國際運營商LTE終端速率測試方法比較

劉軼康

【摘要】 針對部署LTE網絡的電信運營商在終端入網測試等測試中經常采用的三種速率測試方法：極限速率測試方法、網頁速率測試方法、以及現網Metrico測試方法，分析了各種測試方法的主要影響因素及運營商速率測試中速率性能故障的分析思路。

【關鍵詞】 LTE終端 速率測試

隨著4G LTE技術標準與產業鏈的成熟，越來越多的運營商選擇部署運營LTE網絡。LTE技術采用正交頻分多路復用（OFDM）、多入多出（MIMO）等技術，給最終電信用戶提供遠遠高于3G技術的速率體驗，成為運營商獲得競爭優勢、吸引最終用戶的重要手段。因此，運營商對于網絡中的終端的速率性能非常重視，采用了多種速率測試方法來測試LTE終端的速率性能。

一、3GPP標準中對于不同終端的速率性能的規定

在3GPP標準中，根據終端性能的差異，對終端進行了分類（簡稱Cat）。我們目前常用的終端主要是Cat3，Cat4，Cat6以及Cat9的終端。幾種類型的FDD LTE終端的最高速率對照情況參見表1。對于不同類型的終端，其理論最高速率不同，通過測試的標準自然也不相同。在進行對比類型的測試時，也需要注意對比終端應該選擇與測試終端同一類型的終端，否則沒有可比性。

表1 不同Category的FDD LTE終端最高速率值對比

二、運營商常用的速率測試方法及原理

運營商常用的速率測試方法主要有三種：極限速率測試方法；網頁速率測試方法；以及現網Metrico測試方法。下面介紹下這三種測試方法。

極限速率測試方法，主要是為了測試終端的極限速率是否能夠達標，一般通過的標準是以表1中的最高速率值為基礎，乘以某個系數。不同的運營商選擇的系數不同，如日本運營商軟銀選擇的系數是95%，即終端測試的結果必須達到對應category的95%才能測試通過。由于需要測試到接近該類型終端的最高速率值，所以極限速率測試一般會在實驗室進行，選擇信號強度好，沒有其他噪聲干擾，測試終端獨占小區的環境來進行測試。具體測試的業務，一般會選擇FTP下載和UDP灌包兩種，其中UDP灌包的方法可以讓終端的性能得到更好的發揮，而FTP下載方法則更接近于用戶實際使用的業務場景。

網頁速率測試方法，主要是以SpeedTest網站為代表的一類測速網站提供的測速方法。普通用戶可以打開這些測速網站的網，這類測速網站使用的具體測速方法是首先從網站上下載一個較小文件，通過下載的耗時估算當前網絡連接的速率，然后根據該速率決定從網絡下載的數據包的大小，這個數據包一般在當前速率下下載10秒左右。在這10秒的下載過程中，在每秒中采樣30次，將采樣結果組成20組，去掉最高的10%和最低的20%，取剩余結果的平均值作為最終統計出的速率值。一般下載文件較小，其測試結果隨時間變化較大，需要進行多次測試以減小隨機性因素的影響。

現網Metrico測試方法，主要針對測試終端在現網環境下的表現情況進行測試。由于現網環境相對于實驗室環境更加復雜多變，因此該測試相對于其他兩種方法，在測試場景設計和測試通過標準上均有所區別。在測試場景上，針對強中弱信號區域分別進行測試，每個區域均針對用戶經常使用的業務類型，進行網頁瀏覽、ping操作、HTTP上傳下載、UDP上傳下載各種類型的測試。在測試通過標準上，使用測試機與對比機同時進行測試，對兩者的測試結果進行比較，如果測試機的表現比對比機的表現差25%以上，則不通過；否則通過。目前該測試得到美國三大運營商VZW，AT&T;，TMO的認可，作為其定制終端必須進行的測試項目。

這幾種測試方法的側重點有所不同，在實際中運營商可能選擇其中的一種或者多種測試方法對終端進行測試，以便綜合衡量終端在不同情況下的表現。

三、各種測試方法的主要影響因素及運營商速率測試常見故障分析方法

常見的LTE數據類終端，其測試過程的主要工作形式如圖1所示。完整的數據路徑包括測試用筆記本，LTE終端，LTE空口，網絡側及服務器。在這個通路中的每一個部分，都可能會對速率測試的結果造成影響。

3.1 LTE空口工作狀

主要指的是從終端的LTE協議棧通過空間的電磁信號傳播到網絡側LTE基站及核心網之間的過程。這一部分性能主要取決于終端類型、協商速率、終端射頻性能以及由此決定的調制方式、網絡給終端分配的時域和頻域資源等因素。

3.2 LTE終端內部數據通路狀態

主要指在LTE終端內部，數據通過轉發等形式進行傳輸的過程。這一部分性能主要取決于CPU性能、是否采用硬件加速數據傳輸、數據包轉發規則、以及使用的內部總線接口規格等因素。采用wifi通信的話，還需要考慮wifi芯片的性能。

3.3測試用筆記本狀態

主要指在筆記本上產生或者到達筆記本 進行處理的數據，在筆記本上進行處理的過程。這一部分性能主要取決于筆記本的硬件性能、業務類型、業務軟件的性能、筆記本的協議棧實現的效率高低，此外還包括LTE終端安裝到筆記本上的驅動程序的工作性能。

3.4網絡側工作狀態

數據從終端發送到網絡側以后，要經過運營商內網及internet網絡的傳輸，最終才能到達對端，在此過程中網絡的拓撲結構、負載程度、路由規則等因素，也會對數據傳輸過程造成影響，從而進一步影響到終端的速率性能表現。

針對以上提到的各個可能影響到終端測試速率性能的環節及因素，在實際測試中我們也需要能夠進行對應的分析方法和工具來確認影響性能的因素到底是哪些。如某個終端極限速率測試通過而網頁速率測試不通過，則問題可能出現在 LTE終端內部通路對HTTP和FTP數據包的處理方式的差異，或者測試用筆記本上FTP工具軟件和瀏覽器的性能差異上；再如某個終端極限速率測試通過，而現網Metrico測試不通過，則可能由于該終端在LTE的射頻等因素導致空口工作狀態不及對比機，或者該終端的測試筆記本性能與對比機的測試筆記本性能有差距。

大致確認了問題可能存在的階段以后，我們再通過抓取各種log來詳細分析，以確定具體的影響因素。常用的log包括，針對空口工作狀態抓取LTE終端芯片的信令、射頻性能等log，如高通芯片的QXDM log等；針對LTE終端內部數據通路抓取wireshark log；針對測試用筆記本可以抓取wireshark log，以及該筆記本內記錄CPU、內存使用狀態的系統log，各個測試用軟件的對應log及狀態顯示。針對網絡側工作狀態，從終端側一般難于抓取，僅能通過空口log以及數據包延時等因素進行推測。

四、總結

針對運營商常用的3種LTE終端速率測試方法：極限速率測試方法、網頁速率測試方法、以及現網Metrico測試方法，本文對比分析了各種測試方法的原理及相關的影響因素，并針對常見的測試問題給出了分析建議，有助于終端廠商提升其產品在對應測試下的表現，給終端用戶帶來更好的用戶體驗。

參 考 文 獻

[1]王海燕，于劍飛，石美憲.LTE終端射頻測試技術分析[J].電信網技術.2011（02）

[2]莫宏波，張琳琳，果敢.LTE終端類型分析及其測試[J].電信網技術.2011（02）