应对当今无线设备研发挑战

简介 五年前，移动设备与仅提供简单语音通话功能的手机几乎是同义词，但到2004年，预计仅提供语音通话功能的手机在所有移动设备中所占比例还不到三分之一，大多数移动设备将同时支持语音和数据功能，还有一小部分仅支持数据功能。因此，传统的无线电话已经与个人数字辅助器(PDA)融合，成为支持因特网无线访问的“智能电话”。 随着简单的语音移动电话演化为复杂的语音和数据综合移动设备，无线设计开发行业面临着第一代和第二代移动设备时代所没有的新挑战，包括： 因此，做为设计开发人员，根据在无线设备开发过程中所处的位置，必须同时处理其中一种、两种或全部挑战。 支持TCP/IP的测试功能 在GPRS之前，无线设备对TCP/IP的支持功能并不强大。除了在一些孤立的电路交换和蜂窝数字分组数据应用以外，手机的工作过程一般是先与某个网络建立呼叫联系，然后建立一个语音电路(参见图2)。 随着GPRS和后续技术的出现，无线设备现在必须能够处理因特网连接，以及语音连接，或者同时支持语音和数据连接。随着因特网和移动设备的集成，有些无线应用需要与语音或数据连接协同工作，因此目前移动设备的工作模式比数年前复杂了许多倍。 TCP/IP 因特网协议(IP)通过遍布全球的一种可寻址链接系统支持数据通过因特网传输，数据传输通过传输控制协议(TCP)来控制，因此，TCP/IP就是用来将计算设备连接到因特网的一组协议。通过TCP/IP，用户可以完成电子邮件传送、文件传输(FTP)、远程计算和网络浏览等各种任务。因特网就是由通过有线和无线方式利用TCP/IP协议互连到一起的计算机设备和网络组成的(见图3)。 对于支持TCP/IP的无线设备，全面验证其收发器操作的唯一方式就是测试设备接收和发送IP数据的能力。除了最基本的IP数据接收和发送功能以外，还必须对极端数据情况下的无线设备进行工作状态测试，从而确定其： 仅仅进行这些测试仍然不够，因为此类新设备具有复杂的实时操作系统和许多嵌入式应用，并且支持基于网络的应用。而且，某些应用需要IP数据支持，而其它一些应用可在IP数据传输过程中工作。因此，必须能够测试IP数据传输时的操作系统性能，如MIPS性能和存储器使用情况。然后必须能够验证IP传输进行过程中应用的工作情况。有效的测试需要模拟实际的网络工作情况，包括连接到因特网、FTP服务器、叠加网络和设备活动、异步网络和设备活动等多种情况，同时还需要对网络的某些方面进行控制(包括使用模拟设备和实际网络，参看图4)。 分析设备和网络间的协议消息 对于协议消息机制来说，信息从网络发送到设备，然后又从设备发送到网络，这些消息必须在适当的时候利用正确的协议正确地发送。TCP/IP涉及因特网协议，但现在我们讨论的是GPRS、cdma2000和W-CDMA等无线协议，其复杂性比传统技术高了许多倍。 TCP/IP为计算机间通过因特网通信提供了所必须的顺序控制、定时控制和内容(协议)。与此类似，GPRS, cdma2000和WCDMA则为使用这些技术的无线设备通过相应的无线网络进行通信提供了所必须的顺序控制、定时控制和内容(协议)。关键是这些技术还为TCP/IP提供了底层支持，因此使得设计、测试和验证问题的复杂性大增。 要实现中等复杂程度以上的任何协议都需要模块化，模块化是通过分层来实现，因此实现相应协议的是“协议栈”。要进行协议分析，必须能够查看协议栈的不同层。在协议栈的底层是射频部分，语音、数据和信令都是通过射频层传输的。在此之上是协议栈的第一层，为射频链路提供实际的控制(功率、信道等)。协议的更高层提供更高层的控制，最高层的信令层控制无线设备的移动性和网络会话。TCP/IP位于无线协议层之上，无线协议负责IP数据和无线传输部分之间的接口。无线协议分析需要在所有这些层或其中任意一层进行(参看图5)。 对访问协议信息进行分析的方法有多种，每种方法都有相应的成本和/或效率问题： 复杂2.5G/3G技术环境中的功能测试 对任何设备来说，功能开始都是一样的，即网络确认设备已经正确连接(即设备必须连接、登录、注册等)，这时，设备才可以建立一个语音通道(语音呼叫)或数据通道(网络浏览)。但再往前，不同的无线技术的相对复杂性有很大不同，这也意味着功能验证的复杂度也有很大不同。比较GPRS和GSM，GPRS保留了所有GSM功能，同时还增加了编码机制、多时隙以及压缩通道等功能，因此从协议和功能角度来看，GPRS系统至少比GSM系统复杂四倍。EGPRS的复杂性又是GPRS的数倍，而W-CDMA的复杂性又比EGPRS高许多倍。 随着技术本身复杂性的增加，无线连接本身的内在不可靠性也在增加。移动车辆、建筑、山峰、气候和许多其它环境因素的影响使得移动设备必须具备功率控制、错误校正、移动管理、会话管理和其它网络/移动控制功能。必须记住，TCP/IP也是这一复杂系统的一部分，而且TCP/IP即使在有线网络中也有许多困难，更不用说在无线网络中了(参看图6)。 设计人员必须在设计过程中对所有这些功能进行验证，保证其性能、质量，同时保证其符合设计目标，达到客户期望，满足服务供应商和技术标准的要求。做到这一点的唯一可靠方法是在一个可控制的环境中进行功能验证，在这一测试环境中，相关参数和测试条件可以容易地修改。 就如所面临的其它挑战一样，开发人员目前也有解决这些问题的方法，但相应的工具和方法对于研发环境并不理想。例如： 寻找支持设备开发所用技术的网络。能够就近找到此类网络的可能性是非常小的，如果开发是技术中立的，那么可能多跑几个地方就可以找到可用的不同类型网络。然而，如果是一种较新的技术，网络可能还未提供完全服务，因此可能会需要寻找更多地方。但是，当开发小组找到可用的网络时，也通常会发现拥有的控制很少，并且很少能在理想的时间工作(通常是在深夜)。 利用一致性系统(Conformance Systems)来验证功能，此类系统确实提供很大的灵活性和全面的信令(协议)功能。此类系统对于一致性测试非常理想，但它们对于研发测试却并非最理想的。研发测试通常在开发过程的早期进行，经常需要更多测试方式，而这可能需要数周的时间来开发和调试。同时，此类系统非常昂贵并且需要大量的年度支持费用才能使其保持最新和正常使用。 在研发过程中同样使用生产过程采用的无线测试工具。尽管此类测试工具易于使用，但其能力却限制在网络仿真方面，因为生产过程中需要的功能测试数量有限，但却需要大量的参数调整能力。 因此，关键是良好的无线开发工具。合适的无线测试仪将能够提供如下的功能： 一个受控的环境，可用来测试设备与网络的连接性，而不需要使用实际网络； 修改一些网络参数的能力并启动某些网络事件的能力； 实时网络仿真，在没有实际网络的情况下尽可能接近地仿真网络时序； 用于TCP/IP应用的端到端连接能力； 易于使用的丰富协议分析能力。 结语 近期，预计正在生产的无线设备中仅有33%属于传统的仅支持语音的移动电话，而几乎所有无线设备开发都集中于支持分组数据的3G技术。面临的挑战非常清楚，从现在开始，无线设备开发过程中必须以各种方式处理TCP/IP、协议分析和信令。安捷伦(Agilent)提供的一组工具可帮助开发人员迎接这些挑战，从而达到最大效率(参看图7)■。

17 Ruby 的范围

12 Markdown 行内代码

12 排序与分页