CC BY
8UDC 621.391.8
Andreev R.A., Popova T.S., Fedorov A.S. Hardware-software testing systems overview for devices with Emergency Call
Обзор программно-аппаратных комплексов для проведения испытаний устройств с
поддержкой Emergency Call
Andreev Roman Aleksandrovich,
Senior instructor of Radio Communication and Broadcasting Department, SPbSUT
Popova Tatiana Sergeevna,
Undergraduate Student of Radio Communication and Broadcasting Department, SPbSUT
Fedorov Andrey Sergeevich,
Engineer of Research and Education Center «Wireless Infotelecommunication Networks», SPbSUT Андреев Роман Александрович, Старший преподаватель кафедры радиосвязи и вещания, СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича Попова Татьяна Сергеевна, Студент кафедры радиосвязи и вещания, СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Федоров Андрей Сергеевич, Инженер научно-образовательного центра «Беспроводные инфотелекоммуникационные сети», СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Abstract. Speeding up the response to road traffic accidents can help to avoid many losses associated with both human lives and tangible property. To this end, an automatic road accident warning system was developed, named eCall, operating on the basis of modern communication networks. For its correct and reliable operation, a large number of preliminary tests are required. This article is devoted to hardware and software complexes that allow to carry out these tests. Their overview, requirements, comparative characteristics and possible test schemes are presented.
Keywords: eCall, Emergency Call, eCall, Emergency Call, tests of communication devices, cellular communication, mobile communication.
Аннотация. Ускорение реагирования на дорожно-транспортные проишествия может помочь избежать множества потерь, связанных как с человеческими жизнями, так и с материальным имуществом. С этой целью была разработана система автоматического оповещения о дорожных происшествиях на автотранспорте - eCall, работающая на базе современных сетей связи. Для ее корректной и надежной работы требуется большое количество предварительно проведенных испытаний. Данная статья посвящена программно-аппаратным комплексам, позволяющим провести эти испытания. Представлен их обзор, предъявляемые требования, сравнительная характеристика и возможные схемы проведения испытаний.
Ключевые слова: eCall, Emergency Call, ЭРА-ГЛОНАСС, испытания средств связи, сотовая связь, мобильная связь.
DOI 10.54092/25421085_2022_5_64
Рецензент: Сагитов Рамиль Фаргатович, кандидат технических наук, доцент, заместитель директора по научной работе в ООО «Научно-исследовательский и проектный институт
экологических проблем», г. Оренбург
Испытания бортовых систем экстренного реагирования еСа11/ЭРА-ГЛОНАСС связаны с решением множества задач, и поэтому решение для испытаний должно удовлетворять следующему минимальному набору требований и функциональных возможностей:
- проверка соответствия блока интерфейса пользователя (БИП) стандартам еСа11/ ЭРА-ГЛОНАСС;
- соответствие СЕЫ/ЕТБ! для еСа11 и ГОСТ Р 33467-2015 для функционального тестирования устройств ЭРА-ГЛОНАСС [1];
- проверка способности модема БИП инициировать аварийный вызов (в автоматическом режиме и вручную) и устанавливать метку еСа11 или ЭРА-ГЛОНАСС;
- корректная отправка минимального набора данных (МНД);
- установка соединения с центром обработки вызовов и координации экстренных служб (ЦОВ) в режиме двусторонней голосовой связи;
- ведение лог-файлов выполнения регистрации и контроля, подтверждения приема или неподтверждения приема, таймеров для поиска и устранения неисправностей;
- опциональный контроль качества аудиосигнала голосового соединения;
- передача минимального набора данных (МНД) посредством SMS-сообщений;
- передача расширенного набора данных, включающего дополнительные сведения об аварии и техническом состоянии транспортного средства.
Есть два типа тестирования оконечных устройств: в сигнальном и несигнальном режиме. Несигнальный режим означает использование устройства в качестве векторного генератора с эмуляцией всей частотной сети согласно требованиям, предъявляемым к физическим параметрам сигнала. В то время как под тестированием в сигнальном режиме подразумевают эмуляцию сети сотовой связи с полной поддержкой уровней L1, L2 и L3. В рамках данной статьи будут рассмотрены варианты проведения именно сигнального тестирования. На рисунке 1 представлен вариант функциональной схемы проведения сигнального тестирования оконечных устройств, поддерживающих работу в системах eCall и ЭРА-ГЛОНАСС.
Рисунок 1. Функциональная схема проведения сигнального тестирования оконечных
устройств
На сегодняшний день крупнейшими производителями решений для испытаний занимаются компании Keysight (Agilent) Technologies и Rohde&Schwarz. Сравнительная характеристика установок для тестирования средств беспроводной связи (далее -установки) от данных компаний представлена в таблице 1. Далее будут рассмотрены архитектуры проведения измерений с использованием каждой из установок [2] [3] [4].
Таблица 1
Сравнительная характеристика установок для тестирования средств беспроводной
связи
Параметр E7515A UXM Agilent 8960 (E5515C) CMW500
Компания Keysight Technologies Keysight Technologies Rohde&Schwarz
Поддерживаемые стандарты GSM, UMTS, LTE, 5G NR GSM, UMTS GSM, UMTS, LTE, 5G NR
Количество ВЧ выходов 2-4 2 2-4
Поддержка аудиокодеков (да/нет) Требуется подключение внешнего устройства нет есть
Интерфейсы управления устройством Ethernet GPIB Ethernet GPIB
Программное обеспечение (есть/нет) есть есть есть
Поддержка MIMO 8x4 нет 4x4, 8x2
Габариты, мм 305x435x445 630x430x240 465.1x197.3x517.0
Масса, кг < 36 кг 31,8 18
Цена, млн р Около 70 Около 3 Около 40
Испытательный стенд на основе UXM
В приведенном на рисунке 2 варианте архитектуры решения для испытаний оборудования на соответствие стандартам систем eCall/ЭРА-ГЛОНАСС в качестве комплекса для тестирования средств беспроводной связи выступает E7515A UXM производства компании Keysight Technologies.
ГНСС Автомобиль Сотовая сеть ЦОВ
Генератор сигналов N51728 Комплекс для ПО по имитации
серии ЕХй тестирования средств цод Е6951А Р5ДР
беспроводной связи Е7515А иХМ
Рисунок 2. Архитектура испытательного стенда на основе UXM E7515A
UXM представляет собой измерительный комплекс с интегрированным функционалом по проведению расширенного набора тестов, предназначенный для проверки функциональных возможностей и правильности принятых конструкторских решений при проектировании радиотехнических систем стандарта 4G и последующих поколений.
В тестовой среде генератор сигналов N5172B серии EXG формирует координаты ГНСС, имитируя передаваемые в реальных условиях сигналы спутниковой системы. Отдельный тестируемый БИП выступает в роли транспортного средства, а комплекс UXM используется для имитации сотовой сети по образу реальных сетей мобильной связи. Программное обеспечение E6951A службы экстренных вызовов PSAP, имитирующее передачу аварийного вызова в ЦОВ, может быть запущено непосредственно на UXM или на отдельном ПК. Оно используется для декодирования минимального набора данных и ответа БИП.
В рамках испытательной среды eCall эмулятор PSAP E6951A выполняет следующие функции:
- Управление измерительным комплексом для имитации сотовой сети и генератором сигналов для формирования координат ГНСС;
- Имитация ЦОВ для реагирования на тестируемый модем и декодирования МНД;
- Проверка возможности модема инициировать экстренный вызов, отправлять необработанные данные МНД и устанавливать голосовое соединение с ЦОВ.
В целом, измерительный комплекс E7515A UXM удовлетворяет обозначенным выше требованиям, но в тоже время является достаточно дорогим оборудованием, поэтому имеет смысл в качестве более экономичного варианта можно рассмотреть комплекс E5515C (Agilent 8960), также от компании Keysight Technologies.
Испытательный стенд на основе E5515C (8960)
В приведенном на рисунке 3 варианте архитектуры решения для испытаний оборудования на соответствие стандартам систем eCall/ЭРА-ГЛОНАСС в качестве комплекса для тестирования средств беспроводной связи выступает Agilent E5515C (8960) производства компании Keysight Technologies. В этом случае программное обеспечение E6951A PSAP может быть запущено только на отдельном дисплее.
ГНСС Автомобиль Сотовая сеть ЦОВ
Генератор сигналов N5172B Комплекс для пд п0 имитации
серии EXG тестирования средств цов Е6951А PSAP
беспроводной связи Е5515С (Agilent 8960)
Рисунок 3. Архитектура испытательного стенда на основе Agilent E5515C (8960)
В отличие от UXM, данный комплекс работает только со стандартами GSM и UMTS, однако его функционала достаточно для тестирования модемов, работающих в системе eCall/ЭРА-ГЛОНАСС.
Далее рассмотрим испытательный стенд на основе установки компании Rohde&Schwarz.
Испытательный стенд на основе CMW500
Архитектура решения с использованием радиокоммуникационного тестера CMW500 представлена на рисунке 4. Данный прибор поддерживает функционал тестирования систем, работающих с СЭР eCall, обеспечивает возможность проведения испытаний оконечных устройств в сигнальном и несигнальном режиме стандартов второго, третьего, четвертого и пятого поколений сотовой связи, а также Wi-Fi и Bluetooth.
Рисунок 4. Архитектура испытательного стенда на основе CMW500
При выборе данного решения необходимо использовать ПО по иммитации ЦОВ CMWrun - готовое к использованию программное обеспечение автоматизации для конфигурации тестовых последовательностей с помощью дистанционного управления для всех поддерживаемых семейством CMW стандартов.
В качестве генератора сигналов можно использовать векторный генератор сигналов SMBV100A, поддерживающий различные стандарты беспроводной связи. Он играет роль источника сигналов ГНСС и формирует ГНСС сигналы для системы ЭРА-ГЛОНАСС.
Тестер CMW моделирует работу сотовых сетей и выделяет ячейку сети 2G или 3G. Голосовое соединение и передача сигналов по сети GSM или UMTS осуществляется через ВЧ соединение с БИП. Генератор формирует сигналы ГНСС, например, ГЛОНАСС и/или GPS, которые БИП использует для определения местоположения. Программное обеспечение CMWrun, установленное на внешнем ПК, моделирует работу ЦОВ, задает
необходимые параметры для системы ЭРА-ГЛОНАСС на тестере CMW, и полностью управляет работой тестера CMW. Протокол системы ЭРА-ГЛОНАСС и передача МНД осуществляется через голосовое соединение между тестером CMW и БИП. Испытания прямого подключения проводятся между моделируемым на внешнем ПК ЦОВ и испытуемой БИП.
Таким образом, можно сделать вывод, что на рынке обеспечивается достаточно широкий выбор измерительного оборудования для тестирования функционала системы Emergency Call, причем решения можно подобрать как исходя из выделенного бюджета, так и из необходимости решения сторонних задач, например тестирования систем связи иных беспроводных стандартов.
Работа выполнена в рамках прикладных научных исследований СПбГУТ, регистрационный номер 122020100465-3 от 01.02.2022 в ЕГИСУ НИОКТР.
References
1. ГОСТ 33467-2015. Глобальная навигационная спутниковая система. СИСТЕМА ЭКСТРЕННОГО РЕАГИРОВАНИЯ ПРИ АВАРИЯХ. Методы функционального тестирования устройства/системы вызова экстренных оперативных служб и протоколов передачи данных
2. Keysight Technologies Решение для испытаний на соответствие стандартам систем экстренного реагирования eCall/ЭРА-ГЛОНАСС E6950A
3. ERA-GLONASS Conformance and Performance Testing / Bernhard Schulz -Rohde & Schwarz, 2018. - 71 с.
4. E7515B UXM 5G Wireless Test Platform. URL: https://www.keysight.com/ru/ru/product/E7515B/uxm-5g-wireless-test-platform.html
