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高速发展的通信测试仪器----崔德勋

2/14/2005
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高速发展的通信测试仪器----崔德勋 因特网应用和移动通信的迅速发展,推动了通信测试仪器向前发展。据统计,通信测 试仪器已占整个电子测量仪器市场的30%左右,并已成为电子测量仪器市场中增长最快的 一部分,其中最引人注目的是网络测试、移动通信测试和光通信测试。 1 网络测试迈入宽带网 用于网络测试的数据通信测试仪主要包括协议分析仪与通信线路测试仪。1998年全球 数据通信测试仪器的销售额比1997年增长11%,为9.05亿美元。预计1999年全球数据通信 测试仪器的销售额将增长10%,达到9.98亿美元。 近年来,由于宽带通信网的巨大需求,一些国家(如美国)在密集波分复用(DWDM) 方面投资巨大,以扩大光纤网的容量。不对称数字用户环路(ADSL)等技术可改进接入网 的性能,其投资也在增加。这两个领域投资的增加将促进相关测试仪器的发展。其代表产 品是Tektronix公司于1998年9月推出的ST2400A SDH/SONET测试仪器。它是第一台用于密 集波分复用用户系统测试的仪器。它可以对SDH/SONET网元特性进行仿真,并可用来测试 2.488Gb/s STM-16或OC-48网络的传输特性。该测试仪可用于设计、系统评估测试、产 品测试及安装测试。 协议分析仪是以软件为主的仪器,它的硬件由四个功能模块组成:线路接口硬件、RAM 缓存器、中央处理器和用户接口。根据分析仪的不同类型,这些功能模块以专用的硬件、 标准的PC硬件或两者均有的硬件构成。目前,绝大多数的LAN和低速WAN分析仪是采用纯软 件和软件加基于处理器的硬件实现的,但这两者都不能对155MbpsATM、千兆以太网和100M- bps快速以太网进行测试。因此宽带高速网络的测试仪是采用现场可编程门阵列(FPGA)内 容访问存储器(CAM)和ASIC器件、基于处理器的分析仪,其性能大大提高,能满足宽带网 如ATM的测试。 企业局域网建设热潮的兴起,使各种支持局域网及交换机、ATM网络及交换机的开发与 维护的测试仪器纷纷上市。当局域网发生与物理层或协议有关的故障时,将一台协议分析 仪连到一个网段上,就能把故障查寻出来。协议分析仪能测试信号的延迟(如从路由器到 用户之间)时间,并能检测某些通信设备(如路由器)两端的信号,验证它是否是信号的 “瓶颈”。协议分析仪还能监测通信设备所有接口中传输不同协议的信息、如 Tektronix 公司的K1205型协议分析仪就能同时监视16个接口和32个通道的信息,并支持100多种通信 协议以及150多个国家和供应商规定的协议。许多协议分析仪的制造厂商通过提供插卡式 的线路接口模块,来解决各种接口的测试问题。通用型的线路接口模块不超过15-20种, 但测试的协议数量可能在250种以上。协议分析仪通常采用模块式设计,易于重新配置和 扩展,通过安装新版本的软件,便能满足新的测试需求。协议分析仪还能对监视的数据进 行统计。除了监视和解释设备或网络之间的数据流之外,它还能模拟网络信号及网络中的 所有设备。例如,Radcom的ATM-200协议分析仪能够模拟网络和用户信号,在测试ATM交 换机时,能模拟无限多的用户;在用户网络接口应力测试应用中,能替代交换机。协议分 析仪通常采用直观的图形用户界面,以方便用户使用。在局域网测试方面,美国FLUKE公 司也推出了多种便携式网络测试仪器,如新产品683/686企业级快速以太网测试仪等。 随着用户的不断增加,备有千兆以太网端口或扩充模块的LAN交换机、全双工和半双 工中继集线器及网络接口卡已面市。所需的千兆以太网测试仪器如光谱分析仪和高速以太 网测试仪相继问世。HP公司的千兆以太网测试方案由HPJ2300C型主机、HPJ2901型扩充单 元和HPJ375lA构成。HPJ2901型扩充单元具有丰富的硬件滤波和触发功能、分析数据的专 用功能和数字发生功能,在进行千兆以太网交换机测试时,可以按照RFC1944标准进行测 试。利用HPJ375lA,可以通过Web浏览器进行远程操作,而HPJ2300C型主机则是具有网络 分析与诊断功能的协议分析仪。 随着ATM产品的开发与ATM网络的发展,对ATM测试仪提出了各种要求。在对ATM交换机 或ATM路由器进行评估时,需要检测设备内部发生的延迟、通信量及信元损失等。在ATM- LAN和现有LAN连接时,也需要用ATM测试仪来测试。此外,还需要评估ATM网络上MPEG-2 视频系统传输质量的分析仪。HP E4200B/E4210B宽带系列测试系统就具备这些功能。 广域网(WAN)测试仪器能支持ISDN、X.25及帧中继等广域网测试,并且还可以支持 多种局域网协议。这类仪器除支持WAN的PPP协议外,还支持文件传输的FTP、用于电子邮 件的SMTP及用于远程登录的Telnet等上一层协议。为了支持B-ISDN标准的不断升级,HP 公司在E4214A宽带ISDN UNI信号测试软件中提供了专门的消息说明语言(MDL),利用MDL 来定义新的协议,测试仪器不做任何变化,就能适应未来新协议的测试。在网络测试方 面,我国信息产业部电子41所已研制出AV5241/5242型七号信分测试仪和AV5236型SDH/ PDH数据通信测试仪,其价格比国外同类产品低。 2 移动通信测试面向第三代 目前,世界移动通信测试市场约12亿美元左右。数字移动通信正从以GSM、PDC、IS- 95CDMA为代表的第二代向第三代发展。由于第三代移动通信的标准仍在制定中,因此,目 前仍以第二代移动通信测试需求为主。 第二代数字移动通信有许多不同的标准,测试仪器在模拟数字移动通信设备的实际工 作情况时必须考虑频率和时域两方面,现在第三代的开发需要新的测试仪器,因而使得数 字移动通信测试变得非常复杂。但各种通用测试仪器,如信号源、频谱分析仪以及适合不 同标准的专用移动通信测试仪器能满足移动通信设备制造厂商的不同测试需要。 从目前看,窄带码分多址移动通信被20多个国家与地区所采用,因而窄带码分多址移 动通信测试仪器发展相对更为迅速。在信号源方面,为了跟上测试对象的发展,功能在不 断增加。例如,HP公司频率范围分别为1、2、3和4GHz的4个型号的ESG-D系列数字信号源 通过内部的1/Q调制器,能产生适合TDMA、CDMA和W-CDMA制式的测试信号,其中,W-C- DMA测试选件是最近研制的。另外,该公司还专门研制了能满足TDMA、IS-95CDMA及 W- CDMA三种制式测试需求的E4430B系列信号源。类似的移动通信测试信号源还有许多。如T- ektfonix公司和RS公司的SMIG系列数字调制信号源通过内置的宽频带1/Q调制器,可以模 拟所有的移动通信标准信号,其频率范围可达到3.3GHz。该公司的SMIQ矢量信号源加上B1 0和Bll选件,并利用用户在占有时隙规定的数据能产生GSM跳频信号。RDL公司的DSG-200 0A数字信号发生器采用数字电路和软件,能产生精确的CDMA波形,它的频率范围为800-2 200MHz,分辩率为100Hz。另外还有TektTonix公司的能产生25种调制标准信号的SMT06和 SME06型信号源、日本菊水公司的2026Q型CDMA制式干扰信号发生器等。 频谱分析仪在移动通信测试中应用非常广泛。如日本Advantest公司的FSZ系列频谱分 析仪已能满足W-CDMA制式的测试,特点是动态范围宽。移动通信测试用的功率计也往前 进了一步。如Boonton Electronics公司的4530型峰值功率计能通过直方图等统计形式快 速分析CDMA、TDMA和GSM信号的功率,它的工作频率为10kHz-40GHz,能提供20MHz视频带 宽,因而可用于IMT2000第三代移动通信系统的测试。 在专用测试仪器方面,美国HP公司可提供测试GSM、PDC和CDMA的各种移动通信测试仪 器。 用于研究开发的有HP8920DT PHS/PDC测试系统和HP8924C型CDMA移动台测试仪(它可 在很短的时间完成对CDMA制式手机的性能测试)。在生产测试方面,有HP8922M/S/P/R GSM测试仪、HP83220A/E型DCS/PCS测试仪、HP8923B DECT测试仪。在安装维护方面, HP892lA型蜂窝基站测试设备已升级为TDMA/CDMA、PCS基站测试仪,并研制了HP8935A C- DMA PCS基站测试仪(它可在现场对基站发射机和手机进行全面评估)。 为了评估移动通信系统中所遇到的各种调制信号,HP公司首次采用了模块化设计和软 件控制来实现测试仪器的多用性。该公司的HPE4406A失量信号分析仪的设置稍作改变就能 测试各种无线通信格式。它与ESG系列数字信号发生器一起能评估所有形式的无线通信基 站发射机的射频信号性能。它的频率范围为7MHz-4GHz,并具有测量特性和固件。随着测 量需求的变化,其固件能够修改。现有的固件选件支持标准的码分多址发射机测试和GSM 移动通信测量。 Tektronix公司的CMD80型无线通信测试仪能模拟CDMA基站,具有对手机进行测试的各 种功能。美国 IFR公司的 2967型 GSM900/1800/1900无线测试仪具有误码率/剩余误码 率/误帧率接收机测试能力,既能支持AMPS、NMT和MPT1327等模拟移动通信设备测试,也 能支持TDMA和CDMA标准的测试、日本仪器厂商的用于开发窄带码分多址设备的测试仪已能 满足测试需求,现在他们转到研制CDMA设备生产用的测试仪器上。为了满足用户对售价低、 体积小的测试仪的需求,它们已推出模块化的专用测试仪器。如安立公司推出的MT8802A 无线通信分析仪可评估 IS-95CDMA制式的发射和接收系统。这台仪器包括蜂窝/PCS基站 模拟器、700-1100MHz和1400MHz-2300MHz的数字调制器、3GHz的射频频谱分析仪和功率计。 该公司为了抢先占领市场,已把装有W-CDMA制式测试软件的MS8607型发射机测试仪投放市 场,这一仪器还装有适用于TDMA/IS-95CDMA/PDC制式的测试软件。松下通信工业公司也 开发出了W-CDMA基站与移动站测试仪。日本无线公司推出了JEM-53型CDMA基站测试仪、 NJZ-921型CDMA移动站测试仪和NJZ-gi6A型CDMA移动站维护用测试仪。在移动通信测试方 面,我国南京新联电子有限公司已推出模拟移动通信测试的EE5113型综合测试仪,产品外 观与国外产品已无任何差别,且性价比较高。 3 光通信测试又有新发展 随着各国都在敷设长距离、大容量的光缆通信干线(包括海底光缆),对测试光放大 器的仪器和光时域反射计的需求在增加。一些仪器厂商正在开发宽动态范围的光时城反射 计和研制供现场维护用的更小型光时城反射计。一些厂商在研制新的仪器,寻求获得与相 干光通信和光多路复用通信相关仪器的订单。如HP公司推出了可测光纤放大器的HP71450B 型光谱分析仪、HP8167A型和HP8168E/F型精确可靠的可调谐光源,以及寻找故障速度很 快的HPE6000A型微型光时域反射计。NOYES Fiber系统公司推出了OPM 6便携式光功率计。 美国TektTonix的TFS3031型光时减反射计重量只有4.2公斤。日本安立公司也有许多新产 品。在这一领域,我国信息产业部电子41所已研制出一系列光通信测试仪,从高稳定度的 光源、智能光功率计、光纤多用表(手持式)、光谱分析仪、光时域反射计到光纤熔接机。 他们的光通信测试仪器在国际招标中曾多次中标。