移動終端的一致性測試技術

喬應軍，馬 剛，馬 昕

（索尼愛立信移動通信產品（中國）有限公司，北京100102）

一致性測試作為測試領域中的一個重要分支，源于對通信協議棧進行測試的需求。在兩個需要通信的實體之間，必須遵循相同的，也即“一致”的通信協議，才能完成正常的通信。通信協議棧的作用是保證通信實體之間遵循一致的交流語言和一致的交流規則，而一致性測試正是一種驗證通信協議棧正確工作的測試手段。

在移動終端（手機）的一致性測試中，一致性測試的含義有所擴展，它不僅包括了通信協議棧，也包括了移動終端射頻的接收和發送特性、射頻的性能測試，輻射雜散特性、SIM/USIM卡的電氣指標等測試，而這些也是3GPP核心規范的要求，對保證移動終端的正常工作同樣重要。至此，可以引出一致性測試更廣義的定義：一種檢測通信實體與特定標準或者規范的要求相符合程度的測試。對移動終端而言，就是檢測其對通信標準規范（如3GPP/ETSI/OMA等）遵從的程度。

針對移動終端的一致性測試，其一致性還體現在下面兩點：(1)測試環境的一致性，這包括設備、電磁屏蔽、溫度、濕度等條件；(2)測試結果的一致性，在不同的測試設備上需得到一致的測試結果。

1 一致性測試流程

對一致性測試，在ISO/IEC 9646-1～9646-7的7個系列規范中有較為詳細的描述[1]，闡述了一些非常重要的概念和測試流程。對于移動終端的一致性測試而言，也完全遵從其定義，具體到移動終端的一致性測試流程如圖1所示。

從流程圖中可以看出，沒有上測試器，只有下測試器，屬于遠程測試模式。實際上上測試器被移動終端的人際界面(MMI)或者自己本身的高層協議所取代，底層服務提供者可以是N-1層協議、物理層或者電纜、天線等。

2 認證組織和相關流程

雖然3GPP/ETSI/OMA等移動通信的標準組織制定了詳細的核心技術規范和測試規范，各個移動廠商也據此來開發各自的產品，但是由于對標準實現的不同，很容易產生與標準不相一致的情況。如何才能保證所有廠商開發的產品與通信標準相一致，并且與移動網絡有很好的互操作性，這便是GCF和PTCRB等認證組織的工作和目標。

圖1 移動終端一致性測試流程圖

GCF服務于歐洲市場，認證頻段有GSM900/1800，WCDMA FDD I，VIIIPTCRB服務于北美市場，認證頻段有 GSM850/1900、WCDMA FDD II、IV、V。

在GCF和PTCRB的成員構成中，包括了移動運營商、終端制造商和觀察員等，其中運營商成員的權益最大，很大程度上影響了認證標準的制定和選擇。而獲得GCF/PTCRB的認證，對運營商和制造商來講都是好處良多：

(1)證明移動終端質量可靠，滿足互操作性要求，可以無縫地在移動網絡中運行，不會出現漫游問題，而且證書也成為運營商是否采購終端的重要依據；

(2)為制造商節省了時間和資金，實現了“一站式”測試，避免了大量重復測試；

(3)保證了整個全球移動通信系統的和諧、穩定和一致。

GCF和PTCRB在組織結構、認證流程等方面都有很多相似之處，但也有所不同，限于篇幅僅以GCF為主簡要介紹其認證流程：

(1)制造商需要加入 GCF，并且能夠滿足 GCF對制造商資質要求，這需要提供相應證明來說明自己在設計、研發、生產等各個環節有合格的資質，例如通過了ISO9000而且有定期的審核。制造商同時也需要提供自己在運用GCF認證標準評估終端一致性方面的能力和專業性，對于測試實驗室，GCF僅要求通過ISO/IEC 17025認可，而PTCRB則更為嚴格，不僅需要實驗室通過ISO/IEC 17025認可，同時要求通過PTCRB的認可。

(2)執行測試，所有測試例需要在已經被GCF認證過的商用測試設備上進行，而測試列表可以從GCF數據庫中得到（PTCRB的情況類似）。

(3)制造商在GCF網站提交認證申明，包括相應的支持證據，如各種測試結果、所依據規范的版本信息等。

(4)通過審核后獲得GCF認證，獲得認證的產品信息會在GCF網站上列出。

與GCF不同，PTCRB的認證流程比較嚴格，測試必須在PTCRB認可的實驗室里進行測試，測試結果也由該實驗室直接提交給PTCRB，制造商同時也需要提供相應的文檔，在CTIA確認所有的證明文檔沒有問題后發給證書。

3 一致性測試的測量不確定度評定

3.1 測量不確定度的計算

一致性測試中需要給出測量數值的測試項(如射頻測試)，在給出測試結果的同時，也需要給出測量的不確定度，以合理地表征測量結果的分散性[2]。而對于協議測試，由于只是對信令流程的判斷，所以不需要進行測量不確定度的評定。一致性測試中的測量不確定度，也是由A類不確定度評定和B類不確定度評定組成。A類不確定度評定是“用對觀測列進行統計分析的方法，來評定標準不確定度”；B類不確定度評定是“用不同于對觀測列進行統計分析的方法，來評定標準不確定度”。

對于單次測量結果來說，A類不確定度可由式(1)所示的貝塞爾公式給出，其中xk是n次測量結果之一。

也就是說，如果以任意單次測量結果xk作為最終的測試結果，則A類不確定度由式(1)給出，可以看出，每個單次測量結果xk的A類不確定度都是一樣的。

可以看出，如果測量結果以均值的形式給出，A類不確定度要小很多，說明均值作為測量結果更可靠。B類不確定度的信息來源一般有：以前的觀測數據；對有關技術資料和測量儀器特性的了解和經驗；生產部門提供的技術說明文件；校準證書、鑒定證書或其他文件提供的數據、準確度的等別或級別，包括目前暫在使用的極限誤差等；手冊或某些資料給出的參考數據及其不確定度；規定實驗方法的國家標準或類似技術文件中給出的重復性限r或復現性限R；所以在測量不確定度的B類評定中，往往會在一定程度上帶有某種主觀的因素。

如果各不確定度分量互相獨立且線性，則可以將A類不確定度和各種B類不確定度合成得到合成標準不確定度 uc：

之后，需要估計被測量的分布，并根據所需要給出的置信概率p和包含因子kp得到最終的擴展不確定度：

3.2 測量不確定度與測量結果

測量不確定度反映了實驗室的最好測試水平，在給出測量結果的同時也需要給出測量不確定度。當測量結果比較接近限值時，就必須考慮不確定度對測量結果的影響。測量結果、測量不確定度和限值的關系如圖2所示。

在圖2中，假定測量結果（隨機變量X）服從正態分布，擴展不確定度是兩倍的σ，對應的置信概率 95%，當測得值xk距離上下限值較遠且不確定度也遠小于限值時，可以不用考慮測量不確定度的影響。因為這時候真值是以很大的概率存在于上下限值之間，但是如果測得值距離限值較近或者測量不確定度較大，那么就必須考慮限值、測得值和限值之間的關系，如圖3和圖4所示。

在圖3的情況下，雖然測得值位于限值之內，可以判定為“通過”，但是真值卻有很大的幾率落在限值之外（圖3中陰影部分），同樣，如果測量不確定度較大，接近甚至超出了限值，也會出現測得值位于限值之內，而真值卻以較大的概率落在限值之外(圖4中陰影部分)的情況，這樣會造成較大幾率的“假通過”。所以需要準確地評定測量不確定度,如果不確定度過大，就必須對測試系統和方法進行改造，在滿足要求后才能繼續測試。

一致性測試作為移動終端測試的一個的測試領域，在保證終端質量、終端和移動網絡的兼容性等方面發揮了重要的作用，本文對移動終端的一致性測試的理論與實踐，以及一些關鍵技術和流程做了簡要介紹，希望能有助于測試人員更好地了解一致性測試。

[1]ISO/IEC 9646-7：Information technology-open systems interconnection-Conformance testing methodology and framework-Part 7：Implementation Conformance Statements，1994.

[2]倪育才.實用測量不確定度評定(第2版)[M].北京：中國計量出版社，2007.