Оказывается, у МегаФона в Питере есть Лаборатория, которая занимается разными интересными вещами — от тестирования новых моделей телефонов еще перед их официальным выходом на рынок до составления требований по скорости отклика сенсорного экрана. Сегодня мы пройдемся по этой Лаборатории, познакомимся с ее обитателями и узнаем много страшных слов:


Ничего не понимаете? Ничего, после прочтения статьи будете!

Если заинтересовались — прошу под кат!

Вообще, зачем сотовому оператору нужна Лаборатория? В первую очередь, такая Лаборатория позволяет снижать затраты на обслуживание, не ухудшая его качество. Каким образом это достигается? Несколькими путями:

1) Тестирование большинства новинок мобильной техники, прежде чем она попадает на полки магазинов. По результатам этого тестирования, во-первых, начинается диалог с производителем, результатом которого является тонкий тюнинг(как правило, программный) радио-части устройства для улучшения его работы в сети. Во-вторых, принимается решение о допуске устройств в собственную розницу Megafon (все эти фирменные магазины).


Тестовая мира для проверки качества камер телефона, входящая в список 250 тестов для любого устройства, продающегося в салунахсалонах Megafon

2) Изучением поддержки устройствами новых функций передачи данных. Дело в том, что производители устройств (аппаратной части) и программ (так называемых прошивок устройств) продают свои решения операторам связи в очень разных конфигурациях: от самых дешевых с минимумом функций, до навороченных, с полной поддержкой всех возможных стандартов связи.

Таким образом, маленький оператор связи где-нибудь в Индонезии покупает недорогое решение, которого ему хватит надолго — потому как большинство его абонентов ходят еще с кнопочными звонилками, а крупный оператор в городе-миллионнике берет решение с поддержкой современных стандартов, иначе не сможет угнаться за гонкой скоростей и обеспечить своим абонентам вменяемое качество работы.

Кроме того, постоянное увеличение скорости — это жизненно необходимый путь в условиях роста количества устройств и увеличения трафика. Дело в том, что полоса пропускания делится на всех абонентов, находящихся в зоне действия. И чем быстрее абонент скачает нужный ему файл, тем быстрее освободит канал, и увеличит скорость для других абонентов.

Панель управления БС(базовой станции). В панели управления можно настроить работу БС с поддерживаемыми протоколами и режимами

Кстати, эту же цель преследует и первое направление работы Лаборатории — чем лучше будет настроено клиентское устройство, тем меньше оно будет мешать соседним устройствам, тем меньше оно будет потреблять емкость сети, и быстрее будет передавать данные, а значит, улучшит качество связи для всех остальных абонентов.

Таким образом, Лаборатория экономит деньги оператора связи, позволяя ему вместо строительства дополнительных базовых станций улучшать устройства и протоколы связи. А экономия денег оператора — это уменьшение скорости роста тарифов для его пользователей.

Что же представляет собой Лаборатория?

Во-первых, это инфраструктура.

Например, три экранированных комнаты для тестирования, в которых можно создать любые условия и комбинации существующих сетей.

Дверь в экранированное помещение. Сами вы капитан.

Много шилд-боксов (это такие же штуки, как комнаты, только маленькие и ставятся на стол).


Шилд-бокс, внутрь помещается тестируемое устройство

Несколько базовых станций: LTE, 3G, 2G.


Радиоголовы БС производства Huawei

Во-вторых, это понимание того, как надо тестировать устройства.

Например, при опросах абонентов в салонах по всей стране выяснилось, что важнее всего для среднего покупателя не объем памяти, и не скорость процессора, и не качество камеры. В те полчаса, которые обычно проходят от входа в магазин до покупки телефона, важнее всего то, насколько плавно работает интерфейс и насколько хорошо сенсор воспринимает нажатия.

Узнать-то это узнали, а как это измерить, непонятно, ведь оценку «ну, норм вроде» производителям не передашь.

Поэтому Лаборатории пришлось разработать с нуля процедуру тестирования сенсора телефона, которая позволила превратить субъективную оценку в количественную — баллы. В процедуре тестируется и маркость поверхности, и отсутствие мертвых зон, быстрота отклика, точность позиционирования и так далее.


Малая часть устройств, побывавших на тестировании

В дальнейшем, эта процедура войдет в глобальный документ по Требованиям оператора к девайсам, посвященный протоколам тестирования и результатам теста, который будет доступен вендорам мобильных устройств — они смогут заранее проводить тесты на своем оборудовании, экономя время. Цикл прохождения всех тестов в Лаборатории составляет от двух недель до месяца, после каждого цикла производителю направляет документ о тестировании, он исправляет недостатки, и вновь отправляет на тестирование. Обычно, таких итераций требуется от 3 до 10, в Лаборатории надеются, что документ сократит это число как минимум в пару раз.

В-третьих, это люди. В процессе работы тут сотрудники приобретают уникальный опыт работы со специфичным железом, который очень ценится — один человек уже ушел работать в Apple, двух других взяли на работу производители оборудования — Nokia и Huawei, еще один сейчас работает в Квалкомм. Компетенция сотрудников позволяет им создавать такие протоколы и документы для тестирования, как был описан выше, которые в итоге помогает всей отрасли мобильной связи. Кроме того, тут работают милашки:


Мария — инженер по тестированию абонентского оборудования

Нас поводили по Лаборатории и рассказали подробнее о том, что в ней есть.

Вот так выглядит одна из экранированных комнат(всего их три).


Комнаты отличаются цветом стен — это «желтая комната»

Не стоит обманываться вполне обычным внешним видом — под слоем чистовой отделки скрывается экранирующая металлическая сетка и специальная штукатурка, которые обеспечивают почти полное экранирование внутреннего пространства комнаты от любых излучений снаружи. В ней не принимается WiFi здания, нельзя поговорить по рации, не работают радио-приемники, не ловятся сотовые сети. Идеальное место для людей, «страдающих» аллергией на радио-излучения. Одна только проблема — сооружение такой комнаты обойдется примерно в $100 000.

Для того чтобы находясь в этой комнате, можно было поговорить по телефону, здесь установлена фемтосота:


Черный блок — фемтосота. Такое устройство при наличии интернета создать сеть оператора где угодно. Для того, чтобы их не увозили на курорты Турции, их снабжают защитой и GPS-трекерами.

Однако, сама по себе, экранированная комната бесполезна — если связи нет, то и тестировать нечего. Для того чтобы в ней можно было создать тестовые условия, в нее вводятся радио-тракты от базовых станций:


В каждой комнате есть 4 ввода, которые можно коммутировать на на любые БС и их комбинации при помощи кросс-панели

Эти выводы подключаются к антеннам, создавая в комнате интимную атмосферу сеть оператора в миниатюре:


Антенны — серые четвертинки цилиндров

Внутри комнаты обычно на доске написана текущая конфигурация, что и куда подключено:


Green lab configuration, inter freq, intra freq, конфеты за апрель… ЧТО?

Спрашиваем, куда делись конфеты за апрель.



Говорят, были в марте. Ок. Вернемся к нашим баранам БС.

Выводы от БС можно подключать не только к комнатам, но и к шилдбоксам:


На шилдбоксе написано, к какой БС он подключен

Шилдбокс — это такая же комната, только в миниатюре. У него также есть несколько вводов для антенн и сами антенны внутри:


В этом боксе три ввода для антенн, а также ввод питания, Ethernet, USB, COM-порта и PS/2

Сами антенны шилдбокса выглядит вот так:


Сетка на антенне нужна для точного расположения ее на тестируемом устройстве, например, когда измеряется диаграмма направленности

Некоторые шилдбоксы совсем маленькие:


Правда, стоят все равно дорого

Если комнаты используются для множественного тестирования(когда на БС вешают сразу десяток-другой устройств, и смотрят, как они переваривают друг друга), тестирования на людях(поговорить, подержать в руках, потестировать скорость интернета при серфинге), и комбинации нескольких разных сетей, то шилд-боксы в основном используют для тестирования и настройки единичных устройств. Вот, например, нагрузочное тестирование CPE Zyxel с LTE-Advanced:


На фото: Александр Джакония (руководитель Лаборатории), Zyxel(роутер). Zyxel слева.

Скачано уже 466 гбит:


Обычно для тестирования просто скачивается какой-нибудь большой файл

А вот выглядит отладка китайскими производителями своего нового WiFi-модема:


На роутер, помещенный в шилд-бокс, залита тестовая прошивка, а сам роутер подключен к компьютеру на котором китайцы колдуют с параметрами через TeamViewer

Из шилдбоксов мы возвращаемся к экранированным комнатам. Сегодня там тестируют iPhone 7 — первый из iPhone на российском рынке, который поддерживает агрегацию трёх несущих. 6S поддерживал только двух.


Для чего это надо? Для увеличения скорости, конечно. Все предыдущие устройства поддерживали агрегацию максимум двух каналов по 20 МГц, что давало теоретический потолок максимальной скорости в 300мбит. В реальности было меньше — около 280. Полоса в 10МГц это примерно 70мбит скорости. Две несущих по 20МГц, плюс третья шириной 10Мгц, получается (70+70)*2+70 = 350мбит. Вот, например, получилось 330мбит:


Если скорость выше 300 мбит — то это уже выше теоретического предела для двух несущих

В общем, как я уже говорил, такая скорость нужна не столько пользователям, сколько оператору — человеку нет особой разницы, скачается фильм за полчаса или за 10 минут, подождать нетрудно, а вот оператору — есть, увеличении скорости позволяет обеспечить связью большее количество абонентов.


Панель управления БС подтверждает рекорд

Выйдем из экранированных комнат и пойдет вдоль толстых коаксиальных кабелей, который выходят из каждой комнаты. Они ведут в отдельное помещение, в котором находится святая святых Лаборатории — базовые станции и радиоголовы. Вот, например, сами БС:


В стойках находятся БС для 3G и LTE

Толстые синие кабели — это тракты от приемников GPS на крыше:


Казалось бы, зачем знать координаты стоящего на месте здания?

GPS используется для точной синхронизации времени на соседних базовых станциях — для синхронизаций ими между собой времени начала приема и передачи. Отсутствие этой синхронизации создает интерференцию и помехи, вплоть до отсутствия связи вообще.

Желтые провода это оптоволокно, CPRI — интерфейс для связи БС и радио-головы(передатчика). А вот и сами передатчики:


Передатчики нового типа, которые могут устанавливаться рядом с антеннами

Система обычно разделена на управляющий модуль БС(на фото выше), передатчик и антенну. В старых системах управляющий модуль и передатчик обычно были в одной стойке, а антенна соединялась с передатчиком длинным-длинным фидерным трактом. В новых системах передатчик, если получается, устанавливается рядом с антенной, а соединяется с антенной коротким трактом. За счет этого экономится длина фидерного тракта, упрощается прокладка, уменьшаются потери, а значит, растет дальность приема/передачи.

Еще бывают микросоты — это когда в одном корпусе и управление, и передатчик, и антенна:


Антенна, правда, отключена, чтобы ее можно было вывести в шилд-бокс

Остается подключить питание, связь, и полноценная сеть готова. Конечно, производительность такой микросоты меньше, чем у обычной, но иногда хватает и ее.

На выходе из радио-голов стоят черные штуки — это аттенюаторы, снижающие мощность сигнала.


Такой аттенюатор снижает мощность сигнала на 10db — в 10 раз.

Комнаты маленькие, а БС мощные, и чтобы не облысеть раньше времени и не перегрузить входные тракты тестируемых устройств, сразу на выходе мощность передатчика снижают.

Аттенюаторы бывают не только маленькими:


Такой аттенюатор снижает мощность сигнала на 30db — в 1000 раз.

Разница в входной и выходной мощности выделяется на нем в виде тепла, поэтому, чем больше номинал, тем больше радиатор. Эти аттенюаторы в первом приближении можно рассматривать как резисторы для электроники.

После аттенюаторов сигнал идет в кросс-панель, на которой можно соединить выходы передатчиков со входами в комнатах или в шилд-боксах:


Кросс-панель, по сути, всего лишь набор разъёмов, соединенных между собой кабелями

Панель позволяет быстро переключать устройства между разными приемниками, не ползая между базовых станций и не трогая их разъёмы лишний раз.

Но кросс-панель, позволяет не только соединить выбранную радио-голову и комнату. Она позволяет включить между ними… еще один аттенюатор. Только не простой:


Это настраиваемый программируемый аттенюатор с управлением

У него есть Ethernet-порт, через который ему можно командовать, на сколько надо снизить уровень сигнала. Это позволяет делать очень сложные схемы тестирования, вроде плавного переключения с одной БС на другую в условиях плохого приема.

Например, это использовалось при отладке технологии переключения абонентского устройства на более свободную соту, пусть даже с худшим сигналом — если текущая сота не справляется с таким количеством абонентов. Звучит довольно просто, но на самом деле — там тысяча и одна тонкость, начиная от настройки порогов этого самого переключения, и алгоритмами расчета загрузок сот(чтобы понять, какой процент абонентов при необходимости надо перебрасывать), заканчивая объяснением телефону, почему ему нельзя вернуться обратно на эту привлекательную близкую соту с сильным сигналом. Такие вещи очень тяжело отладить в реальной сети, а с таким инструментарием — запросто.

Теперь вам понятен смысл объявления на заглавной картинке?



А вот и тот файл с портала в распечатанном виде:


Кстати, полноразмер доступен по клику

В завершении рассказа покажу несколько железных артефактов, что встретились нам в Лаборатории.

Целые коллекции сим-карт:



А вот так выглядит ранний-ранний прототип 3G-модема:



Это только платформа, на которой разные производители могут разрабатывать свои устройства.

В отличие от них, она имеет отладочные интерфейсы:



Правда, иногда такие интерфейсы приходится подключать и к релизным устройствам:



Но чаще всего они тестируются просто так, а потом складываются на полочку:



На этом экскурсию по Лаборатории можно считать законченной. Ирина Крылова, инженер по тестированию абонентского оборудования хихикает и прощается с вами: