測試儀表在數(shù)據(jù)通信中的作用是什么？有哪些應(yīng)用？

“儀器是認(rèn)識世界的工具。這是相對機(jī)器是改造世界的工具而言，而改造世界是以認(rèn)識世界為基礎(chǔ)的?！眱x器儀表行業(yè)專家王大珩院士曾這樣說。從數(shù)字測試到網(wǎng)絡(luò)測試，再到下一代網(wǎng)絡(luò)測試，數(shù)據(jù)通信測試儀器也隨著網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的革新不斷創(chuàng)新發(fā)展，為通信行業(yè)發(fā)展奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

受益于5G商用化、信息通信以及工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，我國電子測量儀器行業(yè)近年來發(fā)展迅速。數(shù)據(jù)顯示，中國電子測量儀器的市場規(guī)模從2015年的171.5億元增長至2021年的328.2億元，年復(fù)合增長率為11.42%，2022年中國電子測量儀器的市場規(guī)模為346.7億元，預(yù)計2023年將達(dá)到368.5億元。

當(dāng)前，高速率、IPv6+、確定性網(wǎng)絡(luò)、超融合等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用場景對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)測試儀器提出了新需求。在此背景下，國內(nèi)儀器測試廠家也主動擁抱新型技術(shù)，積極參與到未來通信技術(shù)研究與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定工作中，不斷推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品體系融合，提升產(chǎn)品競爭力，為信息通信行業(yè)發(fā)展提供了堅實保障。

產(chǎn)學(xué)研用各方齊聚，共探未來高端信息通信測試儀器儀表及測試技術(shù)的發(fā)展之路。近日，在2023年國內(nèi)首屆信息通信測試儀器儀表產(chǎn)業(yè)技術(shù)峰會上，“信息通信測試儀器儀表驗證評價中心”正式揭牌，標(biāo)志著業(yè)界在儀器儀表新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)跟進(jìn)、高端儀器需求牽引、開發(fā)驗證及能力準(zhǔn)入等環(huán)節(jié)達(dá)成緊密協(xié)作共識，共同建立產(chǎn)業(yè)技術(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)體系，推動以用促研、以研帶產(chǎn)。

會上，中國工程院院士張平將未來信息通信需求測試概括為“智、全、精、快”四個字。他建議未來信息通信測試應(yīng)構(gòu)建需求共識、技術(shù)創(chuàng)新、高效協(xié)同的產(chǎn)業(yè)集群;發(fā)揮國內(nèi)信息通信高端產(chǎn)業(yè)規(guī)模優(yōu)勢，培育儀器儀表的真功夫;產(chǎn)業(yè)高校聯(lián)合，培養(yǎng)儀器科學(xué)與技術(shù)高端人才，攻關(guān)難點堵點，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研正循環(huán)。

眾所周知，產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路不僅需要從宏觀上把握方向，還要從底層技術(shù)上培育發(fā)展新動能。對信息通信測試產(chǎn)業(yè)來說，促進(jìn)測量儀器與前沿科技深度融合、提升傳統(tǒng)儀器的性能、開發(fā)新型測量儀器是關(guān)乎未來發(fā)展之大計。

助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展，前瞻導(dǎo)向技術(shù)。會上，中國電科首席科學(xué)家年夫順在主題分享中，提出了未來智能化儀器的發(fā)展方向。他認(rèn)為未來的智能化儀器應(yīng)具備動態(tài)感知、智慧識別、自動反應(yīng)能力并共享網(wǎng)絡(luò)、共享數(shù)據(jù)、共享算法。

“加快檢測裝備和通信及智能技術(shù)融合，提升產(chǎn)業(yè)鏈韌性和安全水平，對支撐制造強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國、數(shù)字中國建設(shè)具有重要意義。”年夫順這樣說。

作為測試儀器行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，思儀科技致力于毫米波測量、通信測量和基礎(chǔ)測量等電子測試領(lǐng)域前沿技術(shù)的探索和研究，并實現(xiàn)了高端電子測量和元器件等一系列重大技術(shù)突破。會上，中電科思儀科技股份有限公司黨委書記、董事長張紅衛(wèi)深入介紹了測試儀器儀表發(fā)展現(xiàn)狀、未來6G通信技術(shù)的發(fā)展對測試提出了哪些新挑戰(zhàn)以及未來生態(tài)構(gòu)建模式。

跟隨網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，測試儀器也經(jīng)歷了從2G逐步起步、3G部分突破、4G形成體系、5G全面保障到6G協(xié)同創(chuàng)新的跨越式發(fā)展。張紅衛(wèi)表示，在這個過程中，測試儀器借助產(chǎn)業(yè)發(fā)展契機(jī)，研發(fā)能力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)品性能持續(xù)提升，產(chǎn)品種類不斷擴(kuò)大;儀表廠商積極參與5G通信測試規(guī)范的編制工作，并形成了門類齊全、性能先進(jìn)的產(chǎn)品體系。具體來看，通信測試產(chǎn)業(yè)根據(jù)被測對象開發(fā)周期可分為測試與開發(fā)、批量生產(chǎn)、認(rèn)證與驗收、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與維護(hù)四大類應(yīng)用儀表，這構(gòu)成了通信測試產(chǎn)品體系。根據(jù)被測對象類別分為終端測試儀器、基站測試儀器、網(wǎng)絡(luò)測試儀器，形成了三大類儀表布局。

以儀器助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展。針對終端測試，思儀科技推出了覆蓋低頻到毫米波的終端綜合測試儀以及能提供性能卓越的終端研發(fā)、產(chǎn)線、外場測試等整體解決方案。針對基站測試，思儀科技推出了高性能信號發(fā)生器、信號分析儀和綜合測試儀，可應(yīng)用于基站研發(fā)、生產(chǎn)、認(rèn)證、外場等領(lǐng)域，具備多通道、可級聯(lián)、多域解析等特點。針對網(wǎng)絡(luò)測試，為解決5G移動核心網(wǎng)控制面信令和用戶面數(shù)據(jù)的仿真和采集，思儀科技推出了數(shù)通分析儀、網(wǎng)絡(luò)測試儀和誤碼儀。為解決5G光通信產(chǎn)業(yè)鏈中的光發(fā)射、光接收、光電調(diào)制模塊的光功、光衰、光偏振等基本光學(xué)參數(shù)的綜合測試，思儀科技推出了光學(xué)參數(shù)測試儀、光器件測試儀、光譜分析儀等產(chǎn)品。

不止于布局5G，面對6G演進(jìn)發(fā)展的必然趨勢，思儀科技也給出了測試儀器界的“答案”。針對6G通信面臨的通感一體測試、AI性能測試、可見光通信測試、太赫茲大帶寬測試等挑戰(zhàn)，思儀科技積極應(yīng)對，提供關(guān)鍵儀表支撐。其中包括基于大帶寬的6G新技術(shù)驗證硬件平臺、B5G/6G新技術(shù)驗證軟件平臺、6G太赫茲通信測試模塊等。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)包括很多系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備, 可能有數(shù)字傳輸系統(tǒng), 分組交換、DDN、幀中繼、ATM、Internet系統(tǒng)，公用電話交換網(wǎng)、市話電纜線，以及路由器、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋、復(fù)用器、頻帶或基帶調(diào)制解調(diào)器、用戶終端設(shè)備等。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中進(jìn)行系統(tǒng)連接、安裝調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)驗收時，在網(wǎng)絡(luò)建成后的維護(hù)檢查、判斷和排除故障時，都離不開測試儀表。數(shù)據(jù)通信測試儀表主要有通信規(guī)程測試、傳輸差錯測試、傳輸信道測試和接口測試等測試設(shè)備。

一、規(guī)程分析(測試)儀　　數(shù)據(jù)通信是人和計算機(jī)或計算機(jī)和計算機(jī)之間的通信，要實現(xiàn)有效、快速、可靠的通信，就需要有一套通信的規(guī)約，稱之為通信協(xié)議或通信規(guī)程。為此國際上提出了開放系統(tǒng)互連的七層模式，每一層都有其特定的功能，上一層利用下層的功能所提供的服務(wù)。為了使網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備能協(xié)同工作，實現(xiàn)正確有效的通信，就要求它們在整個通信過程中，包括在任何可能發(fā)生的細(xì)節(jié)上都要遵循共同的協(xié)議。因此規(guī)程測試在數(shù)據(jù)通信中是非常重要的。

規(guī)程測試分析儀可能提供的功能概述如下：

⑴. 在線監(jiān)測功能

將規(guī)程測試分析儀跨接在接口處，監(jiān)測兩個方向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，用來監(jiān)視工作狀態(tài)、跟蹤規(guī)程和查找錯誤。

- 接口狀態(tài)監(jiān)測。

- 實時捕獲數(shù)據(jù)到磁盤或緩沖區(qū)，以便進(jìn)一步調(diào)出分析。

- 事件觸發(fā)功能，即當(dāng)所定義的事件發(fā)生時，引起儀表的相應(yīng)動作。

- 過濾功能，用來監(jiān)測符合用戶定義條件的數(shù)據(jù)。

- 實時解碼，將數(shù)據(jù)流按幀以分層方式解碼。

- 統(tǒng)計，包括流量和事件的統(tǒng)計。

⑵. 仿真功能　　要能仿真"用戶"， 測試網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)性能;仿真"網(wǎng)絡(luò)" ，測試用戶設(shè)備的相應(yīng)功能。內(nèi)裝仿真應(yīng)用程序，自動產(chǎn)生相應(yīng)規(guī)程的仿真。能夠自動應(yīng)答查詢，建立和維護(hù)鏈路管理，進(jìn)行流控以及網(wǎng)絡(luò)的建鏈和拆線等。用戶可自行定義規(guī)程的參數(shù)。

當(dāng)仿真時，能使用實時功能，同時顯示仿真和實時狀態(tài)，進(jìn)行各層的譯碼、統(tǒng)計，也可捕獲數(shù)據(jù)。

⑶. 分析功能　　可實時分析統(tǒng)計或事后回送分析，能將分析結(jié)果編輯、列表和打印。

- 按不同的元素，如源地址、目的地址、地址對、協(xié)議等，分析網(wǎng)絡(luò)的傳輸錯誤。

- 從譯碼數(shù)據(jù)狀態(tài)中實時"聚焦放大"，就是選擇與某元素相關(guān)的數(shù)據(jù)流，進(jìn)行詳盡的分析。

- 用戶確認(rèn)的各種狀態(tài)的顯示。

- 帶時間間隔刻度的狀態(tài)圖。

- 明細(xì)表統(tǒng)計。包括幀分布統(tǒng)計、利用率、業(yè)務(wù)流量、差錯等。

⑷. 專家系統(tǒng)　　捕捉按用戶確認(rèn)的事件，按用戶制定的規(guī)則對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，識別事件，分析問題，指出原因，提出解決辦法。一般只有在高檔的規(guī)程分析儀中才具備專家系統(tǒng)。

⑸. 多端口實時監(jiān)測　　用于測試網(wǎng)際聯(lián)接的參數(shù)，如網(wǎng)際間的傳輸時延，路由器的時延，顯示運行狀態(tài)等。

⑹. 過濾功能　　配合監(jiān)測、分析和專家系統(tǒng)，用以篩選出感興趣的數(shù)據(jù)。

⑺. 報表生成和打印功能　　配備規(guī)程測試儀時，如下問題可供參考：

一種型號的規(guī)程測試儀可以測試的規(guī)程是多種的，可適用于分組交換、幀中繼、ATM等廣域網(wǎng)和以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)、FDDI等局域網(wǎng)，ASYNC、SYNC(BSC)、HDLC、SDLC、X.25、FR、ATM、TCP/IP、PPP、SLIP等等，要選擇能支持你系統(tǒng)中所涉及的各種規(guī)程的儀表，用不到的規(guī)程選件可不選購。很多型號的儀表是具有擴(kuò)展功能的，將來需要時可再購買相應(yīng)的模塊和軟件包。

物理接口及其速率要滿足您的需要。

高檔的規(guī)程分析儀功能齊全，價錢也比較高(幾十萬元)，適于配置在省或地區(qū)級維護(hù)中心。在基層維護(hù)單位可裝備一般檔次的儀表，它們也具有監(jiān)視、仿真、捕獲和分析功能，能滿足一般維護(hù)和開通用戶的需要;可由用戶根據(jù)需要進(jìn)行編程;可與維護(hù)中心的高檔規(guī)程分析儀對測;若需要進(jìn)一步分析，可將捕獲的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存，以便事后調(diào)出，再做更完善的工作。很多一般檔次的規(guī)程測試儀是便攜式儀表，價格不高(一般價格在幾萬元)，使用方便，很適于用戶開通和日常維護(hù)中使用。

二、誤碼測試儀　　數(shù)據(jù)電路的質(zhì)量是以差錯率來衡量的。傳輸差錯可分為離散差錯和突發(fā)差錯兩種類型，對不同系統(tǒng)的影響也不一樣?，F(xiàn)在多用反饋重發(fā)差錯控制方法，系統(tǒng)的質(zhì)量是以傳輸效率來衡量的，出現(xiàn)差錯而重發(fā)的次數(shù)越多，則效率越低，離散差錯對傳輸效率的影響要比突發(fā)差錯大。而對那些實時傳輸?shù)南到y(tǒng)有時突發(fā)差錯的影響要更大一些。為此，常用誤碼率、誤字率、誤組率、無差錯秒等從不同的角度對差錯進(jìn)行統(tǒng)計。