如何確保先進復雜的通信網以及網內各種設備的正常運行？

概述

通信領域涉及范圍很廣，除了傳統(tǒng)的交換以及各種傳輸網如光纖、微波衛(wèi)星通信系統(tǒng)外，還涉及到各種寬窄帶通信、計算機網絡、因特網業(yè)務、廣播電視網、移動和固定無線通信業(yè)務、接入網業(yè)務及各種設備制造業(yè)等。隨著數字通信和數據通信的發(fā)展，現代通信領域的測量越來越多地是通信軟件范疇的測試，這是一個全新的測試領域，通信業(yè)飛速發(fā)展的同時提出了一個新的問題，即如何確保先進復雜的通信網以及網內各種設備的正常運行。通信網絡和設備的技術進步和發(fā)展離不開通信測試領域的技術進步，它使傳統(tǒng)意義上測試和計量的概念發(fā)生了變化，需要測試的參數越來越多，精度要求越來越高，測試速度越來越快，頻率范圍越來越寬。在模擬通信時代，可觀測量一般都有確定的量值，人們在研究新的測試方法時都需要去研究測量量值的準確度問題。目前隨著各種通信新技術的發(fā)展，通信新設備的出現，用于通信測量的測試手段及各種專用、通用測試設備也大量地得到應用。以下就通信測試的幾個發(fā)展方向做一個大體的論述。

數字移動通信測試

我國目前發(fā)展最為迅速的是數字移動通信。數字蜂窩移動通信制式主要有：GSM9OO；DCS1800歐洲制式；CDMA碼分多址美國制式；PDC日本制式。由于GSM制式標準的技術成熟，并已實用化，我國已大量采用，是我國目前移動通信的主流制式。中國計量院研制的GSM制式數字移動通信綜合測試儀校準系統(tǒng)可用于校準HP8960，HP8922P，HP6392E，R/S CMD系列，R/S CMU200，Wavetek4400，IFR2935，Wavetek4201，Recal6113等通信測試儀器。中國計量院還開展CDMA制式綜合測試儀器的校準。

CDMA技術系統(tǒng)由于容量大、抗干擾能力強、保密性好等優(yōu)點而具有潛在應用前景。它以碼分多址技術為基礎，使用PN（偽隨機碼）和功率控制這兩種方法允許鄰接小區(qū)共享業(yè)務提供者提供的全部頻率配置，一個用戶的通信信號用一個唯一的正交碼來擴展，在2G中，CDMA信號以1.2288Mbit/s擴展，第三代CDMA2000將使用SR3碼片速率，可以在3.75MHz載波中擴展（多載波方式）。為了改善信道，基站端使用正交沃什爾碼。根據這些技術特性，傳統(tǒng)的RF發(fā)生器一定要有寬帶數字調制能力，以模擬一個寬帶的CDMA發(fā)射機，用以測試接收機以及CDMA移動設備信道和信道外的RF部件性能。由于CDMA信號的復雜性，要確保測試精度和適應高速數據的測試，必須要提高儀器的智能程度，以從原始數據中求出CDMA的各種有用參數，測試儀器的軟件要便于升級以支持新出現的CDMA標準及LDGE這一類臨時標準。適合于平滑過渡的第三代移動通信技術測試用信號源、傳輸分析儀、信令測試儀以及頻譜分析儀和矢量分析儀正在紛紛推向市場。具有VXI總線的通信儀器模塊的儀器測量頻率范圍大，主要針對移動通信測試之用?；赑C的插卡儀器，由于缺少射頻特性的插卡，構建通信用的測試系統(tǒng)還有不少困難，但是采用PC總線構成的專用測試儀器越來越多。因為某些PC 總線，如VME、PCI、CompactPCI等具有100Mb/s以上的傳輸速率，在此基礎上構成的測試儀器有邏輯分析儀、數字取樣示波器等。

光纖通信測試

光纖光纜是光信號傳輸的媒質，它是光通信的基礎。在這個領域國際電聯(lián)（ITU）制定了一系列標準，它們有G.650、G.651、G.652、G.653、G.655等。除G.650是有關測試方法以外，其它標準都是按光纖種類分類的產品標準。在這些標準中規(guī)范了該種光纖及由其組成光纜的具體性能指標。光纖的特性參數分幾何特性參數（纖芯直徑、包層直徑、纖芯不圓度、包層不圓度、同心度誤差等）、光學特性參數（折射率分布、最大數值孔徑、模場直徑、截止波長等）、傳輸特性（衰減、帶寬、群速度色散、偏振模色散等）。除此之外，對于高速、多信道、長距離光通信系統(tǒng)，規(guī)范中未給出的光纖非線性也是光通信需要考慮的重要指標。此外，光纜分為機械性能測試、環(huán)境性能測試、工程測試等。光纖和光纜的測試儀表大多建立在光學和電子學原理之上的，因此系統(tǒng)復雜，設備昂貴。

光通信實際上是給各種通信業(yè)務提供了一個大容量的傳送平臺，同時在這個平臺上利用DWDM、SDH、路由器等技術可以組建四通八達的通信基礎網絡，而構成這個網絡中的各個網元就是光通信設備。由于網絡設備的多樣性和復雜性，其標準也是大量的。光通信設備測試分為如下三類：1、光接口參數測試（工作波長、平均發(fā)送功率、通道間隔、光譜特性、消光比、接收靈敏度、光發(fā)送信號眼圖等）；2、電接口參數測試（比特率及容差、接口標準碼型、信號功率電平、接口過壓保護、抖動和漂移特性等）；3、設備實現功能的測試：它是按照標準和生產廠家陳述的功能進行測試，包括單元功能和復合功能。例如：OAM&P（操作、管理、維護和指配）功能、保護功能等。

光纖網絡測試的儀器是各通信測試儀器供應商特別看重的產品，特別是對于密集波分復用（DWDM）的測試設備。早期的光測試儀器大部分在電測試儀器前添加光轉換器件構成，例如Tektronix公司的數字取樣示波器TD68000，本身具有50GHz的電學等效帶寬，添加光電附件后光學帶寬變?yōu)?0GHz，可用于光元件和光集成電路的研發(fā)；添加時域反射附件后又可構成光時域反射計，可用于光纖鏈路的光信號完整性測試；配備一些專用軟件、光源和分光器等構成光通信測試系統(tǒng)（型號改為CSA8000），可用于DWDM的測試。利用類似的辦法，電學的頻譜分析儀亦可構成光譜分析儀。DWDM工作波段是1530~1565nm。在35nm通帶內可傳送8、16個或更多的波長，構成全球性的光纖網絡，相應的光放大器（如摻餌光纖放大器）、光轉換器（如微機電的鏡陣列）、光復用器（如衍射光柵）、光電集成電路（如光收發(fā)器）等純光學部件的問世，使得光纖網絡測試儀器從發(fā)射、傳輸、接收的全面考慮進行設計，制成以光學部件為主的測試儀器，例如采用衍射光柵構成的光譜分析儀，使波長分辨率達到10~20pm，并能在850、1300、1500nm的波段內測量單個載波功率、通道波長、通道間隔、總功率以及串擾等特性。光通信測試儀器的供應商中以Agilent和Anritsu公司的產品最多，指標也較高。由于光通信測試儀器的特殊性，目前仍以臺式儀器為主流產品。

光通信系統(tǒng)的測試是指系統(tǒng)網元已按設計要求在實際網絡或模擬實驗網連接構成系統(tǒng)的測試，它包括設備之間互連互通的測試、設備與網絡之間的互通測試、網管功能實現的測試、業(yè)務互通測試等。系統(tǒng)在實際或模擬網絡進行試驗時不可避免地會存在傳輸損傷，這些傳輸損傷是否影響整個系統(tǒng)的正常工作是衡量系統(tǒng)質量的依據，此時系統(tǒng)的誤碼性能、抖動性能、漂移性能（SDH特有）是測試系統(tǒng)質量的重要指標，其中誤·碼率是數字傳輸系統(tǒng)的重要技術指標，也是最常用的測試指標，定時抖動是數字傳輸設備的一項主技術指標。

網絡測試

隨著網絡的規(guī)模及復雜性越來越大，各種業(yè)務的數量急劇增加，網絡的運行、管理和維護（OAM）的成本越來越高。降低成本的根本出路是使網絡管理標準化、簡單化和自動化。這種標準化的網管系統(tǒng)意味著接口的標準化、體系結構的標準化，使各種設備方便地和網管系統(tǒng)相連。網管應具有以下功能：性能管理、故障及維護管理、配置管理、帳目管理和安全管理等。網管系統(tǒng)的測試也屬于軟件測試的范疇，它包括實現功能測試、信息模型測試、標準接口協(xié)議測試等。在網絡的研制開發(fā)、工程安裝和日常維護檢測中都需要用到網絡測試儀。主要的網絡測試儀有局域網測試儀、廣域網測試儀以及協(xié)議分析儀。這些儀器都能對網絡進行監(jiān)測和管理，測試網絡任何點的流量數據，測試各種網絡設備如路由器、交換機、工作站的性能。但局域網測試儀只能測試以太網和ATM網，而協(xié)議分析儀有不同的接口適配器和支持包括幀中繼、X.25、ISDN、ATM、DXT等各種廣域網協(xié)議，既可用于測試局域網，又可用于廣域網和ATM等多種網絡測試。

光纖主干網，性能測量包括數據速率，鏈路利用率、流量特性、誤碼條件等內容，網絡測試儀有數據濾波器，以檢測特殊的命令和響應，提供可選觸發(fā)條件，以避免在高速運行條件下，磁盤上存放了太多的元用數據。在正常運行下主要通過誤碼率監(jiān)測未檢查網絡的完整性，以評定光電連接是否正常。如果誤碼超出規(guī)定值，首先要檢查機械電氣連接和電子器件。如果網絡完整性是好的，網絡過載也會導致傳輸延遲和響應變慢以至造成誤碼突然增加，要使用相應專家診斷軟件進行分析以正確定位網絡故障。網絡測試儀正在向多功能、小型化發(fā)展，以便現場施工和運行維修使用。

發(fā)展趨勢

今后的通信測量所包含的內容是不斷發(fā)展和變化的。隨著光纖通信、移動通信和數字通信技術的發(fā)展，近年來以測量通信系統(tǒng)參數為目的的各種分析儀表相繼出現，以滿足通信設備的需求。這些儀表的共同特點是測量通信系統(tǒng)的主要表征系統(tǒng)指標的基本參數，同時將這些參數進行運算處理、分析，給出通信系統(tǒng)需要的指標參數，這樣參數測量將由基本測量向系統(tǒng)測量方向發(fā)展。通信設備的制造廠商和通信設備的運營維護部門，他們關心的是技術規(guī)范要求指標的合格與不合格，而不關心指標量的大小，測試的過程是自動按程序進行。這類儀表是人們先按技術規(guī)范要求的指標范圍輸入到鍵盤程序中，測試符合規(guī)范書的要求則給出合格產品，予以通過，因此測量將由自動化向智能化方向發(fā)展，實現自動化測量除省時、省力外，還可減少測量過程中人為的誤差。由于通信系統(tǒng)的國際化，為保證其通信的互聯(lián)，要求網絡間接口必須按標準協(xié)議，網絡間的信令必須一致，才能使傳輸的信息（語言、數據、圖像）滿足質量要求。這樣就要求通信測量儀表的測試項目、指標參量、測試方法嚴格按ITU-T、ITU-R建議標準設計，世界各通信儀表公司、工廠都按ITU的標準進行生產。各儀表公司產品的差異性主要表現在：儀表生產的系列完整性；儀表智能軟件編輯的程序；儀表采用的專用芯片（ASIC）設計；儀表的專門工藝等差異，因此，世界各儀表公司技術競爭焦點是軟件工程和專用芯片的競爭。
責任編輯：tzh