利用HSDPA/WCDMA网络仿真器评估用户设备的数据传输性能

        HSDPA/WCDMA网络仿真器(www.agilent.com/find/e6703d)用于评估HSDPA/WCDMA用户设备(UE)的数据传输性能。本文对两个不同的HSDPA/WCDMA UE模型在单独使用以及用做PC机的无线调制解调器时的吞吐量性能进行了测量和介绍。

        现代移动设备能够传输的数据类型越来越多，也越来越复杂。例如，过去只用于发送和接收话音数据的移动电话，如今不但能播放和发送音乐文件，拍摄和发送相片，甚至还能记录并发送视频剪辑。而且，它们还被用作无线调制解调器，能将PC机连接到互联网。随着这类设备的设计变得日益复杂，有一点也变得更加重要，那就是工程师能够对与数据传输有关的各项性能进行测试。

        移动设备的设计人员通常通过基带数据分析来测试设备的数据传输效率。如果能在一个真实的网络环境下对设备进行测试是较为理想的。然而，如果测试中包含移动网络将会出现三个问题。首先，设计人员未必能找到一个可供测试的此类网络，例如高速下行分组接入(HSDPA)网络或宽带码分多址(WCDMA)网络。其次，当设备连接到一个真实网络后，如果出现诸如连接中断或吞吐量下降等问题，则很难查找其问题出现的原因，因为问题可能来源于与其相关的任何一个子系统。而且真实网络是时变的，它为用户设备提供的通信质量没有保证，也很难重现。因此，当用户设备连接到一个真实网络时，其性能评估往往不太可靠。图1给出了HSDPA/WCDMA网络的6个子系统：移动基站/用户设备、B节点(基站)、无线网络控制器(RNC)、3G业务GPRS支持节点(3G-SGSN)、3G网关GPRS支持节点(3G-GGSN)和IP服务器。

        装在箱子里的HSDPA/WCDMA网络：本文中，我们选用一台能评估HSDPA/WCDMA UE IP吞吐量性能的UE测试仪――安捷伦8960进行测试。该测试仪能够解决前面谈到的问题。内嵌HSDPA/WCDMA网络仿真器和软件验证工具的Agilent8960，是专为那些需要进行射频/协议/软件/硬件设计验证、集成以及性能评估的HSDPA/WCDMA UE开发人员设计的。图2显示了如何用该测试仪替换HSDPA/WCDMA网络的子系统。Agilent8960不但能进行现实网络的仿真，还能提供有真实的数据业务流的互联网连接。利用扩展的实时协议日志和分析工具也可以实现一些额外的功能。此外，通过提供一个稳定并且可重现的网络环境，该测试仪可充当一个用来比较不同UE之间的吞吐量差异的平台。

        吞吐率测试

        本节利用安捷伦的HSDPA/WCDMA网络仿真器进行数据吞吐率试验。该测试设备提供的是符合3GPP TS 23.060中描述的GPRS分组数据业务的完整的端到端分组数据业务。用户可以将测试设备的局域网(LAN)端口连接到计算机网口，从而实现从UE到网络的完整连接。图3给出的是7.2Mbps移动数据在OTA层和IP数据层的吞吐率分析。该测试设备所支持的GPRS业务配置规定了几种不同的无线接入承载配置。本文详细研究的配置是64K上行(UL)/384K下行(DL)分组交换数据模式(PSD)和64k UL/3.6M DL PSD模式。图4所示为UE与无线测试仪之间的协议层消息交换。这些消息显示了移动设备利用其GPRS发起的分组数据连接以及PDP(分组数据协议)发起进程。

        移动IP数据性能优化

        移动设备IP数据的性能包括很多方面，例如存储器容量，CPU速度，还有操作系统的性能。第一次测试时，一台PC机连接一个UE，并把UE当作“无线调制解调器”使用，通过测试设备从服务器上下载不同大小的文件。图4给出了两台不同的UE在下载不同大小文件时所用的时间。可以看出，在下行数据率分别为384k和3.6M时，两台UE性能差别不大。1号UE的下载时间稍短于2号UE，说明其性能稍强于2号UE。不过，下载所花的时间随着文件容量的增大呈线性增加。根据该变化线斜率的倒数可以计算出原始数据率，在384k DL和3.6M DL两种条件下分别约为195kbps和2Mbps。试验结果显示当下行连接速度从384k提高到3.6M(提高大约6倍)时，原始数据率的实际增长倍数却超过了10倍。

        第二次测试时，每一台UE单独工作，仍下载不同大小的文件。图6给出了两台UE在下载不同大小的文件时所花的时间。从图中可以看出，两台UE的性能关系与上面的测试基本类似，但在一种情况下有所不同，即下行数据率为3.6M时，2号UE下载文件所需的时间比1号UE长很多，其原始数据率下降至约1Mbps。造成这种情况的原因可能是2号UE的处理能力和OS效率较差，以及移动内存缓冲较小。至此，我们可以得出结论，在下载数据方面1号UE的设计比2号UE的更佳。对比有调制解调器和无调制解调器的情况，并划分数据分析的数据，可以更容易地接近移动性能。

        结论：本文介绍了采用7.2Mbps HSDPA/WCDMA网络仿真器评估HSDPA/WCDMA UE性能的方法。安捷伦8960测试仪为工程师们评估UE性能提供了一个稳定并且可重现的网络环境。文中给出一个成功实现该仿真器的例子，对两种不同品牌的UE在两种不同应用情况下的IP数据吞吐量进行了测量。利用安捷伦8960测试仪，工程师可以轻松地测量和优化UE的性能。

图1：WCDMA网络的子系统

图2：利用测试仪替代HSDPA / WCDMA网络中的一些子系统。

图3：7.2Mbps移动信道速率上的IP数据吞吐率测试。

        图4：当UE利用GPRS发起HSDPA分组交换数据连接和分组数据协议激活进程时测试仪生成的协议日志。

        图5：UE连接到一台PC并用作为无线调制解调器时，文件下载时间与文件大小的关系。

图6：单独使用一台UE时，文件下载时间与文件大小的关系。

本文来源：电子工程专辑    作者：安捷伦科技公司 应用工程部 应用项目经理 Michael Le

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