無線通訊標準GSM與GPRS已對業界形成了最大的挑戰,亦即不同產業的廠商之間必須達成協同運作、與調整技術規範的目標,這些廠商包括晶片組廠商、平台廠商、行動電話與網路設備製造商、協力廠商與網路業者...
無線通訊標準GSM與GPRS已對業界形成了最大的挑戰,亦即不同產業的廠商之間必須達成協同運作、與調整技術規範的目標,這些廠商包括晶片組廠商、平台廠商、行動電話與網路設備製造商、協力廠商與網路業者。行動通訊業者、網路以及手機廠商為了必須提供更複雜化的產品與服務,來維持本身的可靠度與使用者滿意度,並確保產品品質,跨系統互通性測試(Inter-Operability Testing,IOT)即成為絕對不可或缺的程序。
隨著使用者對於在不同的網路與技術之間,進行連結的漫遊的接受度提升,網路系統也從最先的GSM,經過GSM/GPRS與EDGE-GSM/-GPRS的階段,進而邁向第三代無線系統(3G)與更先進的標準。而隨著新型態的資料應用不斷上市,並且需要運用在高規格功能的資料處理裝置,導致各種行動通訊業者、網路以及手機廠商必須提供更複雜化的產品與服務,來維持本身的可靠度與使用者滿意度,而這樣的趨勢也增加了業者不少沉重的壓力及挑戰。
為因應上述的挑戰並確保產品品質,IOT即成為絕對不可或缺的程序,雖然這是一項複雜且嚴苛的測試。然而,IOT要求每位參與的業者必須在整體系統掌握充份的專業技術,且須有效地將結果與專業技術融入品管程序,因此僅有少數無線通訊廠商能從IOT中獲利。一旦網路設備製造商或行動平台廠商能夠在這方面有優異的表現,在面對其客戶、電信業者、或手機廠商時,將擁有不可輕忽的競爭優勢,亦提升了最終使用者的利益與滿意度。
像是GSM/GPRS此種複雜的系統,確保品質的根本方法就是抱持著凡事並經過縝密之測驗,否則將無法順利運作的信念。因此,廣泛的測試與檢驗是必要之程序,目前業界已發展出許多測試與檢驗的方法來達到優異的系統品質。
隨著新系列或新功能不斷的推出,測試之範圍與深度亦持續擴展。其中前兩個步驟主要是針對研發階段進行驗證與測試,內容為測試單項以及整體群組的功能,例如,通訊協定堆疊中的特定功能層(圖1)。
下一階段則是針對子系統獨立或結合的動作進行測試。例如在GPRS方面,涉及執行路由區域更新程序的功能層,不論是否有持續傳輸封包資料,皆必須檢測。這方面的作業亦是軟體研發的主要階段,若不是在PC模擬環境中執行,就是在限制的硬體系統中進行,例如運用市面上販售的網路模擬器,執行預先設定的測試程序。而不論在PC模擬環境中或是在限制的硬體系統中進行,這兩種方案都能妥善測試企業自行設計的專利型系統或標準化之測試標的。標準化的測試案例是指符合由全球驗證論壇(Global Certification Forum,GCF)或PCS認證審核委員會主辦的測試認證之3GPP規範,並被國際認證制度(Full Type Approval,FTA)所採納之標準。雖然這類測試方法鎖定在特定的作業與環境,因此能達到精準且徹底之檢驗效果,但卻沒有涵蓋各種可能的系統組態,例如網路與行動基地臺,也沒有考慮強固性與耐用度,因此無法檢驗出實際環境中的系統效能。
下一個步驟主要為提高系統層面涵蓋的範圍,即在理想的非模擬環境下測試完整的互動系統。而這也正是IOT所屬的領域,通常是在網路製造商實驗室中透過一套真實的網路進行這類測試。這類網路環境通常很「單純」,因為內含同一家製造商開發的許多子系統,但是在現實的商業網路中通常不是這種狀況。IOT流程為持續進行,包括在主要的軟體研發階段以及之後的開發階段,例如軟體進入穩定運作以及後續維護的階段。根據3GPP的相關標準,IOT範圍涵蓋子系統的互通性 (行動基地臺、存取網路、GSM與GPRS核心網路)。在某些狀況下,須進一步將相關單位納入合作範圍,藉以對於模糊不清之規格進行闡述。
最後同時也是最重要的步驟就是在實際狀況下進行測試,包括運作中的公眾網路,並在主要研發階段後開始進行。手機的實地測試是在實際之狀況下進行,包括干擾、非最佳狀態的網路組態、以及程度不一的訊號衰減等,因此是達成與維持目標品質水準的最終步驟。然而,實地測試對IOT而言有兩項重要的不利影響,第一點是難以維持網路的記錄檔案,以便分析特定問題;第二項則是新開發的功能通常須在數年後才會在網路上實地運作,例如EDGE在內的GPRS Release 99。後者讓手機製造商很難在短時間內透過實地測試來檢驗這些新功能,而跨系統互通測試即成為唯一能在接近最終使用者環境的狀態下進行測試之方法,例如於實際的商業網路下進行測試。然而,即使新功能已問市,「初期」的實地測試,只能夠檢驗出新功能確實能在其他環境中順利運作。
IOT有2個目的,其一在檢驗主要產品研發階段所設計出的功能,另一項則為回歸測試(regre-ssion testing)及殘存錯誤之排除,使代價昂貴的產品回收風險降至最低,包括網路基礎建設與行動基地臺。
前者是透過非正規的作業程序(informal sessions),在功能研發的主要階段重複執行。以往的經驗顯示,在3GPP(Phase 2+、Release 99、EDGE等)制定新功能的初期階段,包括企業內部在模擬環境中進行的回歸測試,或是透過網路模擬環境進行執行的標準化3GPP測試,其可靠度與完善性皆不盡理想,無法證明測試的效力。這種情況在市場領導研發廠商的身上尤其明顯。太過依賴這些測試方法的廠商將導致喪失產品率先問市之優勢。測試作業通常會由平台與網路廠商共同進行。
後者的目標是在主要研發階段後進行正規測試(formal sessions),例如在網路或手機首度問市,以及軟體升級之前。焦點在評估整體品質、校正殘餘的錯誤、以及達到高強固性。這些測試的正規程序在於檢驗一連串預先定義的測試案例,而相關細節皆記錄在測試計畫中。測試案例是由網路廠商所設定,或是根據IOT-Forum論壇制定的標準IOT測試計畫。正規測試通常由手機製造商與基礎建設商共同進行,其結果會列於正式測試報告中,且雙方須遵循保密協議,不得透露報告之內容。此外,亦可與網路業者共同合作,包括初期的評估,或是評估產品是否發展成熟能夠開始接受測試。
測試程序在網路設備商的實驗室中,透過專屬的網路基礎建設進行,並將環境控制在理想狀態下,包括沒有干擾的無線電鏈結(radio link)、無時間先行值(timing advance),以及沒有人為控制的RF訊號衰減。此外,某些IOT測試環境包含人為控制干擾的狀況。安裝在測試網路中的軟體相當先進,內含許多尚未在實際網路中運作的新特色與改良功能。
進行IOT測試的網路業者負責提供監視與除錯工具,例如通訊協定分析器、網路運作與維護中心、無線電鏈結品質的控制等。這類設備加上網路專家的協助,不僅能有效分析出各種問題,而且能完全掌控網路的組態。圖2顯示出整個IOT測試系統,包含作為終端設備(TE)的PC,連結至作為終端配接器(TA)的行動基地臺(MS),一組為TE/TA的「獨立型」手機、存取網路、以及GSM與GPRS核心網路。
IOT主要鎖定無線通訊協定堆疊(GSM/GPRS /EDGE),以及需要與堆疊進行互動的應用層。評斷IOT成敗的主要標準包括:
‧研判個別功能與程序是否符合3GPP標準,包括不同的且持續變化之異常狀況,以及回復能力。
‧行動基地臺在嚴苛的動態測試條件下之穩定度,例如行動力以及人為控制之無線電衰減、高資料流量情況,亦為一種耐力測試。
‧行動基地臺在網路錯誤狀況下的強固性。
‧在理想無線電狀況下的效能,包括資料流量、反應時間、回程傳輸延遲。
‧回溯與前向兼容性(forward-compatibility)。例如在回溯兼容性方面,一隻支援Release 99規格的GSM/GPRS手機,在一個不支援Release 99規格的網路中運作。而前向兼容性的例子則是一組不支援PBCCh/PCCCh頻道的GSM/GPRS手機,在連上PBCCh/PCCCh網路時,還能持續與GSM裝置並存運作,例如語音通話。
由於接受度測試是由網路業者所主導,而且是在認可與採購產品之前的最後一個步驟(手機或網路),因此IOT的責任就落在基礎建設與手機廠商身上。
從技術的角度來看,IOT與接受度測試最主要的差異為何?IOT的焦點在於GSM/GPRS通訊協定堆疊的運作,而接受度測試則涉及產品的每個層面。對於行動基地臺而言,涵蓋面包括使用者應用與功能、人機操作介面,以及手機的各種常見功能,例如待機時間、無線電品質等。此外,接受度測試包含較為複雜的問題,這些問題在網路廠商進行IOT時並沒有涵蓋在內。IOT使用的網路,通常是由單一廠商所提供的許多子系統所構成。一般而言,網路業者的網路通常包含基地臺子系統,以及兩家以上獨立製造商所提供的核心網路。因此雖然相關系統皆已盡可能遵循特定標準,但這種環境仍會對互通性測試形成更高的複雜性。因此,從網路業者的立場來看,在進行一連串複雜的接受度測試之前,IOT是他們最希望採取的作業程序。
跨系統互通測試是品質確保的關鍵環節,其本身之特性與特殊的優勢明顯超越其它程序,使IOT成為檢驗與測試程序中獨特且不可取代的一環。此外,IOT在網路設備製造商建構之實驗室內的實際(但非運作中)網路中進行,並且參與IOT之業者幾乎涵蓋無線通訊市場,包括網路基礎建設廠商、手機製造商、平台廠商、以及網路業者。
最後,IOT之主要目標為測試與檢驗研發階段的新功能,而在普遍缺乏適當能確實評估涵蓋率範圍的環境下,IOT也確實能改進與記錄產品的成熟度,例如手機、網路或升級方案,之後再送交網路業者等客戶進行最終的評估。