WCDMA终端一致性认证测试及其发展
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1、引言
近几年基于WCDMA技术的第三代移动通信系统在欧洲、日本和北美得到了蓬勃发展和广泛商用。其中，欧洲、北美和日本都采用了FDD(频分双工)技术，只是它们采用了不同的频率范围。欧洲采用了上行1.9G、下行2.1G这个频率，被称为WCDMA FDD I；北美采用了上行1.8G和830M、下行1.9G和880M这两段频率，分别被称为WCDMA FDD II和WCDMA FDD V；而日本采用的频段为上行830M下行870M，被称为WCDMA FDD VI。
为了保证第三代移动通信系统的安全以及维护广大移动用户的切身利益，欧洲、北美和日本都对WCDMA终端设备实行了强制性的管制和全面型号认证制度，由第三方测试机构按照各国的法令法规以及网络运营商的认可认证标准对各制造厂商生产的WCDMA移动终端进行安全性测试和一致性认证。随着WCDMA技术的进一步商用，以及各种新技术新业务的不断发展，行业主管部门和网络运营商对终端设备的监管和一致性认证测试提出了越来越高的要求。
2、WCDMA终端的法定要求
电信设备作为电信网的重要组成设施，涉及到电信网络的安全和通信的畅通，直接关系到国家和最终用户的切身利益，世界各国都对这种设备进行了特殊管制。尤其是对有限的无线电资源，各个国家和地区更是将其作为一种关系国计民生的自然资源在加以管制。
2.1 欧洲对WCDMA终端的法定要求
欧洲自2000年开始实施R&TTE导则，GSM终端设备厂商有权设计和生产符合自己利益的产品，同时它也有责任和义务保证投放在欧盟市场的产品能够满足R&TTE导则的法定要求。对于第三代移动通信系统而言，终端要进入市场就必须满足R&TTE导则的法定要求，其中包括无线频谱有效利用、电磁兼容、安全测试和人体辐射测试四个方面，并且每个生产厂商都必须以自我声明的方式来保证投放市场的产品符合有关规定的要求。
对于欧洲FDD I移动终端来说，无线频谱利用的测试要求主要集中在诸如杂散、输出频谱等无线功能测试上面，测试标准是EN 301 908-1和EN 301 908-2，其测试目的就是要保证所使用的设备有效地使用了国家允许的频率。而相应于R&TTE导则3.1(b)条的电磁兼容测试标准为EN 301 489-1/24。此外，为了维护民众和最终用户的安全和利益，安全性测试和对人体辐射的测试也是欧盟各国重点监测的项目，测试标准分别为EN 60950/60951和EN 50360/50361。
政府行业主管部门在法规上除了对认证测试予以要求外，还对它们在市场上的标签给予了很严格的规定。进入欧洲的WCDMA数字移动终端除了完成上述法定要求的测试以后，生产厂商还要向NB(Notified Body)提交测试报告、产品说明以及自我申明等材料，申请CE标记，因为凡是进入欧洲各国的产品都必须粘贴该标记，CE标记后面须加上NB的编号。
2.2 北美对WCDMA终端的法定要求
自GSM移动通信技术在北美发展以来，北美各国也对GSM移动终端实施了强制性的管制，那就是说，GSM/GPRS移动终端必须满足联邦通信委员会FCC对终端管制要求。对于北美第三代移动通信系统的WCDMA FDD II和V终端来说，FCC对其也有强制性的法定要求。这些要求同样包括频谱的有效利用、电磁兼容EMC以及人体辐射SAR等方面的强制性测试要求。此外，产品电气安全性能不是FCC强制性检查的项目，但是在美国，UL安全认证已经得到了市场的广泛认可。
3、WCDMA终端一致性认证测试
各国对WCDMA移动终端产品的法定要求只是针对该产品的频率有效利用和对人的安全性能进行了强制性管制，可是对于该产品会不会对第三代移动通信网络造成危害，会不会对在通信网上使用该产品的最终用户造成利益上的损失，并没有作出严格的规定和测试，而是将这一任务移交到了通信网络的所有者——网络运营商身上。因此在欧洲和北美，这些网络运营商分别成立了自己的联盟：GCF和PTCRB，它们对于各种GSM/GPRS/WCDMA终端产品进行认可认证，这对终端产品的品质和安全起了非常重要的管制作用。
3.1 GCF组织的要求
GCF是全球认可论坛的简称，它主要由世界范围内的网络运营商、众多GSM终端厂商、GSM测试设备生产厂商以及第三方GSM型号认证测试实验室组成。它的程序委员会SG，主要由网络运营商和终端生产厂商组成。SG根据当前GSM/GPRS/UMTS网络技术和业务的发展变化情况，提出新的技术和业务的认可认证要求。该委员会下设秘书处和几个不同工作组，主要有GSM/UTRA工作组(CAG)、应用开发工作组(AEAG)、场测工作组(FTAG)以及Ad-Hoc工作组，这些工作组每三个月举行一次会议。各个工作组的主要任务就是根据GSM SG提出的新技术和新业务的发展需求，以及标准化组织3GPP提出的核心标准和测试标准，针对它们的测试方法、测试工具以及测试平台进行认可认证工作。
(1)GCF对WCDMA终端认证测试要求
要进行WCDMA终端的认证测试，终端厂商首先必须明确该终端支持什么功能和具有什么样的特性，以形成所谓的选项表，然后在3GPP核心标准的基础上，选项表决定了应该选择怎样的GCF CC测试标准，和相应的测试目的、测试方法，并形成测试需求表。与此同时，根据选项表和3GPP测试标准，实验室会制定出一致性评估表，以反映该终端和相应的测试标准之间的一致性程度，当然一致性程度的评估是针对相应测试方法和测试目的的。这几个表格之间的相互关系如图1所示：
图1 WCDMA终端的GCF认证测试技术文档结构
按照选项表和测试需求表的内容和要求，GCF中WCDMA终端认证测试主要包括以下几个方面：
◆一致性测试：该测试反映出终端的行为是否符合3GPP所定义的核心标准和测试标准，以保证各个终端的相互兼容和一致性。
◆现场测试：场测是WCDMA终端的GCF认证不可缺少的一个重要部分，它的实施是确保终端设备能够在实际网络环境下安全使用，它可以从最终用户的角度来验证网络间互通以及一些新的网络业务的性能。
◆应用测试：目前GCF认证中的应用测试包括有MMS、可视电话、IMPS、PoC等等方面的测试，这些应用测试除了MMS的测试外，其它都在认可认证之中。
(2)WCDMA终端认证程序
要进行WCDMA终端的GCF认证，终端厂商首先必须是GCF的成员，然后按照规定的程序和提供相应的文档资料给GCF进行审查。
首先终端厂商必须提供一个自我申明和相应证据，以表明厂商是一个法人实体并且在WCDMA终端的设计、研发和生产上有一套合格的质量管理程序，质量管理程序的证据，一般为第三方认证组织所颁发证书，如IS09000证书等等。
其次，终端厂商必须提供一份申明以自我评估的方式来反映WCDMA终端产品与相关的GCF认证标准的一致性符合状态。这份自我评估状态报告可以是基于终端厂商自己拥有的测试设备所作的测试，也可以是基于具有相应资质的第三方测试实验室所作的一致性测试。
在完成质量保证和一致性评估状态后，终端厂商还要提供该终端的认证状态文档，也就是说终端厂商应该根据产品的一致性测试状态来自我评估该终端产品是否符合相关的GCF标准，并且要提供相应材料予以证明。此外，作为GCF认证的一部分，终端厂商在认证状态文档中应该提供至少五个网络运营商现场测试的相关报告和资料。如果终端支持MMS，那么有关MMS的一致性测试和互操作性测试IOP也需要进行，并提供相应测试报告。
在WCDMA终端的GCF认证过程中，所有材料必须放在一个安全的文件夹中，以便需要溯源、提供证据之用。在收到所有上述材料后，GCF秘书处会审核所有文档材料和认证过程，审查合格后，GCF将在其官方网站上公布已经过认证的产品名称、终端厂商名称以及终端产品的相关信息(如硬软件版本、功能等等)。
3.2 PTCRB组织的要求
随着GSM/GPRS通信技术在北美的迅猛发展，GSM网络的建设和日益扩展，以及GSM网络用户量的爆炸性增长，北美各网络运营商为了维护网络的安全和终端用户利益，对GSM/GPRS数字移动终端提出了越来越高的要求。他们联合各个终端生产厂家以及各个第三方GSM终端测试实验室，组成了一个联盟，称之为PTCRB，专门针对GSM850/1900的网络和终端，根据北美地区GSM网络系统的实际情况，制定相应的一致性测试标准，认可认证终端测试平台和测试方法，并且根据GSM/GPRS通信技术的发展，增强网络功能，开发和认证相应的测试标准。
(1)PTCRB对WCDMA终端认证测试要求
随着第三代移动通信技术在北美的发展，PTCRB对于北美地区的WCDMA FDD II和FDD V有着日益严格的认证要求和申请程序。和GCF对FDD I终端相类似，PTCRB对FDD II和FDD V终端的测试要求主要有几个方面：
◆一致性测试：该测试包括射频测试(测试标准为3GPP TS 34.121)，协议测试(测试标准为3GPP TS 34.123-1)以及RRM的测试，所有的测试项目都列在PTCRB的永久性参考文档NAPRD.03_TC中。
◆应用测试：目前该应用测试只包括MMS的测试，测试内容和GCF的要求差不多。
◆天线性能测试：北美运营商不但关心各个终端的一致性和相互兼容性，而且还关心终端在实际工作状态下天线工作的发射性能以及接受性能，通常称为OTA测试(测试标准为CTIA Test Plan for Mobile Station OTA Performance Revision 2.0)。
(2)WCDMA终端认证程序
FDD II和FDD V的终端要得到PTCRB认证，必须严格按照PTCRB制定的认证程序来进行。首先，终端厂商必须在CTIA的网站上提交PTCRB认证申请，其中文件CITA是PTCRB的行政管理机构，申请中必须包括终端产品的详细信息，比如终端型号、所支持的频段、是否支持MMS、FCC ID以及硬软件版本等等。
其次，终端厂商须在网站上选择进行终端认证测试的第三方实验室，因为PTCRB的认证测试必须在它所认可的实验室里进行测试。同时，厂商要将终端的所有技术资料包括空中接口一致性声明、IMEI安全性声明以及用户手册、终端支持的特征和功能等等上传到PTCRB的数据库，并且提供给测试实验室。
在终端厂商支付完PTCRB认证费用后，测试即可开始进行。测试完后，实验室需将测试报告和测试信息上传到数据库，经CTIA审核后，一般在5个工作日之内CTIA会给出认证的结果和证书。
4、WCDMA终端一致性认证测试的发展策略
和GSM/GPRS终端的一致性认证策略一样，为了保证在全球范围内WCDMA终端的互操作性，以及它们对GSM/GPRS终端的相互兼容，同时为了维护第三代移动通信的网络安全，主要由网络运营商组成的GCF和PTCRB组织对WCDMA终端也采取了一致性认证测试，并且其认证测试也和3GPP的标准发展一样采用了滚动发展的策略。
4.1 一致性认证测试项目的开发
在GCF和PTCRB对WCDMA终端的认证测试过程中，一致性测试项目的开发有一套完整并且很严格的程序。从第三代移动通信开始，为了避免测试设备厂商在测试仪表领域的垄断，和GSM/GPRS测试技术不同的是，3GPP、GCF和PTCRB采用了公平公开的方式来开发一致性协议测试项目，所有测试项目都是基于同一个平台——TTCN，所有测试项目的源代码都是一致的、公开的。
一致性测试项目的开发程序如图2所示。由欧洲ETSI制定出可用的相关核心标准和测试标准之后，经过不同数量的WCDMA终端和测试系统进行多次检验和验证，再提交3GPP的终端工作组进行审批。在审批合格后，测试项目由第三方测试实验室在相应的测试系统上进行验证和认证，再经GCF和PTCRB批准，才能成为GCF和PTCRB认可认证的一致性测试项目。
图2 一致性测试项目开发程序
4.2 一致性测试项目的认证
在WCDMA移动终端的一致性认证测试过程中，测试项目的认可认证是非常重要的一个环节，因为只有经过认可认证的测试项目才能广泛用于各种不同终端的一致性测试，使得各个终端能够相互兼容以及具有互操作性。
测试项目的认可认证工作是针对特定测试系统而言的，因为各个测试仪表厂商在测试系统的开发过程中，尽管所有源代码是公开的，但是他们采用的方式、技术各不相同，硬软件开发能力和水平也参差不齐，因此他们的测试系统在测试项目的开发匹配、进度也不尽相同。一般说来，每个测试项目的认证要经过两个重要阶段，这两个阶段的工作一般都在经过授权的第三方实验室内进行，在一致性测试项目开发出来后的开始阶段，第三方实验室要调试、检验和评估测试系统和测试项目，看其是否满足开发和设计的测试项目的正确条件；在项目开发出来后的最终阶段，还是由第三方实验室进行验证和确认是否已经设计出了正确的测试项目。一致性测试项目的认可认证流程如图3所示。
图3 GCF测试项目认可认证流程
5、结束语
随着移动通信技术的快速发展以及网络业务的日新月异，移动终端的认证已经成为业界普遍关心，并且要求不断发展和更新的一个必不可少的环节。认证能够保证终端对于技术规范的一致性和互操作性，是终端投放市场和维护网络安全的关键环节。同时，新业务新技术的不断发展给终端的认证提出了新的挑战，GCF和PTCRB在认证测试中采用了滚动发展的策略，以适应和满足这些新技术的要求，例如马上要推出的HSDPA认证，今年年底和2006年年初要推出的VT、IMPS和PoC认证等等。
几年以来，我国3G技术的选择一直是世界移动通信领域的热点，其中WCDMA作为一种相对比较成熟的无线接入技术已经在世界上许多国家得到了商用。在最近的几年内，WCDMA技术无疑也将会在我国得到商用，届时针对在我国市场如何进行WCDMA终端的管制将会成为行业主管部门以及网络运营商的重大课题，笔者结合目前欧洲和北美对WCDMA终端的管制情况提出一些看法，仅供参考。
我国针对WCDMA终端的管制也应该分几个层次来进行。首先是行业主管部门对终端的强制性法定要求，主要针对WCDMA终端的安全性能以及它是否有效地使用了国家所规定的频率资源；其次由网络运营商来关心终端是否对网络的安全、最终用户的切身利益造成影响，这就要求网络运营商根据各自网络的特点以及网络业务的发展制定出相应的一致性测试规范，最终实现终端对所有网络的互操作性和相互兼容性。当然在制定和实现这些一致性测试标准和规范时，网络运营商应该鼓励作为认证机构的第三方测试实验室和测试设备厂商积极参与进来，以带动整个行业在实际应用中的不断发展；最后，如果网络运营商要订制WCDMA终端，还要对终端的一些特殊性能进行测试，以适合自己网络特点的要求，其中包括现场测试、应用测试等等。
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