WiMAX Forum Certified: Instanz für nachgewiesene Zuverlässigkeit Warum WiMAX-Protokolle getestet werden müssen

Gesprächsabbrüche, „Network Busy“-Meldungen und Aussetzer sind Symptome schlechter Interoperation von Mobilfunkgeräten. Die Ursache für solches Geräteverhalten liegt generell an zu laschen Zertifizierungstests – falls solche durchgeführt werden – oder an unzureichenden Interoperabilitätstests vor der Produkteinführung.

Zwar werden Handys und Basisstationen gemäß festgelegten Spezifikationen entwickelt, doch sind letztere oft nicht ganz eindeutig und daher interpretierbar. Daher sind Zertifizierungs- und Interoperabilitätstests erforderlich.

Tests: Herausforderungen und Nutzen bei WiMAX

Wenn Fehler nicht erkannt werden, bevor ein Gerät in ein arbeitendes Netzwerk eingefügt wird, dann leiden die Netzbetreiber. Deren „Goodwill-Kosten“ wegen Kunden, die schlechte Netzabdeckung oder abbrechende Gespräche erleben, sind beträchtlich. Daher müssen so früh wie möglich subtile Implementations-Unterschiede und Software-Fehler im Entwicklungsprozess bzw. auf jeden Fall noch vor der Produkteinführung erkannt und korrigiert werden. Dazu müssen die Unternehmen in ihren Labors ein Prüfumfeld mit ausreichender Testabdeckung zur Verfügung haben, welches es ihnen erlaubt, mit einer optimierten Teststrategie die Entwicklungskosten und die Produkteinführungszeit zu minimieren. Das ist insbesondere wichtig wegen der hohen Kosten von Feldversuchen, mobilen Tests und von Interoperabilitätstests und der damit einhergehenden eingeschränkten Testabdeckung.

Im WiMAX-Sektor erzwingt beispielsweise das Wi- MAX-Forum Interoperabilitätstests für alle verkauften Geräte, indem es die Tests zum Bestandteil des Zertifizierungsprogramms machte. Diese Tests müssen als endgültige Prüfung vor der Zertifizierung erfolgen. Ähnlich wie Interoperabilitätstests sind auch Protokoll-Konformitätstests (PCT) formaler Bestandteil des Zertifizierungsprozesses für WiMAX. Anders als Interoperabilitätstests können Protokoll-Konformitätstests jedoch auch Probleme im Systemverhalten erkennen, denn statt nur ein Symptom – etwa einen Verbindungsabbruch – zu erkennen, gehen sie der Ursache eines Problems nach, z.B. bei einem Fehler in einer Meldung. Protokoll-Konformitätstests verifizieren das Verhalten des Prüfobjekts bei tatsächlich zwischen der mobilen bzw. Teilnehmerstation (Mobile/Subscriber Station, MS/SS) und der Basisstation (BS) übertragenen Meldungen. Die Meldungen werden auf Konformität mit einer speziellen Version des Technologiestandards IEEE 802.16e und Einhaltung des vom WiMax-Forum definierten Systemprofils geprüft.

Protokoll-Konformitätstests können das Format der Protokollmeldungen sowie positives und negatives Verhalten (Zeitabgleich, Meldungssequenz und Systemstatus) des Prüfobjekts (Device Under Test, DUT) prüfen. Sie sind mit kurzen Texterklärungen des Testverfahrens nach Prüfzwecken spezifiziert und kommen vom ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Sie zielen darauf ab, alle von der BS oder der MS/SS über die Luftschnittstelle (R1) verwendeten MAC-Meldungen (Medium Access Control) abzudecken. Aufgrund praktischer Zwänge wie Zeitaufwand und Kosten können nicht alle Elemente aller Meldungen getestet werden. Die optimale Untermenge der an den Labors durchgeführten Tests wird von der Zertifizierungsarbeitsgruppe des WiMAX-Forums bestimmt. Diese Untermenge lässt sich in Funktionsgruppen unterteilen (Tabelle). Das Wi- MAX-Forum unterhält auf der Mitglieder- Website eine vollständige Liste von Testfällen und deren Validierungsstatus (www.wimaxforum.org).

Protokoll-Konformitätstests prüfen jeweils eine Protokollmeldung, einen Protokollmechanismus oder einen System-Timer. Das bedeutet ein sehr feines Testraster und einen beträchtlichen Bedarf an Testfällen bezüglich Protokollkonformität. Für Anbieter, die ihre Produkteinführungszeiten minimieren wollen, sind betriebsinterne automatisierte Tests auf Protokollkonformität unerlässlich. Das ist besonders in den frühen Stadien der Zertifizierung für mobiles WiMAX wichtig, denn hier kann es im Zertifizierungsprogramm einen Geräterückstau geben [1]. Fehler, die erst während der Zertifizierung gefunden werden, führen ohne Spezialausrüstung zu zusätzlichen Kosten für die Beseitigung des Protokollfehlers. Außerdem verzögert sich die Markteinführung, weil das Gerät in einem vom WiMAX-Forum zugelassenen Zertifizierungslabor erneut angemeldet und zertifiziert werden muss.

Prüfungen über die geforderten Tests hinaus

Mit spezieller Testausstattung wie z.B. dem Aeroflex / AT4 wireless T2230/1 AIME Protocol Test System ist es möglich, Prüfungen über die geforderte Protokollzertifizierung hinaus durchzuführen. Das ist für Netzbetreiber unerlässlich, wenn sie Qualitätsservice auf dem Markt anbieten wollen, denn damit können sie die Testabdeckung steigern, indem sie eigene Testscripte schreiben. Dieses Vorgehen ist für andere Techniken wie etwa CDMA recht üblich, wo beispielsweise Netzanbieter KDDI eine Testplattform von Aeroflex für alle Akzeptanztests einsetzt. Labors wie WFDCL im spanischen Malaga arbeiten mit dem T2230/1 CT Protocol Certification Test System, das im Auftrag des WiMAX-Forums für „Protokolltests mit garantiertem Verhalten“ entwickelt wurde. Erreicht wird dies durch sehr strenge Versionskontrolle und rigorose Verfolgung von Validierungs- und Systemfreigaben.

Anwender können Tests exakt so reproduzieren, wie sie in den Validierungslabors des WiMAX-Forums an so genannten „Golden Samples“ durchgeführt wurden. Geräteanbieter können ihre Testausstattung spezifisch anpassen, um verschiedene Zertifizierungs- und erweiterbare Protokolltests durchzuführen, um sicherzustellen, dass ihre Produkte die Zertifizierung beim ersten Durchgang und mit minimalem Kostenaufwand und Zeitverlust bis zur Markteinführung hinter sich bringen.

Testdurchführung: Das „Gegenüber“ wird emuliert

Die vom WiMAX-Forum für die Zertifizierung geforderten Protokoll-Konformitätstests (PCT) für mobiles Wi- MAX stützen sich auf zugelassene Testplattformen wie das im vorhergehenden Abschnitt genannte Testsystem. Zur Prüfung der Konformität einer MS/SS emuliert dieses System eine Basisstation (BSE, Basestation Emulator), während eine mobile Station (MSE, Mobile Station Emulator) emuliert wird, um die BS-Konformität zu prüfen. Wird beispielsweise eine MS/SS getestet, fungiert der PCT-Aufbau als BSE, der als reale, in Betrieb befindliche und an ein reales Netzwerk angeschlossene Basisstation erscheint. Das erlaubt es der MS/SS, sich zu synchronisieren, sich einzuordnen und zu versuchen, eine Verbindung herzustellen. Das PCT-System interagiert mit der MS wie eine echte Basisstation und reagiert auf alle MAC-Managementmeldungen und Verbindungsversuche der Mobilstation, um die in der Testprozedurspezifizierten Anfangsbedingungen herzustellen.

Um ein Gerät zu zertifizieren und die WiMAX-Kennzeichnung verwenden zu dürfen, müssen alle validierten Testfälle der Kategorie A (Referenz in der Statusliste für Zertifizierungsanforderungen des WiMAX-Forums - CRSL) in einem vom WiMAX-Forum zugelassenen Zertifizierungslabor (WFDCL) bestanden worden sein. Letztlich sind Protokoll-Konformitätstests für WiMAX-Systeme unerlässlich für die Minimierung der Zeit bis zur Markteinführung eines Produkts. Sie ermöglichen es dem Hersteller, alle denkbaren Probleme wie Unterschiede in der Implementation sowie Software-Fehler möglichst früh im Entwicklungsprozess zu erkennen und zu korrigieren.