGS业务类型，但从测试结果来看，UGS流的性能（带宽、时延和抖动）不能完全得到保证；
●不同厂商对于业务流的区分方法不同，大部分厂商支持通过VLAN来区分不同业务类型，也有厂商通过IP ToS/DSCP字段或MAC地址来区分。
2.5　带宽控制功能
带宽是IEEE 802.16d标准中不同业务类型的QoS Profile中的一个重要参数，带宽管理也是QoS控制的一个重要手段。测试结果表明：
●被测设备均支持带宽控制功能，能够按照业务流参数中所设置的带宽参数对业务流使用的带宽进行控制；
●对于大包的带宽控制比对小包的带宽控制更准确，小包（测试时采用64字节）的实际带宽比所设置的带宽要大（有些设备超过的比例较大）。
2.6　网管功能
有些厂商提供了网管系统参加测试；有些厂商没有提供专门的网管系统，而是通过本地管理终端实现部分网管功能要求。总体上，被测设备都支持本地和远程管理，支持空口参数和业务流参数配置。与传统电信网管系统相比，其他功能如图形化拓扑、性能统计和故障管理等还需进一步完善。
（1）管理方式
被测设备均支持本地和远程管理两种方式。本地管理可以通过RS-232，采用本地控制台，也可以通过网管接口或数据接口采用Telnet、网管系统等进行管理。远程管理支持采用Telnet、网管系统等，通过网管接口或数据接口接入到基站设备进行管理。部分设备支持Web管理；部分设备支持SNMP管理协议。
（2）配置管理
被测设备均支持对空口参数、业务流参数等基本参数进行配置：支持通过TFTP/FTP对设备软件进行升级；支持配置数据在网管和设备之间的上传、下载。只有部分厂商支持网络拓扑显示，但不能基于网络拓扑进行配置。
（3）性能统计功能
管理系统支持基本的性能统计，包括空口和以太网口收发包数和字节数等信息。总体上，性能统计功能需要根据中国联通的需求进一步完善。
（4）故障管理
管理系统支持故障告警信息显示，但总体上还需进一步完善。例如，有些设备不支持告警信息过滤，有些设备不支持故障日志功能，即使有些设备具备这些功能，但也需完善。
（5）安全管理
支持管理用户权限设置，管理用户登录需要进行的验证，但部分用户不支持非法登录统计。
2.7　外场测试
对被测设备的视距和非视距覆盖能力进行了验证，测试结果如下。
●视距传输效果比较好。从几个城市来看，对于视距测试点，基本可以保证与基站之间保持稳定的、较高的传输带宽。
●非视距传输效果受地形条件的影响较大。在不同点测试，有的地方信号较好可以达到较高的数据传输带宽，有的地方信号较差、带宽较小且不稳定，有些地方基本没有信号。可得出结论，3.5 GHz点到多点宽带无线接入支持多径传输，如果存在较好的信号反射路径，可以进行非视距通信，否则信号较差或者没有信号。
●室外型CPE的通信距离比室内型要远。在实际测试时，室外型CPE在最远10 km处达到比较高的传输带宽（上行、下行分别达到11 Mbit/s），在测试中距离较远时，室内型CPE没有信号。
●在一些地方进行的室内覆盖测试中发现，对于室内型CPE尤其是在非视距时，在室内放置的位置、CPE的朝向、窗户玻璃、墙壁等对于信号和传输带宽（特别是上行带宽）的影响非常明显，放在窗台上（开窗）或者放在窗户外的信号明显比室内（关窗）强。
●从干扰测试结果来看，邻频扇区对于扇区的吞吐量和丢包率性能没有明显影响。同频干扰对扇区的数据传输性能有明显影响，随着干扰扇区功率的增加，数据传输丢包率显著增加。
3、测试总结
从总的测试情况来看，被测厂商设备在性能、功能、业务承载能力和管理功能等方面基本满足测试规范的要求。下面针对本次测试中的一些问题进行总结。
（1）用户站点选取
由于非视距时CPE与基站通信需要满足一定的条件，对于具体用户环境应进行现场勘查和试验。
（2）CPE的安装
室外型CPE一般安装在楼顶，在楼顶安装需要与物业进行协调，难度较大；室内型CPE的放置位置、角度对信号传输有明显影响，可能需要专门对每个用户进行培训甚至技术支持。
针对问题（1）和（2），可能需要制定专门的工程指导手册。
（3）网管系统
与传统电信网管系统相比，在功能上被测设备网管还需要完善，还需要中国联通制定专门的接口规范，才能实现设备与其现有网管、营账系统的互通。
（4）安全加密
目前，只有部分厂商支持无线链路层的安全加密，但若满足不同用户的需求，还需进一步完善安全加密功能。
（5）拥塞恢复
在性能测试中，发现部分设备拥塞后不能恢复，这方面还需要完善和解决。
（6）选择基站
终端不能自动选择信号强的基站，只能通过手工方式，分别设置不同基站的频点，并通过比较手工决定采用哪个频点。