手机开发过程中测试系统及装置的运用

摘要：本文针对手机开发过程中的测试系统和相应的装置进行分析。在介绍普通手机的设计方案后后，本文主要讨论了测试的各种类型以及相应的系统组成。通过这样深入详细的专业介绍，为广大手机开发者和测试人员提供了一个良好的技术参考。

关键词：测试系统；射频；电性能；一致性

前言

现代社会里，人们在繁忙的学习和工作之余，手机已经成为大多数人们日常工作和生活中不可缺少的通讯工具，且普及率仍在持续增长。移动电话已经发展成为综合了语音和数据功能的复杂移动设备，因此要求在开发过程中执行广泛的高效的测试，实现快速上市的目标，本文详细介绍在无线设备开发中的七种类型测试，以及如何将结合起来形成一个完整的开发测试解决方案的方法。

移动电话已经发展成为综合了语音和数据功能的复杂移动设备，因此要求在开发过程中执行广泛的高效的测试，实现快速上市并且售后翻修率较低的目标，以便在全球市场的竞争中立于不败之地，实际的销售和市场开发证明，上市前能够比较好的经过测试过程的手机比同样未经过测试的手机实际翻修率低10 个百分点以上，因此比较过硬的测试手段和测试装置对于手机厂商和相关设计公司来讲至关重要。未来的手机设计方案越来越趋向于功能复杂化和人性化，典型的例子如下图所示：

图1 典型手机的设计方案框图

测试类型介绍

目前在无线设备（主要指手机）开发中的测试通常可以分成以下七种类型：
● 基本功能测试：收发IP数据，用户常用功能和有限的检查；
● 规格测试:根据规格要求进行测试和测量；
● 回归测试:对修改版进行基本功能和规格验证；
● 全操作范围功能性测试:在各种网络条件下进行全面的功能性检查
● 意外情形下的功能性测试:非法参数值和特殊事件序列；
● 互通性测试(IOT):验证多种网络下的互通性；

图2 手机常规测试项目及分类

上图所列出的测试类型1、2和3是最常做的几类测试，在每个新版软件或硬件的开发过程中这些测试几乎是连续完成的。类型4和5的测试在开发过程中是偶尔做一下的，通常针对变化较大的改版，在整个生命周期内只做几次。类型6和7 的测试很少做，一般安排在产品开发的最后阶段，在整个开发过程中只做1 到2 次。

为了缩短开发时间，加速产品的上市，必须用多种测试技术验证设备的性能，依靠测试系统和测试装置的力量优化测试效率是非常重要的。为了帮助用户作出明智的测试决策，本文将详细论述每个测试单元的功能。

手机测试系统

手机测试系统通常由多台设备组成，包括射频电性能测试、基带测试（包括音频、电流）、配件测试（旅充、耳机、数据线等）以及结构测试（密封性、翻折、手感、跌落、耐疲劳性等）。虽然它们都不是便携的，但它们能够提供广泛的功能(请参考图1)。这些系统能够为无线设备提供一致性、互通性、意外情形和全操作范围的测试。虽然这些系统的参量功能很少(只有满足规定技术标准所需的参量)，但它们能够执行这些标准定义了的测试用例，并能提供网络仿真。由于这些测试系统相当复杂，只有具备了专业知识，才能用好这些系统的全部功能，因此也使它们更适用于那些很少做的测试。以下是常规的手机新产品试验框图（本文中的测试部分偏重于射频电性能测试方面）：

图3手机常规试验项目流程框图

一致性和意外情形测试

一致性测试系统是指这样的系统，它的认证体要求设备制造商测试它们的设备以证实该设备能工作于网络。不同的技术和地区有稍许的不同，例如，CDMA 的控制过程主要是由运营商主导的，而GSM 则由美国的PRCRB(PCS类型认证审核委员会) 和其它地区的GCF(全球认证论坛)管理。对于GSM、GPRS和EGPRS 来说，每个设备都被要求通过DGPP TS 51.010-1文件包含的测试用例。有少量测试用例与设备的射频性能有关，但绝大多数(上千个)测试用例与从层1到本地服务的协议性能有关(图3)。

一致性测试可以确认移动设备的可操作性，但它们并不测试互通性，因此需要使用网络仿真系统。一致性系统不测试设备的用户经验性能、用户接口、数据应用性能和电池寿命等等。虽然这种附加的测试不是标准所要求的，但以客户和运营商为表现形式的市场压力经常激发制造商开发这种类型的测试。由于这种测试没有标准化，而且对制造商和设备来说常常是唯一的，因此测试装置的灵活性和易用性并不十分突出。

一致性系统不仅是认证所必需的，它对开发测试来说也是非常有价值，比如意外情形下的功能性测试。测试系统使用一个软件程序测试用例，它根据某个特殊条件(例如用于GSM的TS51.010-1)仿真网络运行。可以用高级语言完成测试用例的设置，因此允许为意外情形全面地决定参数和消息。

互通性和全操作范围测试

互通性测试(IOT)系统提供与一致性系统相同的网络仿真条件，但相对标准规定的仿真条件，它使用不同的用户接口来进行实际网络操作的复制。Anite SAS系统允许移动设备在任何网络配置中通信，在实验室条件下最多可达8 个基站(表1)。

表1 Anite SAS系统相关测试性能表


PC 控制器运行网络仿真软件，并控制基站的仿真器(本例中是Agilent8960测试装置)。在测试过程中通过正常的射频接口建立与移动设备的这些互动可以避免不必要的干扰，并提供测试的可控制性。在测试端到端通信时，PC可以连到万维网上，并允许将数据发送到移动设备(图4)。

图4 服务协议性能示意框图

图5 采用上位PC控制器针对手机测试设备进行控制的示意图

Anite SAS系统采用图形用户界面(GUI)按要求对每个单元进行配置。它采用数字盒输入单元识别号等数字；或鼠标驱动选择菜单选择性能，比如频率选择。也可以通过从现场试验用诊断性移动设备处下载记录文件进行配置。该配置促成了全操作范围的功能性测试。

与一致性系统不同，IOT系统提供用户经验性能的全面测试，不过由于系统软件接口的带宽有限，数据吞吐量一般是不可测的。这也是测试装置的价值所在。虽然它没有IOT系统的丰富网络功能，但它具备扩展网络功能和真实的数据吞吐能力。

测试装置

测试装置是集成了参量功能的基站模拟器，能为设备开发提供功能和硬件测试。增加了增强信令能力的测试装置能够扩展测试用户经验性能，特别是收发IP数据能力。与系统相比，测试装置的协议和网络功能较弱些，但将它的功能整合进顶级平台模拟器后，可以向用户提供完全不同的使用模型和经验。现场值、参数和事件序列被封装进测试装置的功能中，通过访问改变一些参数值，就能使电话模拟网络上的各种操作。

基本功能性测试、规格测试和回归测试

今天的电话需要在极端数据条件下进行测试，以验证它们的数据吞吐能力、高效地管理丢失数据包能力、在有数据的情况下提供SMS 等应用的能力以及在延时环境(信号时延)中完成基本呼叫处理的能力。同时，现在的电话都具有实时操作系统、嵌入式应用和网络应用，它们需要通过许多条件下的测试验证。高效的测试需要与因特网、FTP 服务器相连的实时网络模拟、覆盖网络和设备活动、异步网络和设备活动以及控制网络的某些方面(即网络模拟器)。

Agilent 8960 测试装置可以看作是一个“盒中网络”，非常适合用来测试用户经验性能，特别是与数据吞吐量相关的那些性能。该装置还有其它一些优势，如能够在协议测试中同时进行扩展参量测试，并且回归测试时具有相当大的灵活性和可用性。有了测试装置后，无线开发人员就能轻松验证如下方面的设备能力：
● 设备下载和执行Java程序的能力
● 设备接收视频和静态相片互连网数据的能力
● 在有照相功能的电话上发送相片的功能
● 设备的万维网浏览功能
● 设备与网关和实际万维网站点的兼容性
● USB、蓝牙和WiFi等设备接口的工作
● 设备上的应用软件
● 在执行用户经验功能时的电池寿命
● 在功能性测试时设备中出现的伪干扰和射频干扰
● 完整的规格验证

结 论

手机网络测试装置非常适合那些经常做但只需少量扩展网络功能的测试类型。换句话说，那些要求全面网络功能但不经常做的测试类型非常适合测试系统。虽然测试系统和测试装置各自都有很强的功能，但只有将它们结合起来才能形成一个完整的开发测试解决方案。随着手机发展的日新月异，相信越来越多的先进测试装置会用在新一代3G 手机的研发和生产中，将会给未来的便携式通信工具带来革命性的冲击。