移动式 WiMAX认证标准的制定现况与动态

本文作者:admin       点击: 2007-05-09 00:00
前言:

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access 微波存取全球互通)是无线、宽带的新传输科技,具有高容量、及远距收送的能力,能随时、随地提供上网服务,已有多于65个国家,超过250家营运商展开部署并执行实地试用; WiMAX ForumTM 依据IEEE 802.16以及ETSI HiperMAN标准制定认证规范,已俨然成为下一代无线产业的推手,笔者一年前在“WiMAX 标准与认证简介”[1]文中简介WiMAX 的技术标准以及WiMAX设备的认证规范,本文将更深入说明目前行动式WiMAX 认证标准的制定现况,以及未来标准制定的动态。
前言

因应个人移动通信的需求,(如Voice, Data, Audio/Video distribution, Real-time Video Conferencing等),近年来行动通讯产业持续发展,再加上通信产业服务不断地推陈出新,新的加值形服务(如Video on Demand (VOD), Mobile video telephony, Online gaming, TV broadcasting等),需要及时与宽带的传输网络;IEEE针对无线宽带网络,制订了一系列的标准,如图1所示:
● IEEE 802.15.3 (Ultra-WideBand) 个人网络,
● IEEE 802.11 局域网络,
● IEEE 802.16 都会网络,
● IEEE 802.20 无线宽带接取(BWA - Broadband Wireless Access),
● IEEE 802.22 (WRANs - Wireless Regional Area Networks)。
近年来,由于DSL(Digital Subscriber Line)等宽带接取技术的应用,因特网之蓬勃发展,全球宽带上网市场规模快速发展;然而,无线宽带服务并未随之起飞,其中重要的关键在于移动式WiMAX(IEEE 802.16e)[2]的设计制造并商品化;移动式WiMAX标准的制订,使得无线宽带设备的研发制造具经济规模,且系统效能(如可携、移动、宽带传输、射频涵盖范围等)具有多重的优势 。
WiMAX设备供应厂商的产品,需经过认证测试,并取得WiMAX ForumTM认证证明(如图2所示);依据标准认证产品,具有多方面的功用:
让使用户(Subscriber)能与任何一家营运商,联机互通。
● 让营运商能考虑采用多家的基地台设备,不但可减低对设备供货商的依赖,并可降低部署的成本。
● 鼓励使用户设备供货商良性竞争,大量生产以降低成本。
WiMAX Equipment认证规范

WiMAX Forum组织下设工作小组,其中技术工作组(Technical Working Group) 以及认证工作组(Certification Working Group) 负责测试认证相关事宜,它们的分工职掌如下:
● 技术工作组持续在制定以及更新认证规范,同时并依据OFDMA实体层以及OFDM实体层,进行改组为两个技术工作组,分别命名为技术工作组 (Technical Working Group,TWG)以及更新技术工作组(Evolutionary Technical Working Group,ETWG);技术工作组负责行动式WiMAX认证规范的制定,
● 认证工作组负责制定健全的认证程序,筛选认证实验室并管控认证实验室;
执行认证时需先选定认证应用面(Certification Profile)、选定系统应用面(System Profile)、选定波段(Wave Number) 以及选定版本(Release Number):
● 选定认证应用面,认证应用面系依据3种实体层的参数分类,第1是频谱、第2是频宽、第3是双工模式(频谱或时间区分的双工模式),表1系现有的行动式WiMAX认证应用面。
● 选定系统应用面,移动式WiMAX系统应用面除了包含该受测产品的认证应用面的实体层参数之外,还包含另外四个实体层的参数值,表2是认可的行动式WiMAX系统应用面。
● 选定波段,WiMAX测试认证分为两个波段,第一波段和第二波段是依据标准中的受测功能类别区分,第一波段是测试标准中规定的必备功能,第二波段除了对标准中规定的必备功能作进一步测试外,另测试选择性(Optional)的功能。
● 选定版本,WiMAX测试认证分为5个版本,各个受测功能类别的测试个案数目,随着版本的更新而逐步增加。
WiMAX Forum为认证测试制定了一系列的规范文件,这一系列的文件分别列述说明于下:
通信协议实现符合性说明(Protocol Implementation Conformance Statement,PICS)[3]:通信协议实现符合性说明系一份表格,供WiMAX会员在提出其产品作认证时填写,确认其产品所实现的应用面及选择性功能。目前使用的版本是2006年10月WiMAX ForumTM版的TS 102 545-1V<1.1.1>通信协议实现符合性说明。
测试目的(Test Purpose,TP)[4]:依据IEEE 802.16e标准规范的功能,描述测试个案的使用情景(Use Case Scenario),其中的各种使用情景分别为一测试个案,测试目的就在描述该个案的预期行为。截至2006年12月为止,移动工作小组制定测试目的的进度,如图3所示,其中各栏图示各个受测群组(Test Group)的制定进度;行动工作小组预定于2007年2月完成测试目的筛选,(届时仅MAC群组尚在完成初步筛选阶段)。
测试序套架构(Test Suite Structure,TSS)[4]:将测试个案依据功能、性质作有层次的分组,例如,各个功能分类的受测群组列述于图3的各栏中,在性质面可分为功能行为(Capability,CA)、正常行为(Valid Behavior,BV)、不正常行为(Invalid Behavior,BI)、不适时行为(Inopportune Behavior,BI)以及计时/计次(Timer and counter,TI)五种类别。
抽象测试序套(Abstract Test Suite,ATS)[5]:为完成通信协议测试,根据测试目的所实现的测试程序代码称为抽象测试序套,WiMAX系采用TTCN-3程序语言[6]实现测试程序。ETSI STF 252所拟定的IEEE 802.16e通信协议测试个案
TTCN-3测试程序开发时程,预定完成数量,其规划数量(至2007年1月的数据)如下:
  
WiMAX Equipment认证程序


WiMAX测试实验室需经WiMAX Forum核准通过,执行认证测试并核发WiMAX Forum Certified标签给供应厂商。 
认证测试分为三类:第一类为无线电符合性测试(Radio Conformance Test, RCT),第二类为通信协议符合性测试(Protocol Conformance Test, PCT),第三类为互通性测试(Interoperability Test, IOT),如图4所示。无线电符合性测试:针对无线电信接口的频谱以及射频讯号,规定其测试流程和测试大纲(Test procedure and Test Outlines),此测试规定适用于WirelessMAN-OFDM, WirelessMAN-OFDMA以及WirelessHUMAN(-OFDM)的无线电信接口,以确认厂商开发的设备是否符合标准的规范。

通信协议符合性测试:依据设备供应厂商填写的通信协议实现符合性说明(PICS)以及通信协议实现测试需加的信息(PIXIT)表格,确认该产品所实现的应用面及功能,设定建构其产品时所需之参数,选出该应用面所需测试的测试个案,经WiMAX Forum核可的WiMAX测试实验室执行测试,以确认厂商开发的通信协议是否符合标准的规范。

互通性测试:厂商开发的行动式WiMAX设备通过无线电信认证测试(RCT)以及通信协议认证测试(PCT)之后,才可执行互通性测试;执行行动式WiMAX产品验证(不论任何一款的认证应用面),至少需有3家WiMAX使用户设备供货商,至少需有2家WiMAX基地台设备供货商需参与互通性测试,这些设备是由已验证的产品中随机选出,被测产品并需通过所有的互通性测试个案,图5以图示说明行动式 WiMAX互通性测试。WiMAX设备通过上述3种测试,即可取得认证证明。

互操作性活动

移动插拔大会(Plugfest)是移动式WiMAX设备供应厂商聚集在一起,就硬件功能部份,进行产品互通性的测试活动;WiMAX Forum举办此活动让厂商在标准草拟或刚完成的时候,即可进行互通性的预先测试,此一系列的测试可让不同厂商所实现的产品彼此互通,验证是否符合标准[7],增益其产品互通的功能,是故能在正式进行互通性测试进行之前,对产品作必要的修正;插拔大会具有下列功能:
● 认出与产品互通相关的功能。
● 点出并记录标准中易造成不同解读的模糊字句。
● 促成开放性的技术讨论。
● 对如何解读标准,建立一致的共识。
● 改进测试认证的方法和程序。
参与的厂商,取得其产品具有基本互通功能验证后,WiMAX Forum即给予互操作性活动标签,厂商可列于促销的文宣中。
在移动插拔大会中,有六种插拔测试架构供参与厂商依需求多重选择: 
1. 单一基地台和单一移动用户台(同一设备供货商),图示说明于图6。
2. 单一基地台和单一移动用户台,分属不同设备供货商,图示说明于图7。
3. 单一基地台和二台移动用户台,二台用户台系由同一设备供货商提供,但和基地台的供货商不同,图示说明于图8。
4. 单一基地台和两台移动用户台,两台用户台系分属不同设备供货商,图示说明于图9。
5. 单一基地台和3台移动用户台,原则上3台用户台分属3家不同设备供货商,如限于参加插拔大会的厂商有限,两台用户台则可由同一供货商提供,图示说明于图10。
6. 2台基地台和单一移动用户台(测试更换基地台),图标说明于图11。

测试接口

目前的WiMAX产品进行认证测试时,认证设备的使用需测试实验室操作员介入协助,以执行测试个案中由被测端起始的情景;为了使测试执行自动化,WiMAX Forum正在制定WiMAX测试接口,以传送信息的方式,起动测试个案中由被测端起始的情景;WiMAX测试接口的制定工作内容,包括
1. 测试架构的制定,图12是移动用户台的测试架构。
2. 测试指令(Test Script)语法、语意的制定。
预定于2007年4月完成测试接口的制定,尔后,自动测试不仅可运用于正式的认证测试,亦可用于生产制程中的测试,回归测试(regression test)等。

结语

由于IEEE 802.16e移动式应用的特性,许多厂商看好其发展的前景,因此已有许多厂商跳过固定式WiMAX产品,直接投入移动式WiMAX产品的开发。
  
参考文献
[1] 甘杰英, WiMAX标准与认证简介, 系统芯片科技中心技术期刊 第4期, April 2006
[2] IEEE Std 802.16e and Corrigendum 1, IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems. Amendment 2: Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands.
[3] TS 102 545-1V<1.1.1> (2006-10), Broadband Radio Access Networks (BRAN); HiperMAN/ WiMAX; Conformance testing for the Data Link Control Layer (DLC); Part 1: Protocol Implementation Conformance Statement (PICS) proforma.
[4] TS 102 545-02 V<1.1.1>(2006-10), Broadband Radio Access Networks (BRAN); Conformance Testing for the HiperMAN/WiMAX 1.3.1; Data Link Control Layer (DLC); Part 2: Test Suite Structure and Test Purposes (TSS&TP) specification.
[5] TS 102 545-3 V<1.1.1> (2006-10) , Broadband Radio Access Networks (BRAN); HiperMAN; Conformance testing for the WiMAX/HiperMAN 1.3.1; Part 3: Abstract Test Suite (ATS).
[6] ETSI ES 201 873-1 V2.2.1, Methods for Testing and Specification (MTS); The Testing and Test Control Notation version 3; Part 1: TTCN-3 Core Language.
[7] PlugFest Guidelines vM3.0.10, 31-Dec-2006, Guidelines for Scenarios and Profiles for Vendor Interoperability between Mobile WiMAX devices in WiMAX Forum? Plugfest Mobile3.