1 背景

通信技術的高速發展使無線寬帶成為可能，任何時間、任何地點享受信息生活成為人類通信的最終訴求，市場需要一種更高帶寬、更好業務體驗的無線寬帶技術來改變人類生活。面對全新的固定移動融合時代，LTE（Long Term Evolution，長期演進）應運而生。

作為一種全新的移動通信技術，LTE的網絡架構發生較大變化，如圖1所示，LTE接入網的扁平化結構導致傳統的信令采集點消失了，所以需要從Uu口采集空口信令。另外，LTE網絡中使用了很多無線通信新技術，包括OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用技術）、波束賦形、MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多天線技術）及CoMP（Coordinated Multipoint Transmission and Reception，協作多點傳輸技術），這就需要有新型的無線網絡分析和優化的儀表和工具，滿足網絡測試需求。

圖1 3G網絡與LTE網絡結構圖

2 LTE空中接口監測儀表需求和意義

LTE空中接口監測儀表的產生，是新技術、新網絡、新業務的需求，同時對國內測試儀表的發展也具有推動作用。

2.1 移動通信新技術、新網絡、新業務對網絡監測儀表提出的新需求

•  通信新技術

以LTE為代表的4G移動通信系統，集合了近10年移動通信領域涌現的許多先進技術，其中MIMO與OFDM的結合，是最重要的技術之一。無論是波束賦形還是MIMO空分復用，都利用了對無線傳播信道的空間選擇性衰落，雖然理論界對無線信道的空間選擇性有很多模型和研究，但其應用于實際傳播環境，還有很多測量、評估工作要做，而傳統的測試軟件明顯已經不再適用于這一目標。

基站協作和多用戶MIMO等技術，是傳統的切換、功控等蜂窩工程技術的延續，對這一技術的測量和評估，都需要在實際網絡優化工作中大量采集和分析蜂窩網絡的信令和數據，而且需要結合多天線技術。傳統的單基站和單用戶采集的方法已經不再適用。

•  新型接入網結構

全IP化是移動通信網絡結構發展的趨勢，從3G的IMS到4G的全IP化接入網，正是這一努力的結果。傳輸技術、半導體技術的發展，使得傳統的多層接入網結構濃縮到eNodeB單一的網元中，這一新型接入網結構使得物理層新技術的應用成為可能，同時也使得基站的實現復雜度提到了前所未有的高度，與此同時，在接入網沒有了傳統網優方案所依賴的數據采集點（例如，Abis口和Iub口）。新型的測試工具要可以在空口進行上下行數據采集，并幫助評估基站的性能。

•  移動互聯網業務

移動互聯網業務對移動通信網絡有兩方面的作用，一方面移動互聯網業務對移動通信網絡有很大的影響，比如P2P類業務的定期更新數據包會占用大量空口資源；另一方面移動通信網絡也需要對新型的移動互聯網業務提供支持。其實這是一個問題的兩面，如果能在空口對業務加以識別和支持，也就同時解決了此類業務對空口資源的占用問題。這對監測儀表也提出了相應要求，要求空口測試儀表能識別、分析業務，并與底層信令和物理層過程進行關聯分析。

隨著LTE網絡的不斷發展，急需一種新的監測儀表來滿足以上需求，LTE空中接口監測儀表應運而生。

2.2 LTE空中接口監測儀表的戰略意義

•  對網絡優化的重要作用

移動通信新技術、新網絡和新業務，對新型的測試和網絡優化儀表提出了迫切的要求。傳統的路測終端結合接入網數據采集的方式，已經難以適用于這些新技術，我們不僅要有新型的網絡優化方法論，還要有新型的網絡優化輔助儀表。

•   對LTE產業鏈的促進作用

我國自主研發的高端測試儀表，可以在LTE網絡的建設、驗證、優化和運營中，持續發揮作用。在網絡建設初期，可以幫助設備商和終端芯片商進行協議測試和驗證，還可以幫助運營商進行網絡規劃；在網絡建設成熟期，可以服務于網絡優化用途，作為傳統路測終端的補充；其自頂向下和自下而上的跨層關聯分析功能，也會為LTE網絡對移動互聯網業務的支撐提供分析工具。

•  對我國高端儀表領域的開拓性意義

傳統高端測試儀表的市場份額，集中于幾家國外廠商，而且主要應用于網絡建設和實驗室驗證。新型空口監測儀的開發，一方面能填補國內高端測試儀表的空白，另一方面也能將空口監測儀創新性的應用于4G移動通信系統的網絡優化。

3 產品的主要功能

與傳統測試儀表相同，LTE空中接口監測儀表最基本的功能也是采集并分析網絡空口數據，除此之外，LTE空口監測儀還滿足如下功能：

•   TD-LTE和LTE FDD全制式、全頻段支持

TD-LTE與LTEFDD在一些物理層過程上有所區別：同步過程、多子幀調度和反饋、上行multi-ACK/NAK、HARQ過程、幀結構和MIMO模式等。作為空中接口測試儀表，該儀表可對多制式和多頻段同時進行監測。

•  多小區與多終端大容量監測

多小區與多終端的實時監測，對LTE網絡技術點（如CoMP、切換、調度等）的分析和實際網絡優化是很有意義的。

•  空口協議縱橫式關聯分析

LTE空口監測儀支持空口的縱向關聯分析，從業務層、傳輸層到物理層的關聯，這有助于對空口性能和業務進行跨層分析，對業務的底層支撐，以及對很多跨層技術（如資源調度、鏈路自適應等）有很重要的意義。

•  空口原始數據與解析數據的存儲和離線分析

空口的實時監控有助于快速發現、定位問題，也有助于快速制定和調整測試方案，對數據進行離線深度挖掘，可以分析網絡和技術的深層次問題。

•  上層業務解析與監控

LTE空口監測儀可以后對用戶面的上層業務進行解析，與底層監測進行關聯，實現對網絡進行分析的目的。

•  與LTE核心網分析系統、路測系統關聯，組成端到端分析平臺

這是LTE空口監測儀與其他監測儀的聯合分析功能，端到端的分析可以準確、全面的獲取網絡、用戶信息，也是提高用戶感知的重要手段之一。

4 結束語

LTE空中接口監測儀表，不僅僅是傳統儀表的延伸與拓展，而且對LTE設備、終端的發展以及在LTE網絡規劃、建設、優化、運營中將發揮出重大的作用。其具備的實時監控和原始信號離線后處理功能，能處理網絡建設、設備調試中的問題；縱向業務和信令的跨層關聯，以及橫向與核心網監測系統的關聯，能支持LTE網絡和業務的跨層和端到端分析；其對網絡系統性能的監控，能對LTE及LTE-Advanced中的很多新技術的研究探索，起到不可替代的作用。因此，LTE空中接口分析儀是LTE網絡發展中不可或缺的一部分，也是未來儀表的發展趨勢。