行業(yè)資訊 I TüV 萊茵測試中心的愛立信蜂窩網(wǎng)絡(luò)

今年3 月末，我們到訪了德國TüV 萊茵測試中心。TüV 的全稱是“Technischer überwachungsverein”，即技術(shù)檢驗(yàn)協(xié)會(huì)。TüV 主要包括三家大型機(jī)構(gòu)，分別是 TüV 北德、TüV 萊茵和 TüV 南德，還有一些比較小的獨(dú)立機(jī)構(gòu)：TüV 圖林根、TüV 薩爾州和 TüV 奧地利。目前，他們開展了很多汽車方面的技術(shù)驗(yàn)證工作；但最初早在汽車發(fā)明問世之前，TüV 以檢測火車蒸汽鍋爐起家。

TüV 萊茵的總部位于德國，在美國硅谷弗里蒙特設(shè)有辦事處。最近，TüV 和愛立信宣布合作開展“沙盒”項(xiàng)目，旨在測試和驗(yàn)證手機(jī)、聯(lián)網(wǎng)汽車、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等等。

到訪當(dāng)天，TüV 萊茵美洲區(qū) EMC 和環(huán)境服務(wù)部經(jīng)理 Bob Mitchell 為我們主持了一場會(huì)議。在閑談中得知，他曾是 Analog Devices 的設(shè)計(jì)師，并對(duì) Cadence產(chǎn)品非常熟悉。

“沙盒”項(xiàng)目的設(shè)施是一個(gè)巨大的消聲室（在電氣/無線電意義上，而不是聲學(xué)意義上）。房間里有一輛 SUV，但大部分空間都擺滿了為與會(huì)嘉賓準(zhǔn)備的椅子。房間的空間很大，能夠容納好幾輛車。這輛 SUV 位于一個(gè)轉(zhuǎn)盤上，因此可以旋轉(zhuǎn)汽車來檢查各個(gè)方向的連接是否正常。房間里有一個(gè) 5G 基站，和一個(gè) 4G LTE 基站。當(dāng)房間門關(guān)閉時(shí)，外面的無線電信號(hào)統(tǒng)統(tǒng)無法穿透房間，所以只有房間里的設(shè)備才可以連接。經(jīng)過現(xiàn)場確認(rèn)，在門關(guān)閉的情況下，手機(jī)完全沒有信號(hào)。

大型機(jī)構(gòu)可以擁有屬于自己的此類設(shè)施，但對(duì)于小公司來說，這是唯一可用的設(shè)施。如果沒有該類設(shè)施，可以通過兩種方法進(jìn)行設(shè)備測試：仿真或采用實(shí)際網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試。

仿真的問題在于，設(shè)備通常在仿真器中可以正常運(yùn)行，但在實(shí)際中卻無法正常運(yùn)行；因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)世界是嘈雜的，有不可預(yù)知的延遲和其他難以仿真的運(yùn)行條件。

而采用實(shí)際網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試的問題在于，只能測試非常正常的行為；我們不能破壞一個(gè)基站，然后看看手機(jī)如何運(yùn)行。這是真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)，而真實(shí)的客戶會(huì)感到惱火。

這個(gè)“沙盒” 則介于兩者之間：它是一個(gè)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)，有真實(shí)的愛立信硬件，但卻與真實(shí)世界隔離，所以我們可以知道設(shè)備在電弧焊接機(jī)附近是否可以正常工作。我們可以嘗試讓基站崩潰，也可以查看一個(gè)頻帶失效的后果。

“沙盒” 內(nèi)可以進(jìn)行哪些操作呢？讓我們先看一個(gè)復(fù)雜的例子：美國的聯(lián)網(wǎng)汽車能否在中國使用？愛立信可以加載在中國地區(qū)運(yùn)行的、使用中國地區(qū)頻帶的基站軟件，然后就可以進(jìn)行驗(yàn)證，而不必真正將車開到中國。而最簡單的例子則是檢查設(shè)備是否能夠正常運(yùn)行，這在網(wǎng)絡(luò)部署的早期階段特別重要，因?yàn)榇藭r(shí)沒有真正的網(wǎng)絡(luò)，甚至無法測試基本的功能。我們可以測量上傳和下載速度等參數(shù)，還可以檢查不同的技術(shù)是否會(huì)相互干擾（例如 5G 和 WiFi）。

沙盒的診斷能力要超過真實(shí)基站，因此可以更容易地分析異常情況——即愛立信診斷分析 (Ericsson Diagnostic Analysis)。如果運(yùn)行沙盒的裝置沒有足夠的電力，則將訪問云端以及愛立信站點(diǎn)上的大量數(shù)據(jù)分析。

上圖為5G 基站。頂部的兩個(gè)白色單元是天線，底部是基站。十年前，整個(gè)裝置將填滿一整個(gè)房間。翅片看起來像某種先進(jìn)的天線，但實(shí)際上它們是用于散熱的大量翅片，摸起來非常熱。這里使用的只是低頻 5G，而不是毫米波。

4G LTE 基站

放置在轉(zhuǎn)盤上的聯(lián)網(wǎng)汽車

上圖為“網(wǎng)絡(luò)” ——即運(yùn)行整個(gè)沙盒的系統(tǒng)，可以充當(dāng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)、控制基站、運(yùn)行回程、連接呼叫等等。

出于設(shè)計(jì)成本考慮，如果認(rèn)為在消聲實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)問題非常耗時(shí)且昂貴，希望通過高效的仿真來測試驗(yàn)證手機(jī)、聯(lián)網(wǎng)汽車、物聯(lián)網(wǎng)等設(shè)備，不妨了解下Clarity 3D Transient Solver軟件。該軟件是 Cadence 系統(tǒng)分析藍(lán)圖中的一款產(chǎn)品，采用突破性的電磁仿真技術(shù)，以及近乎無限的容量和測量級(jí)精準(zhǔn)度，可快速在服務(wù)器上完成早期合規(guī)性測試，有效降低設(shè)計(jì)成本，加快上市時(shí)間。求解報(bào)告可用于電磁兼容性（EMC）分析、磁化率分析、天線放置、生物醫(yī)學(xué)分析及其他應(yīng)用。