目前5G商用已經(jīng)進入沖刺階段，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。

終端測試認證體系、標準與組織

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，在終端出廠前進行，目的是為了確保終端的各項指標能夠滿足用戶、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、鍵盤等需要考察終端的按鍵次數(shù)；手機、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無線通信標準主要由3GPP制定，包括網(wǎng)絡(luò)與終端互通的協(xié)議流程和射頻指標要求。同時，3GPP還會制定與各個流程和指標相對應(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。參與終端標準制定及測試認證的組織還包括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)一的測試方案進行質(zhì)量評估。

現(xiàn)有的手機測試中，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、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”終端測試認證體系，為降低測試成本、提高認證效率發(fā)揮了重要作用，是物聯(lián)網(wǎng)終端測試認證技術(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、近遠場轉(zhuǎn)換等方式實現(xiàn)，然而當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，對系統(tǒng)的測量準確度、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)提供了更加強大的能力，將進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、智能穿戴、AR/VR等終端類型應(yīng)運而生。與手機不同，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終端認證方案

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

?“基于芯片的終端”認證方案

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，因此可以適當刪減這類測試項目。

圖2 “基于芯片的終端”測試認證方案

?“基于模組的終端”認證方案

“基于模組的終端”可以將認證內(nèi)容拆分為芯片、模組和終端3部分進行，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)上進一步集成射頻相關(guān)的外圍器件，因此認證內(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，因此終端主要承擔與整機性能相關(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，因此在認證過程中，應(yīng)做好通信認證和行業(yè)專有認證的協(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、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；用于遠程醫(yī)療、機房監(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；用于AR/VR、高清視頻、遠程會議等場景的終端，人機交互密切，需要考察人體在手持或佩戴狀態(tài)時信號強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)通信認證和行業(yè)認證的有機結(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，更能夠進行靈活的拆解和擴展，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成功商用保駕護航。