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??? 1、引言
?
??? 隨著TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)的日益成熟，業(yè)內(nèi)對TD-SCDMA相關通信測試儀表的關注程度也越來越高。TD-SCDMA測試儀表的成熟程度直接影響到整個TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進一步的成熟、完善[1]。
??? 一致性測試是終端從研發(fā)走向應用的必需過程。對于TD-SCDMA終端一致性測試，3GPP只提供了關于協(xié)議一致性測試的測試例，市場上還沒有相應專用的協(xié)議一致性測試儀表。對于TD-SCDMA終端一致性測試的重要組成部分——RRM（無線資源管理）一致性測試，也沒有相關的測試例可供參考，相應的專用一致性測試儀表在業(yè)內(nèi)仍屬空白，嚴重制約了TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。研發(fā)TD-SCDMA系統(tǒng)的RRM一致性測試儀表，對于眾多設備商以及通信管理部門進行終端測試和認證具有極其重要的意義。
??? 本文將提出一種基于樹表結合表示法（treeandtabularcombined notation，TTCN）[2]的TD-SCDMA系統(tǒng)終端RRM一致性測試系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，該方案的實現(xiàn)將填補TD-SCDMA業(yè)內(nèi)終端RRM一致性測試的空白。
??? 2、協(xié)議一致性測試原理及TTCN
??? TD-SCDMA終端RRM一致性測試可以基于對終端層3信令流程的測量完成，與終端RRC層協(xié)議一致性測試有很多共通之處，由此可以考慮以類似基于TTCN的協(xié)議一致性測試的方法構建RRM一致性測試系統(tǒng)。
??? 一個標準化的協(xié)議并不能確保該協(xié)議和實現(xiàn)之間能夠成功地進行通信。因為協(xié)議標準目前基本上是使用自然語言描述的，實現(xiàn)者對于協(xié)議的不同理解會導致不同的協(xié)議實現(xiàn)，甚至有時會是錯誤的實現(xiàn)。因此需要一種有效的方法來對協(xié)議實現(xiàn)進行判別，這便是“協(xié)議測試”[3]。協(xié)議測試是一種黑盒測試，它依據(jù)協(xié)議標準來控制觀察被測試協(xié)議實現(xiàn)的外部行為，對被測協(xié)議實現(xiàn)進行測試。20世紀90年代，國際標準化組織（ISO）專門制定了一套國際標準——ISO/IEC9646（協(xié)議的一致性測試方法和框架）[4]，它為協(xié)議的一致性測試提供了基本方法和框架，為測試集制定了設計步驟和描述方法，并為測試系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了指導。
??? ISO/IEC9646是一個7層標準，定義了對OSI和ITU協(xié)議實現(xiàn)進行一致性測試的框架和方法，TTCN就是這個標準中的第三部分[5]，即ISO/IEC9646-3。TTCN的前兩個版本都是由ISO開發(fā)和制定的，而TTCN-3是ETSI（歐洲電信標準學會）在2000年發(fā)行的。需要注意的是，以前兩個版本的TTCN都指樹表結合表示法，而在第三版中TTCN代表testingandtest control notation（測試和測試控制表示法）[6]。
??? 3、RRM一致性測試系統(tǒng)結構設計
??? RRM一致性系統(tǒng)包括硬件和軟件系統(tǒng)，其中軟件系統(tǒng)基于TTCN-2設計實現(xiàn)。在軟件系統(tǒng)的設計過程中，測試例的編寫和生成以及軟件的架構設計是其核心內(nèi)容，這方面沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒，是本設計的重點和難點，因此本文重點闡述基于TTCN-2的軟件架構設計。
??? 3.1RRM一致性測試的可執(zhí)行測試套的生成
??? TD-SCDMA終端RRM一致性測試內(nèi)容主要在3GPPTS34.122第8節(jié)中規(guī)定，測試項共31個，包括：空閑模式進程、連接模式下的移動性管理、RRC（無線資源控制）連接控制、測量過程和測量性能要求等方面[7]。根據(jù)這些測試項所需的小區(qū)數(shù)目進行分類，具體如下：
??? （1）1個TDD小區(qū)測試項
??? 終端的傳輸格式組合（TFC）選擇。
??? （2）2個TDD小區(qū)測試項
??? ●切換到同頻TDD小區(qū)；
??? ●切換到異頻TDD小區(qū)；
??? ●RRC重建時延（已知目標小區(qū)的情況）；
??? ●RRC重建時延（未知目標小區(qū)的情況）；
??? ●AWGN（加性高斯白噪聲）傳播條件下的1H事件和1I事件觸發(fā)報告（同頻）；
??? ●AWGN傳播條件下正確報告TDD鄰小區(qū)；
??? ●P-CCPCHRSCP（接收信號碼功率）同頻測量的絕對精度要求；
??? ●P-CCPCHRSCP同頻測量的相對精度要求；
??? ●P-CCPCHRSCP異頻測量的相對精度要求；
??? ●時隙ISCP（干擾信號碼功率）同頻絕對測量精度要求；
??? ●UTRA載波RSSI（接收信號強度指示）的絕對測量精度要求；
??? ●UTRA載波RSSI的相對測量精度要求。
??? （3）3個TDD小區(qū)測試項
??? AWGN傳播條件下的1G事件觸發(fā)報告（同頻）。
??? （4）2個TDD小區(qū)和4個TDD背景小區(qū)測試項
??? ●單載波情形下的TDD/TDD小區(qū)重選；
??? ●多載波情形下的TDD/TDD小區(qū)重選；
??? ●單載波TDD/TDD小區(qū)重選（CELL_FACH上的小區(qū)重選）；
??? ●多載波TDD/TDD小區(qū)重選（CELL_FACH上的小區(qū)重選）；
??? ●單載波TDD/TDD小區(qū)重選（在CELL_PCH上的小區(qū)重選）；
??? ●多載波TDD/TDD小區(qū)重選（在CELL_PCH上的小區(qū)重選）；
??? ●單載波TDD/TDD小區(qū)重選（在URA_PCH上的小區(qū)重選）；
??? ●多載波TDD/TDD小區(qū)重選（在URA_PCH上的小區(qū)重選）。
??? （5）1個GSM小區(qū)和1個TDD小區(qū)測試項
??? ●不同RAT間小區(qū)重選；
??? ●不同RAT間小區(qū)獲取和重選；
??? ●TDD/GSM的切換；
??? ●AWGN傳播條件下正確報告GSM鄰小區(qū)；
??? ●GSM載波RSSI的絕對精度測量要求。
??? （6）1個FDD小區(qū)和1個TDD小區(qū)測試項
??? ●TDD/FDD小區(qū)重選：
●TDD/FDD切換；
??? ●AWGN傳播條件下正確報告FDD鄰小區(qū)；
??? ●CPICHRSCP的絕對測量精度要求。
??? 以3GPPTS34.122中§8.2.2.2的多載波情形下的TDD/TDD小區(qū)重選測試例為例，該測試例主要驗證多載波情形下小區(qū)重選延遲的要求。具體的測試步驟如下：
??? （1）SS使用T1定義的參數(shù)激活小區(qū)1到小區(qū)6，并監(jiān)測小區(qū)1和小區(qū)2中UpPTS時隙的SYNC-UL序列，準備接收來自UE的RRCConnectionRequest消息。
??? （2）UE開機。
??? （3）SS等待，直到UE在小區(qū)1中駐留并發(fā)送RRCConnectionRequest消息。
??? （4）15S后，參數(shù)改變?yōu)門2描述的參數(shù)。
??? （5）SS在UpPTS時隙等待SYNC-UL序列以接收來自UE的RRCConnectionRequest消息。
??? （6）再等待15s，參數(shù)改變?yōu)門1描述的參數(shù)。
??? （7）SS在UpPTS時隙等待SYNC-UL序列，準備接收來自UE的RRCConnectionRequest消息。
??? （8）重復步驟（4）到（7）指定的次數(shù)。
??? 需要注意的是：T1剛開始時為30s.以便UE在未知小區(qū)的情況下有足夠的時間搜索小區(qū)。主小區(qū)共2個，分別是小區(qū)1、小區(qū)2，背景小區(qū)共4個，分別是小區(qū)3、小區(qū)4、小區(qū)5、小區(qū)6（服務小區(qū)在兩個不同頻點上，背景小區(qū)在不同的頻點上各兩個），采用異頻方式。判別通過的條件是：小區(qū)重選延遲應該小于8s；在置信級為95%的情況下，在重復測試期間觀察得到的小區(qū)正確重選概率應該不小于90%。判決的關鍵點是：
??? ●在步驟（3），UE在小區(qū)1響應后，不再在任何其他小區(qū)產(chǎn)生響應；
??? ●在步驟（5），UE應該在8s之內(nèi)在小區(qū)2產(chǎn)生響應；
??? ●在步驟（7），UE應該在8s之內(nèi)在小區(qū)1產(chǎn)生響應。
??? 前兩個要求規(guī)定所有的測試中必須成功至少90%?？梢奟RM一致性測試例是通過類似腳本流程進行描述和測量，這與協(xié)議一致性測試非常類似，在協(xié)議一致性測試中通用的TTCN方式完全可以應用到RRM一致性測試中。
??? 設計基于TTCN構造的RRM測試軟件平臺的第一步就是根據(jù)協(xié)議要求生成可執(zhí)行測試集（executabletestsuite，ETS）。采用TTCN方式為上述每個測試項編寫ATC（抽象測試例）并生成最終的ETS，大致需要經(jīng)歷如下幾個步驟：
??? （1）根據(jù)34.122協(xié)議規(guī)范撰寫測試套的MP文件，即定義了每個測試項的詳細測試步驟。MP文件的編寫需要考慮RRM測試設備與其他設備的級聯(lián)以及RRM測試設備自身的校準需求。
??? （2）利用TTCN-2編輯器，對MP文件以及MP文件采用外部符合ASN.1語法規(guī)范文件定義的數(shù)據(jù)結構進行語法檢查。
??? （3）根據(jù)特定語法規(guī)則，使用TTCN編輯器，實現(xiàn)TTCN到C語言的轉換，測試套中的不同部分被轉換成相應的C代碼。
??? （4）編譯上步生成的C代碼，并將目標文件和設計的適配層庫連接，生成可執(zhí)行測試集。其中，適配層庫用于和系統(tǒng)模擬器（負責實現(xiàn)TD-SCDMA系統(tǒng)中低層協(xié)議棧RLC/MAC/PHY功能和射頻功能）交互?？蓤?zhí)行測試套生成原理如圖1所示。
?? 圖1? 可執(zhí)行測試套生成原理
??? 由圖1可見，為了生成可執(zhí)行測試例，只由TTCN編輯器產(chǎn)生的C代碼是不夠的，因為仍然沒有關于內(nèi)部協(xié)議結構和測試平臺的具體描述。事實上，在MP文件中動態(tài)部分給出的事件被轉換成了函數(shù)調(diào)用，而不是函數(shù)本身。這些函數(shù)，比如收發(fā)消息等通過調(diào)用適配層庫中相應的函數(shù)來完成編碼和解碼等消息的傳遞。在圖1中還可以看到C編輯器首先編譯由TTCN編輯器創(chuàng)建的C代碼，然后和適配層庫一起鏈接目標文件，最后生成可執(zhí)行測試套。盡管利用TTCN編輯器編輯的MP文件到C文件的轉換是獨立于內(nèi)部協(xié)議結構的，但需要說明的是，適配層用的消息格式與對應的TTCN申明部分的消息格式是一致的。如果不一致，轉換到C代碼后，測試套結構類型的定義就不再與適配層相符合。在這種情況下，可執(zhí)行的測試套仍然會產(chǎn)生（即鏈接過程仍然起作用），但由于編譯碼警告，當收發(fā)消息時會發(fā)生錯誤。測試套的靜態(tài)部分，特別是聲明部分永遠都不應該被改變，而動態(tài)行為的改變不重要。通常情況下，正是利用這一點不斷地完善測試例，而不需要一次設計完成RRM所需要的31個測試例。也保證可采用TTCN-2方式設計的測試例不會因為協(xié)議本身小的修改或版本升級而對軟件結構進行大結構性的修改。
??? 通常的適配層對協(xié)議獨立任務是有響應的，因此它可以使ETS能夠讀取配置文件并為各層以及測試套的執(zhí)行創(chuàng)建所需的log文件。其他的協(xié)議獨立任務，比如編譯碼和消息傳遞、計時器處理也由適配層設計和實現(xiàn)。同時適配層的另一個功能是，通過定義相應的PCO（控制觀察點）和SAP（業(yè)務接入點）來定義協(xié)議棧具體的響應，并將協(xié)議棧接收到的ASP的格式轉換為TTCN消息。
??? 3.2RRM一致性測試架構設計
??? RRM一致性測試系統(tǒng)的軟件包含主控軟件、高層協(xié)議棧軟件、低層協(xié)議棧軟件和物理層軟件等，如圖2所示。
??? 圖2? RRM一致性測試系統(tǒng)軟件架構
??? 在圖2給出的軟件結構中，協(xié)議棧軟件通過低層協(xié)議棧中的MAC以及驅動軟件，完成與物理層軟件的交互；通過高層協(xié)議棧中的APP部分和低層協(xié)議棧中的API調(diào)度器完成用戶平面內(nèi)容的交互；通過高層協(xié)議棧中由TTCNMP文件生成的適配和低層協(xié)議棧中的API調(diào)度器完成用戶平面內(nèi)容的交互。
??? 高層協(xié)議棧完成TD-SCDMARNC中RRC、NAS（非接入）部分的功能，其中RRC和NAS采用TTCNMP文件實現(xiàn)，由于RRC、NAS部分采用TTCN的實現(xiàn)方式，致使高層協(xié)議棧部分除了這兩部分內(nèi)容之外還需要其他相關輔助模塊以完成與主控軟件、低層協(xié)議棧之間的正常、完全的交互。低層協(xié)議棧完成TD-SCDMARNC中RABM、PDCP、RLC、MAC等4個部分的功能。這4部分內(nèi)容均是依照協(xié)議實裝實現(xiàn)，其中的MAC實體滿足RRM一致性測試系統(tǒng)中同時支持6個小區(qū)的需求。
??? 基于TTCN-2一致性測試原理來分析RRM測試系統(tǒng)的結構，其主要由兩部分組成：一部分是網(wǎng)絡側（UTRANside），另一部分是終端側（UEside）。如圖3所示。在網(wǎng)絡側，該設計包括了不同的PCO，這些PCO主要是對網(wǎng)絡側的不同層進行配置和管理。
??? 圖3? TD-SCDMA終端RRM一致性測試平臺結構
??? 3.2.1網(wǎng)絡側
??? 基于TTCN一致性測試原理[8]，網(wǎng)絡側包括上測試器、可執(zhí)行測試集和下測試器3個部分。網(wǎng)絡側和終端側利用射頻方式連接。為了模擬實際的射頻通信環(huán)境，可以在網(wǎng)絡側和終端側之間加入高斯白噪聲和利用信道模擬器來模擬實際的信道參數(shù)。其中網(wǎng)絡側可以采用LAN口級聯(lián)WCDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)仿真器等設備以模擬WCDMA和GSM的小區(qū)，這樣可以真實地模擬現(xiàn)網(wǎng)的實際環(huán)境，從而驗證TDD和FDD以及GSM網(wǎng)絡小區(qū)之間的切換等功能。本系統(tǒng)中設計了6個獨立的TDD小區(qū)，并通過級聯(lián)可控制多個WCDMA和GSM小區(qū)。
??? （1）上測試器
??? 上測試器位于測試系統(tǒng)的最高層，是一個分離的模塊。上測試器和可執(zhí)行測試集的通信是通過在MP文件中設計的一些測試步來實現(xiàn)的。上測試器通過AT命令配置和控制IUT（被測實體），對不能自動執(zhí)行的程序，上測試器可以通過設計一個警告箱來請求用戶進行手動處理。上測試器也通過PCO-Ut接收來自ETS的狀態(tài)信息以及測試報告，記錄測試日志并實時地向用戶顯示主要的測試信息（包括關鍵測試步、空口信令交互以及測試結果等）。
??? 上測試器的另一項功能是負責和終端通信，通過PCO-Ut接收來自ETS的終端控制命令（請求原語）[9]，并以一定的原語如AT命令或MMI（入機接口）發(fā)送至終端，同時將終端返回的狀態(tài)信息以確認原語的形式發(fā)送給ETS，從而實現(xiàn)對終端的自動控制。此外，上測試器還可以用于系統(tǒng)校準，提供給用戶一個界面接口。它同時也負責在測試例執(zhí)行過程中調(diào)用可執(zhí)行測試集所需要的參數(shù)列表，這些參數(shù)可由終端生產(chǎn)廠商按照一定的文件格式（XML格式或文本格式）提供。
??? （2）可執(zhí)行測試套
??? 可執(zhí)行測試套是整個測試系統(tǒng)中的核心，所有的控制信息都由它發(fā)出。在本測試系統(tǒng)中，它由NAS層、RRC層和適配層3個部分組成。其中，NAS和RRC都是使用TTCN來實現(xiàn)的，因實現(xiàn)的是構造測試例部分而非NAS及RRC的全部功能，因此大大降低了實現(xiàn)的難度。適配層主要完成TTCN數(shù)據(jù)和C數(shù)據(jù)的相互轉換，使TTCN實現(xiàn)的NAS和RRC可以和系統(tǒng)模擬器實現(xiàn)正常通信。NAS和RRC之間通過PCO-Dc進行交互。RRC通過在PCO-CRLC、PCO-CMAC和PCO-CPHY上發(fā)送控制原語來實現(xiàn)對低層協(xié)議棧各層的配置，并通過PCO-AM、PCO-TM和PCO-UM實現(xiàn)和無線鏈路控制（RLC）層的通信，用于傳遞空口信令和業(yè)務測試數(shù)據(jù)。為了建立和管理RRC連接，在PCO-AM、UM和TM上的測試例和RLC層之間的信息交換依靠RLC層的模式。在NAS連接情況下，基于PCO-Dc的測試例和RRC層之間的信息被交換。ETS利用PCO-Ut實現(xiàn)與上測試器的通信。
??? （3）下測試器
??? 下測試器就是一個系統(tǒng)模擬器，實現(xiàn)了TD-SCDMA空中接口的第一、二層協(xié)議棧，同時具備射頻功能。它由RLC、MAC、PHY實體組成。其中，RLC實體主要的功能包括數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)的糾錯和重傳，加密和解密以及暫停/繼續(xù)功能等；MAC實體主要進行數(shù)據(jù)的傳輸，傳輸格式和傳輸格式組合的選擇，MAC頭的添加以及加密/解密功能；PHY實體主要完成傳輸信道的FEC編/解碼，向上層提供測量及指示，傳輸信道的錯誤檢測，傳輸信道的復用，編碼復合傳輸信道的解復用，速率匹配，編碼復合傳輸信道到物理信道的映射，物理信道的調(diào)制/擴頻與解調(diào)/解擴，頻率和時間的同步，閉環(huán)功率控制等。
??? 3.2.2終端側
??? 終端側主要包括EMMI和IUT兩個部分。EMMI與上測試器相連為了遠程配置和控制IUT。這時，EMMI與網(wǎng)絡側測試系統(tǒng)中的上測試器之間通過AT命令或其他格式命令如MMI等交互，滿足某些測試項要求的對終端自動開關機等需求，從而實現(xiàn)自動化測試。
??? 4、結語
??? 本文提出了基于TTCN方式的TD-SCDMA終端RRM一致性測試平臺的設計和實現(xiàn)方法，其內(nèi)容同時也對協(xié)議一致性測試儀表的開發(fā)有一定的借鑒作用。
??? 目前基于本文設計方案的樣機已進入聯(lián)調(diào)狀態(tài)，即將完成對終端RRM一致性測試中小區(qū)重選測試項的驗證，隨著該樣機的進一步研發(fā)以及相應測試例的持續(xù)編寫，必將對TD-SCDMA終端測試的發(fā)展做出較大的貢獻。
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