目前5G商用已經(jīng)進(jìn)入沖刺階段，2019年下半年將有大量5G終端投入市場。終端是用戶體驗業(yè)務(wù)質(zhì)量的門戶，5G終端性能的優(yōu)劣直接影響客戶對中國移動網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的評價，因此終端的成熟度是判斷5G技術(shù)是否成熟的關(guān)鍵因素之一。

測試與認(rèn)證是保證終端質(zhì)量、保證5G技術(shù)成功商用的重要環(huán)節(jié)。然而，傳統(tǒng)的無線通信終端以手機(jī)為主，形式相對單一，測試內(nèi)容僵化，而即將投入市場的5G終端涉及文娛、交通、制造、醫(yī)療，以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等眾多領(lǐng)域，類型繁雜，形態(tài)和應(yīng)用場景千差萬別，性能需求差異較大，因此亟需全面、靈活、高效的5G終端測試認(rèn)證方案，以確保形態(tài)各異的5G終端能夠滿足差異化的使用場景和業(yè)務(wù)需求。

終端測試認(rèn)證體系、標(biāo)準(zhǔn)與組織

無線通信終端的測試體系主要由生產(chǎn)測試、入網(wǎng)測試、行業(yè)組織測試和入庫測試4部分組成，這些測試內(nèi)容相互補(bǔ)充、各有側(cè)重。

生產(chǎn)測試主要由終端生產(chǎn)廠家把控，在終端出廠前進(jìn)行，目的是為了確保終端的各項指標(biāo)能夠滿足用戶、終端入網(wǎng)及入庫的需求。

行業(yè)組織測試主要由各個區(qū)域的政府部門把控，不同類型、不同領(lǐng)域終端的具體測試內(nèi)容不同，例如電視需要考察分辨率，鼠標(biāo)、鍵盤等需要考察終端的按鍵次數(shù)；手機(jī)、Pad等無線通信終端則需要考察協(xié)議、射頻、天線等無線通信能力，只有相關(guān)的指標(biāo)合格才允許商用。在我國，行業(yè)組織測試也被稱為入網(wǎng)測試。

一般無線通信終端入網(wǎng)測試內(nèi)容包含基礎(chǔ)通信能力測試、信息安全測試、電磁輻射安全測試、抗摔抗壓測試等。隨著無線通信技術(shù)的普及，5G終端將被廣泛應(yīng)用于各大垂直領(lǐng)域，終端通信性能表現(xiàn)與實際的工作場景密不可分，因此后續(xù)無線通信性能的測試也必將更加貼近行業(yè)終端的使用需求。

入庫測試主要由運營商把控，其內(nèi)容一般是在入網(wǎng)測試的基礎(chǔ)上增加一部分運營商定制化的需求，通常高于一般的入網(wǎng)測試要求，主要目的是為了保證終端在各自的網(wǎng)絡(luò)下具有更加優(yōu)異的性能。5G無線通信標(biāo)準(zhǔn)主要由3GPP制定，包括網(wǎng)絡(luò)與終端互通的協(xié)議流程和射頻指標(biāo)要求。同時，3GPP還會制定與各個流程和指標(biāo)相對應(yīng)的測試方案，驗證終端的行為是否與核心規(guī)范要求一致，稱為一致性測試規(guī)范。GCF是實施一致性測試的行業(yè)認(rèn)證組織，主要面向的測試對象包括芯片、模組、終端等。參與終端標(biāo)準(zhǔn)制定及測試認(rèn)證的組織還包括PTCRB、GTI、GSMA、CCSA、CTIA等，不同國家、地區(qū)的運營商也會根據(jù)各自的需求制定差異化的測試內(nèi)容。

現(xiàn)有終端測試方案

傳統(tǒng)的2G/3G/4G終端均以手機(jī)為主，也包括一部分物聯(lián)網(wǎng)終端，終端的形態(tài)和使用場景通常比較固定，所以可以用統(tǒng)一的測試方案進(jìn)行質(zhì)量評估。

現(xiàn)有的手機(jī)測試中，一方面需要考察終端的無線通信和硬件能力，另一方面需要測試終端的業(yè)務(wù)能力。

其中，無線通信性能測試包含一致性測試、功能與性能測試和互操作測試，考察終端的信令流程、射頻指標(biāo)、吞吐量和移動性等能力是否符合協(xié)議規(guī)定，以保證終端與網(wǎng)絡(luò)的正確互通，并確保終端在高鐵、漫游等特殊場景下的性能；硬件測試包含功耗和OTA測試，主要考察終端在不同狀態(tài)下的耗電量、整機(jī)的空口性能，以及在無線環(huán)境下的接入和速率性能；業(yè)務(wù)測試通常包含上網(wǎng)、游戲、音視頻等業(yè)務(wù)模型下的數(shù)據(jù)上傳及下載速率、MOS分、數(shù)據(jù)傳輸時延和業(yè)務(wù)連續(xù)性等。

面向NB-IoT這一新型窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，中國移動推動“三段式”終端測試認(rèn)證體系，為降低測試成本、提高認(rèn)證效率發(fā)揮了重要作用，是物聯(lián)網(wǎng)終端測試認(rèn)證技術(shù)的有益探索。

5G終端測試挑戰(zhàn)與解決方案

5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計之初，就考慮到eMBB、uRLLC、mMTC三大應(yīng)用場景，不僅適用于傳統(tǒng)手機(jī)類終端，還能滿足行業(yè)用戶對移動通信的需求，奠定了5G同時為公眾客戶、政企行業(yè)、垂直領(lǐng)域服務(wù)的基礎(chǔ)。

5G手機(jī)終端測試存在的挑戰(zhàn)

相對于傳統(tǒng)終端，5G時代智能手機(jī)仍將扮演重要角色，在通信能力方面，同樣需要考察無線通信技術(shù)的能力、功耗、OTA，以及業(yè)務(wù)性能，但5G終端支持的模式和頻段更多，形態(tài)更加多樣，5G終端的硬件和功能也更加復(fù)雜，因此5G終端測試充滿挑戰(zhàn)。

5G頻段范圍擴(kuò)展至毫米波，而毫米波射頻前端和天線集成度極高，無法引出射頻接口，因此毫米波終端測試都必須采用OTA的方式。連接方式的改變給終端測試帶來了極大挑戰(zhàn)。以一致性測試為例，由于毫米波頻率較高、路徑損耗較大，傳統(tǒng)的暗室難以滿足測試條件，必須采用緊縮場、近遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換等方式實現(xiàn)，然而當(dāng)前每種方式只能滿足部分用例的測試需求，沒有一種方案能夠?qū)崿F(xiàn)測試用例的全覆蓋。此外，毫米波信號路徑損耗較大、方向性較強(qiáng)，對系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確度、噪聲抑制水平提出了極高的要求，對測試的時間及成本也帶來了極大挑戰(zhàn)。

5G終端測試方法

5G網(wǎng)絡(luò)提供了更加強(qiáng)大的能力，將進(jìn)一步加速移動通信向各領(lǐng)域的滲透，集成5G模塊的CPE、筆記本、無人機(jī)、智能穿戴、AR/VR等終端類型應(yīng)運而生。與手機(jī)不同，5G行業(yè)終端面向更加復(fù)雜的使用場景，承載的業(yè)務(wù)也更加豐富多彩，有些需要在極限環(huán)境下工作，有些需要有精準(zhǔn)的定位功能，有些需要具有極高的上傳和下載速率，有些需要提供超高清的影像和流暢的語音……諸如此類，5G行業(yè)終端需要有針對不同功能和使用場景采用的差異化指標(biāo)要求和評估方案。

借鑒“三段式”的測試方法，可以將5G行業(yè)終端產(chǎn)品的生產(chǎn)過程分為芯片、模組和終端3個階段。部分5G終端是直接基于芯片集成AP、射頻前端、天線等部件，其生產(chǎn)過程經(jīng)歷了“芯片—終端”兩個階段；部分終端基于模組進(jìn)行集成，模組通?；谛酒_發(fā)，這類終端的生產(chǎn)過程通常會經(jīng)歷“芯片—模組—終端”3個階段。

芯片的主要功能是為5G模組或5G終端提供基礎(chǔ)無線通信能力，因此芯片測試主要考察一致性、功能與性能、互操作等與無線通信性能相關(guān)的內(nèi)容。

模組基于芯片進(jìn)行射頻前端的集成，根據(jù)功能需求不同，有時也包含CPU、MCU、藍(lán)牙等功能模塊。由于模組在芯片的基礎(chǔ)上增加了射頻相關(guān)的架構(gòu)，因此除了無線通信性能，還需要考察功耗、射頻等方面的性能。

終端是最終的產(chǎn)品形態(tài)，在芯片/模組的基礎(chǔ)上集成了天線及相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時具有各項業(yè)務(wù)功能，不僅需要有通信性能、硬件性能的測試，還需要考察其與具體業(yè)務(wù)相關(guān)的功能與性能，同時針對不同的應(yīng)用場景，還需要考察其環(huán)境可靠性。

在市場上，多款模組會使用相同芯片平臺，多款終端會使用相同模組套件。對于使用相同芯片的模組、終端產(chǎn)品，與芯片的協(xié)議棧和處理能力相關(guān)的功能基本與其采用的芯片平臺表現(xiàn)一致。對于使用相同模組套件的終端，其部分射頻、可靠性表現(xiàn)與其采用的模組套件基本一致。因此，若某模組或終端采用的芯片平臺已經(jīng)通過認(rèn)證，則可以刪減部分一致性、功能和性能的測試項目；若某終端采用的模組平臺已經(jīng)通過認(rèn)證，可以刪減部分射頻、可靠性的測試項目。對于不同類型、形態(tài)和使用場景的模組和終端，只對其中不可控的項目進(jìn)行差異化的測試。

采用這樣的方式，不僅可以減少測試項目的重疊，提高測試效率，還能夠針對不同類型終端的需求，靈活制定相應(yīng)的軟硬件、業(yè)務(wù)等內(nèi)容測試方案，更加符合5G終端的測試需求，如圖1所示。

圖1? 5G終端測試方法

“3+2”5G終端認(rèn)證方案

基于上述測試方法，本文提出了基于5G終端測試認(rèn)證的“3+2”認(rèn)證方案。對于“基于芯片的終端”，可以采用“芯片—終端”兩步認(rèn)證；對于“基于模組的終端”，可以采用“芯片—模組—終端”三步認(rèn)證。

?“基于芯片的終端”認(rèn)證方案

如圖2所示，對于“基于芯片的終端”，直接在芯片的基礎(chǔ)上進(jìn)行定制化的前端、ID、結(jié)構(gòu)等設(shè)計，因此需要考察其與射頻、OTA、功耗及業(yè)務(wù)相關(guān)的性能，但其協(xié)議一致性、高鐵性能等與信令流程和基帶處理能力相關(guān)的特性與芯片產(chǎn)品基本一致，因此可以適當(dāng)刪減這類測試項目。

圖2 “基于芯片的終端”測試認(rèn)證方案

?“基于模組的終端”認(rèn)證方案

“基于模組的終端”可以將認(rèn)證內(nèi)容拆分為芯片、模組和終端3部分進(jìn)行，如圖3所示。其中，芯片的測試內(nèi)容主要包括協(xié)議一致性、高鐵等性等與信令、芯片處理能力相關(guān)項目。模組是主要提供通信能力的部件，其在芯片的基礎(chǔ)上進(jìn)一步集成射頻相關(guān)的外圍器件，因此認(rèn)證內(nèi)容包括射頻、可靠性等有關(guān)的硬件能力。終端基于模組進(jìn)一步集成了天線、電池、屏幕等外部結(jié)構(gòu)，是提供業(yè)務(wù)的主體，因此終端主要承擔(dān)與整機(jī)性能相關(guān)的測試內(nèi)容，如功耗、OTA及業(yè)務(wù)測試等。

圖3 “基于模組的終端”測試認(rèn)證方案

行業(yè)終端測試的獨特性

行業(yè)終端的通信性能與其所承載的業(yè)務(wù)類型、使用場景息息相關(guān)、密不可分，因此在認(rèn)證過程中，應(yīng)做好通信認(rèn)證和行業(yè)專有認(rèn)證的協(xié)同。針對不同行業(yè)終端的使用場景，構(gòu)建差異性的測試環(huán)境和業(yè)務(wù)模型，以考察終端在實際工作環(huán)境下的通信和業(yè)務(wù)性能。

例如，用于無人機(jī)、汽車、路況勘察和監(jiān)控等類型的終端，經(jīng)常會處于高溫、寒冷、潮濕和暴曬的環(huán)境中，還需要有一定的承重和抗壓能力，因此需要進(jìn)行高低溫、抗腐蝕、抗壓等穩(wěn)定性測試，保證能夠應(yīng)對各樣的環(huán)境變化，即使在一些極限環(huán)境下仍具有穩(wěn)定可靠的通信和業(yè)務(wù)能力；用于遠(yuǎn)程醫(yī)療、機(jī)房監(jiān)控等場景的終端，經(jīng)常工作于四周設(shè)備的干擾環(huán)境中，因此需要考察終端在干擾、輻射、振動等干擾環(huán)境下的速率、時延和可靠性等指標(biāo)；用于AR/VR、高清視頻、遠(yuǎn)程會議等場景的終端，人機(jī)交互密切，需要考察人體在手持或佩戴狀態(tài)時信號強(qiáng)度和速率的回退情況，以保證終端能夠提供可靠連接和穩(wěn)定的速率……

行業(yè)終端的形態(tài)和場景需求的多樣性遠(yuǎn)不止于此，因此仍需更加深入地了解其實際的使用場景和業(yè)務(wù)需求，并積極探索相應(yīng)的測試方案，使測試場景更加貼近實際情況、測試結(jié)果更加反映實際性能，實現(xiàn)通信認(rèn)證和行業(yè)認(rèn)證的有機(jī)結(jié)合。

總結(jié)

5G網(wǎng)絡(luò)更加貼近行業(yè)用戶的使用需求，為了更大的實現(xiàn)其價值，5G正向更加廣泛的行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。為了保證終端的通信質(zhì)量，不僅需要保證終端的基礎(chǔ)通信能力，還需要針對類型、形態(tài)和應(yīng)用場景不同的終端制定差異化的性能需求和測試方法，面對如此復(fù)雜和多樣的終端類型，未來的終端測試技術(shù)將面臨巨大的挑戰(zhàn)。

本文提出的“3+2”終端測試認(rèn)證方案基于終端的生產(chǎn)過程精簡測試內(nèi)容，不僅提高了測試效率，更能夠進(jìn)行靈活的拆解和擴(kuò)展，實現(xiàn)全面、有效評估各類5G終端的目的，為5G生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展提供保障，為5G成功商用保駕護(hù)航。