Field Trial主要目的是驗證終端在商業網路環境下的真實行為表現。舉凡終端基本的功能、效能或各營運商特有的應用服務等,都是Field Trial測試的一環。為了提供一個可評估4G TD-LTE終端裝置在戶外效能的實驗環境,BML在交通大學校園建置了一個TD-LTE Outdoor Field Trial實驗網路。此實驗網路主要是在交大資訊服務中心內設有兩個基站,使用的是Band 38 TD-LTE頻段(2.6GHz)。每個基站各自配有一個BBU(Baseband Unit)與兩個不同的RRU(Radio Remote Unit),因此每個基站可再分為兩個Cells,共有四個Cells,一個Cell位於資訊服務中心內,其餘三個Cells分布於Field Trial的戶外實驗環境中。以資訊服務中心為核心點,透過三個戶外天線以每120度往三個方向發射,涵蓋範圍可包含一個小的環狀車用道路作為路測使用。透過此一TD-LTE Outdoor實驗網路除了可以用來評量終端裝置在戶外的效能,也可以更進一步擷取與建立校園環境的通道模型(Channel Model),將此數據資料應用到BML MIMO OTA的環境中,繼而實現Indoor Field Trial的目標。


[圖一]BML TD-LTE Outdoor Field Trial實驗網路示意圖

平台架構

BML TD-LTE Outdoor Field Trial實驗網路主要將其區分成三個TD-LTE Outdoor Cell,由圖一可看出小區涵蓋範圍和小區邊緣。其中叉叉代表沒訊號的點,三角形代表不同cell handover的點,而由線框起來的區域代表小區涵蓋的範圍。為了評估實驗證網路的特性,BML使用到路測軟體及網路分析儀 (Network Analyzer)來對終端裝置以及實驗網路的環境進行評估,透過路測軟體可擷取並紀錄LTE終端air interface (Uu interface)的資訊,包含:RSRP、RSRQ和SNR;通道品質(CQI)與RI;MIMO參數Transmission Mode與目前所使用的Modulation等;另外,路測軟體也能decode 3GPP L3 messages (RRC/NAS);並提供script撰寫做為throughput 或 latency量測使用。搭配GPS與數位地圖,可在量測過程中即時呈現待測裝置的座標位置便於日後幫助研發人員重製問題。另外透過網路分析儀的輔助亦可在路測過程中將無線通道的訊號、多路徑的影響與MIMO參數等資料擷取下來,可看使用的bandwidth、physical cell ID、cyclic prefix length、P-SCH、S-SCH、RSRP、RSRQ、SINR。這些資料不但可以用來評估佈置環境的網路特性及訊號品質,亦能作為通道模擬器的輸入參數,產生對應的通道模型,在MIMO OTA Chamber重建交大校園無線通道環境,期望達到與真實環境相當的準確程度,可以為將來提供TD-LTE Indoor Field Trial實驗網路相關研究之數據參考。

在此實驗網路由內向外可區分極好區(-80dBm)、一般區(-90dBm) 、弱訊號區(-100dBm)及極差區(-110dBm),如圖二的等訊號強度線圖所示可以看到BML Outdoor Field Trial實驗網路在各個位置的訊號強度。透過不同訊號強度的特性來驗證終端裝置的效能表現,例如移動至弱訊號區DUT會不會斷線、至訊號極好區throughput表現是否仍然有異常、從訊號極差區切換至弱訊號區需花多久的時間可以恢復連線等狀況。


[圖二] BML TD-LTE Outdoor Field Trial實驗網路等訊號強度線圖

實驗網路的三個戶外Cells除了可進行屬於同一個eNB間的inter-eNB handover,亦可進行不同eNBs的intra-eNB handover測試,觀看在driving handover的情境下,移動中的待測物是否能順利不斷線地切換。 BML TD-LTE Outdoor Field Trial實驗網路的核心網採用中華電信光纖骨幹直接連結到商用核心網路,讓廠商可以在穩定及真實環境下進行效能測試,也能夠切換成核心網路模擬器來提供更多元化功能來協助廠商進行復雜測試情境之驗證或產品除錯,例如不同MME間的handover測試(如圖三所示)。


[圖三] 不同MME間handover示意圖

應用範圍

目前LTE戶外測試環境測試環境之應用如下:

  • network entry(13)[在無/有加載加擾或靜/動態環境下基本註冊上網路的能力]
  • cell reselection(4)[在無/有加載加擾且同頻小區環境中小區重選能力]
  • 不handover(4)[ 在無/有加載加擾且同小區環境中handover能力]
  • peak data rate test(2)[在單/多測試點UE throughput]
  • state transition and delay test(5)[control plane latency and user plane latency and 動態且無/有加載加擾環境中被page能力]
  • mobile maintenance test(6)[在無/有加載加擾且靜/動態環境下上/下傳大檔案穩定性]
  • multiple UE test(10)[在無/有加載加擾且靜/動態環境且同/異chip條件下, 多UE上/下傳大檔案能力]
  • basic function test(1)[UE進行串流媒體視訊業務的能力]

NSN TDD eNB

  • Band 38
  • Subframe Configuration: 1, 2
  • Special Subframe Configuration: 5, 6, 7
  • MIMO:
    • TXDiv(TM2)
    • Static Open Loop SM (TM3)
    • Dynamic Open Loop SM
    • Closed Loop SM (TM4)
    • Single Stream Beamforming(TM7)