Navštívili jsme testovací laboratoř O2 [reportáž]

Jak se budou v praxi chovat navržená technická řešení? Je vhodnější použít komponenty jediného výrobce, nebo se dají kombinovat zařízení různých značek? A kde otestovat nejnovější technologie ještě před tím, než budou nabídnuty k používání zákazníkům? K tomu všemu slouží testovací laboratoř, jež by měla být součástí technologického zázemí každého mobilního operátora. My jsme tentokrát navštívili testovací laboratoř O2 na pražské Brumlovce. 

Kombinovaný stojan základnové stanice Huawei může obsahovat bloky GSM, 3G a LTE

V testovací laboratoři O2 pracuje na stálý úvazek několik specialistů. Často se zde ovšem vyskytují i týmy techniků od dodavatelů při výběrových řízeních či odstraňování problémů dodávaných technologií. Jejich úkolem je navrhnout technické řešení tak, aby v ostrém nasazení vše fungovalo hladce. Pracovníci RAN (Radio Access Network – rádiová přístupová síť) dokáží v laboratoři během krátké doby zprovoznit například nejrychlejší mobilní síť s LTE-A s rychlostí až 300 Mbps, ale mohou také simulovat rušení na prakticky libovolné frekvenci.

2G, 3G i 4G. Všechno musí být sladěno

Nejvíce prostoru v laboratoři zabírají prvky používané na základnových stanicích, tedy BTS (jak se říká vysílačům GSM), NodeB (vysílače pro 3G) a eNodeB (vysílače pro LTE). V praxi se u všech generací lze setkat s produkty dodavatelů Huawei a Nokia, které O2 používá. V laboratoři jsou dále k dispozici všechny síťové prvky, které se v terénu používají. Než se totiž novinka nasadí do sítě, musí se důkladně otestovat, stejně jako například starší technologie po nasazení nového firmware.

Náš průvodce laboratoří Milan Barvíř

„Stává se, že nový firmware prvku vysílače sice přináší některá zlepšení, ale zjistíme, že s ním má problém nějaký typ mobilního telefonu. Pak musíme vymyslet, jak novou funkci nasadit, ale přitom tím negativně neovlivnit mobilní přístroje. Výrobci telefonů i infrastruktury se sice musí řídit 3GPP specifikací, která velmi podrobně popisuje, jak by vše mělo být, nicméně někdy si výrobci infrastruktury a mobilních telefonů nevysvětlují konkrétní body specifikace identicky. V určitých případech je pak nastavení sítě tak, aby vše fungovalo a nalezl se optimální kompromis, doslova alchymií,“ vysvětluje Milan Barvíř, specialista síťové infrastruktury O2 Czech Republic, který nás laboratoří provází.

Výkonové průchozí zátěže, které tlumí signál z vysílačů • Výkonové průchozí zátěže, které tlumí signál z vysílačů • Kontroléry BSC (GSM) a RNC (3G) Huawei • Skutečně mobilní základnová stanice - testovací LTE sestava používaná na testy konfigurací a školení techniků

V laboratoři se testuje také integrace prvků v síti. Musí se ověřit, že například komponenta dodaná společností Huawei zajistí bezproblémové předání hovoru či toku dat na vysílač s prvky Nokia a obráceně, a to mezi všemi sítěmi (2G/GSM, 3G/UMTS, 4G/LTE). Navíc nejde jen o kompatibilitu v rámci sítě O2, ale i o kompatibilitu s prvky sítě T-Mobile, protože v rámci sdílení sítí jsou některé prvky propojené.

GSM kontrolér (BSC) Nokia - technologicky nejstarší prvek sítě • Zdroje 48 V a DC rozvody pro laboratoře • Stojan obsahující LTE eNodeB Nokia. Ve stojanu jsou pouze holé jednotky a výkonové zátěže. Na lokalitách jsou moduly v krytech a můžou být instalovány ve vnitřním i venkovním provedení • Koaxiální kabely, kterými je veden signál vysílačů k řídícímu prvku laboratoře

Síť libovolných parametrů

V laboratoři je možné sestavit libovolnou kombinaci typů vysílačů, která může nastat v reálné síti, a následně na nich testovat. „Klidně bychom si tu mohli postavit i vlastní síť, ale to není cílem laboratoře,“ usmívá se Milan Barvíř. Účelem je mít možnost simulovat chování sítě za jasně a předem definovaných podmínek. Proto jsou všechny prvky propojeny koaxiálními kabely, aby testování nebylo ovlivněno signály zvenčí.

LTE RRU (Radio Remote Unit) – bloky vysílačů LTE, které se montují na stožár přímo k anténám • Koaxiální kabely, kterými je veden signál vysílačů k řídícího prvku laboratoře​ • Děliče a útlumové články - do tohoto bodu se připojují mobilní terminály

Laboratorní testy a měření lze rozdělit do několika skupin:

• Výběrová řízení při pořizování nových technologií: Laboratoř ověřuje, zda technologie odpovídají parametrům 3GPP specifikací, mají deklarovaný výkon, citlivost, odolnost a např. odpovídající hodnoty nežádoucího vyzařování.
• Ověřování nových softwarových upgradů technologií: Stejně jako běžný software, tak i software pro síťové prvky může obsahovat chyby. Laboratoř se snaží případné nedostatky odhalit před tím, než se prvky nasadí do provozu, kde by mohly negativně ovlivnit kvalitu služeb poskytovaných zákazníkům.
• Testování nových funkcionalit: Každá nová funkce musí být důkladně ověřena, zejména pak její možné dopady na kompatibilitu s ostatními prvky sítě, ale i se zařízeními zákazníků. Není výjimkou, že po zapnutí nové funkce mají některé starší typy telefonů různé potíže, které je nutné vyřešit.
• Řešení systémových problémů: Problémy se do laboratoře dostávají mnoha způsoby, počínaje podněty za zákaznické linky, přes oddělení měření kvality sítě a oddělení provozu, optimalizace či jako výsledek jiných testů, které nedopadly dle očekávání. Pracovníci se snaží přenést problém ze „živé“ sítě do laboratoře, aby bylo možné najít a vyřešit příčinu. Při řešení laboratoř úzce spolupracuje s kolegy z optimalizace, konfigurace či provozu sítě. Protože je v laboratoři celé prostředí mezi telefonem a vysílačem pod kontrolou, je možné průběh spojení sledovat, a to počínaje mobilním telefonem, přes interface základnové stanice až po kontrolér, či u datových přenosů až třeba po FTP server. Celá laboratoř je připojená na časový normál a všechny sondy připojené do různých elementů dodají logy s přesnými časovými značkami. Na jejich základě lze ze signalizace zjistit, který element je příčinou problémů, zda se dá vyřešit změnou parametrů, nebo je nutné situaci řešit ve spolupráci s výrobcem telefonu či prvku infrastruktury.
• Testování konfigurací a nastavení: Každá základnová stanice má stovky parametrů, kterými lze fungování sítě měnit. Pro dosažení požadovaných vlastností je možné tyto parametry různě kombinovat. Srovnání, který set parametrů je výhodnější, lze objektivně posoudit jen po provedení testů za naprosto identických podmínek, kterých v reálné síti nelze dosáhnout (např. vlivem odrazů rušení, vytížení sítě apod.)

Důležitý úkol: ztlumit a smíchat signál

Další věc, která je prakticky všudypřítomná, jsou útlumové prvky. Prvky vysílačů jsou vyrobeny tak, aby dodaly co možná nejsilnější signál v rámci povolených standardů. To by ovšem v prostředí laboratoře o rozloze několik desítek čtverečních metrů bylo příliš mnoho. Za každým vysílačem základnové stanice jsou zátěže a útlumové články a koaxiálními kabely jsou přivedeny do zařízení , kterému se říká „interconnection coaxial matrix“. Toto zařízení mísící různé signály a zdroje rušení podle určených požadavků umožňuje připojit 64 vysílačů a úroveň každého z nich dálkově regulovat s dynamikou 90 dB.

Starší typ 3G NodeB Nokia • RNC Nokia • Moduly GSM BTS Nokia • 2G BTS Nokia staršího typu

Následně se signál směšuje podle potřeby, je možné přidat rušení až z šestnácti šumových generátorů. S tím pomáhají generátory různého rádiového šumu a rušení. Nechybí ani starší vysílač digitální televize DVB-T. „Ten se nejvíce využíval před spouštěním vysílačů 4G LTE v pásmu 800 MHz, když jsme analyzovali dopady potenciálních problémů mezi LTE 800 a DVB-T a hledali optimální řešení,“ vysvětluje Milan Barvíř.

Jeden z prvků řídicího systému laboratoře • Jeden ze stojanů centrálního řídicího systému laboratoře (Coaxial Inteconnection Matrix) • Do tohoto bodu jsou připojeny všechny vysílače

Výsledná kombinace signálu a šumů pak míří buď do analyzérů, testovacích telefonů nebo obyčejného mobilu, u kterého je podezření na systémovou chybu. Celý systém je ovládaný z jednoho pracoviště a není problém provádět dlouhodobé testy, kde se předem definují opakující se komplikované situace, se kterými se musí testovaný telefon vypořádat. Testované telefony jsou umístěné ve stíněných boxech, aby se k nim dostal pouze ten signál, který technici potřebují.

Stíněný box s dálkově ovládanými telefony na provádění měřicích úloh • Jednotka s telefony Nokia N95 • Jednotka, ve které jsou telefony a datové karty na provádění měřicích úloh

Test pak vypadá třeba tak, že automatický skript navazuje jeden dlouhý hovor za druhým a během něj „nutí“ provádět v předem definovaných intervalech handover (předání hovoru) mezi prvky sítě 2G značky Nokia, 3G značky Huawei, 3G Nokia, 2G Huawei a každé dvě minuty se navíc přivede rušení. Tato sekvence probíhá automaticky klidně celý víkend. Výsledkem je velké množství dat, po jejichž zpracování lze odhalit i jevy, které se vyskytují sporadicky.

Zařízení na míru

Některé speciální prvky v laboratoři jsou velmi drahé, protože je vyrábí jen několik firem na světě a kupují je pouze operátoři. Například zmiňované zařízení „interconnection coaxial matrix“ si O2 nechalo vyrobit na míru u české firmy a řídicí software si operátor vyvíjí sám. Důvodem je velká rozmanitost řešených problémů a také potřebná flexibilita v úpravách řídicího softwaru, které by se s externím dodavatelem dosahovalo jen obtížně.

Optické kabely pro propojení základnových stanic s infrastrukturou • Generátory, spektrální analyzátory a testery na měření parametrů základnových stanic • Testry a měřící zařízení na měření parametrů a vlastností mobilních terminálů

„Díky tomuto systému je mnohem flexibilnější přestavět konfiguraci laboratoře na řešení jiné úlohy, což zásadně zefektivňuje rychlost. Dostali jsme se také na zlomek ceny, než kdybychom všechno potřebné vybavení nakupovali u renomovaných výrobců. Navíc jsou komponenty vyrobené pro nás na míru mnohem univerzálnější a jejich parametry a vlastnosti více odpovídají našim požadavkům,“ vysvětluje Milan Barvíř.

Stíněný box s bezodrazovým prostředím s ortogonálním anténním systémem pro možnost měření s mobilními telefony a tablety bez možnosti připojení externích antén • Měřicí systém obsahující GSM, 3G a LTE telefony • Osmikanálový dálkové řiditelný útlumový článek

Až tedy někdy uslyšíte během hovoru „padat kovové trubky“, jak někdy zákazníci popisují nechtěné zvuky ve sluchátku, vězte, že právě to je jedna z chyb, které se v laboratoři O2 snaží zamezit. Neostýchejte se tedy v takovém případě kontaktovat infolinku, aby se na problému začalo co nejdřív pracovat. O mnohých chybách se ale ani nedozvíte, protože snahou testovací laboratoře je podchytit všechny negativní jevy ještě dříve, než by je mohli zaznamenat zákazníci.