TD-SCDMA移動(dòng)終端協(xié)議一致性測(cè)試研究

田兵，李盤(pán)林，陳吉力，豐勇


（重慶郵電學(xué)院移動(dòng)通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400065）



　　摘　要：根據(jù)我國(guó)基于TD－SCDMA技術(shù)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略，提出TD－SCDMA移動(dòng)終端協(xié)議一致性測(cè)試技術(shù)的研究。著重介紹了一致性測(cè)試的原理，TD－SCDMA移動(dòng)終端協(xié)議一致性測(cè)試的方法，測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，抽象測(cè)試集的生成。通過(guò)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究，可為T(mén)D－SCDMA移動(dòng)終端設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)的、實(shí)用的協(xié)議一致性測(cè)試方法和工具，以解決接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)產(chǎn)生的協(xié)議非一致性問(wèn)題。


　　關(guān)鍵詞：TD－SCDMA系統(tǒng)；一致性測(cè)試；被測(cè)協(xié)議實(shí)現(xiàn)；抽象測(cè)試集；可執(zhí)行測(cè)試集


0　引　言


　　近年來(lái)，一致性測(cè)試是國(guó)際上非常關(guān)注的、也是發(fā)展較快的一個(gè)研究領(lǐng)域。所謂一致性測(cè)試就是驗(yàn)證協(xié)議實(shí)現(xiàn)與相應(yīng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的一致性。一致性測(cè)試只關(guān)心協(xié)議實(shí)現(xiàn)呈現(xiàn)于外部的性能。在多個(gè)廠家進(jìn)行設(shè)備互聯(lián)時(shí)，通過(guò)一致性測(cè)試會(huì)提高人們對(duì)設(shè)備（協(xié)議實(shí)現(xiàn)）符合相應(yīng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的置信程度，提高相同標(biāo)準(zhǔn)不同實(shí)現(xiàn)之間互聯(lián)的概率。時(shí)分同步碼分多址（TD－SCDMA：Time－DivisionSynchronousCode－Division－Multiple－Access）是第三代移動(dòng)通信技術(shù)主流標(biāo)準(zhǔn)之一。根據(jù)我國(guó)基于TD－SCDMA技術(shù)的第三代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略，盡快開(kāi)通　　以GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的TD－SCDMA試驗(yàn)系統(tǒng)（重點(diǎn)研制和開(kāi)發(fā)基站和TD－SCDMA移動(dòng)終端），迫切需要相應(yīng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的制定以及測(cè)試設(shè)備的研制和開(kāi)發(fā)，其中，解決TD－SCDMA移動(dòng)終端設(shè)備協(xié)議非一致性問(wèn)題將成為整個(gè)系統(tǒng)演進(jìn)過(guò)程中一個(gè)不可忽略的因素。因此，積極開(kāi)展TD－SCDMA移動(dòng)終端一致性測(cè)試技術(shù)的研究，提供標(biāo)準(zhǔn)的、實(shí)用的一致性測(cè)試方法和工具，以準(zhǔn)確地驗(yàn)證移動(dòng)終端設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)、信令和性能要求具有重要意義。


1　一致性測(cè)試的原理


　　協(xié)議一致性測(cè)試實(shí)質(zhì)上是利用一組測(cè)試序列，在一定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，對(duì)被測(cè)協(xié)議實(shí)現(xiàn)（IUT）進(jìn)行黑盒測(cè)試，通過(guò)比較IUT的實(shí)際輸出與預(yù)期輸出的異同，判定IUT在多大程度上與協(xié)議描述相一致，確立通過(guò)一致性測(cè)試的IUT在互聯(lián)時(shí)成功率的高低。根據(jù)一致性測(cè)試方法論的規(guī)定，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)包括3部分：抽象測(cè)試集（ATS）、協(xié)議實(shí)現(xiàn)一致性說(shuō)明（PICS）和協(xié)議實(shí)施附加信息（PIXIT）�？蓤�(zhí)行測(cè)試集（ETS）在以上3部分的基礎(chǔ)上生成。圖1給出了一致性測(cè)試的過(guò)程和原理。





　　來(lái)自于規(guī)范，是描述測(cè)試過(guò)程的文本。每個(gè)ATS規(guī)定某一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的測(cè)試目的、測(cè)試內(nèi)容和步驟，所以ATS的形成決定了測(cè)試的質(zhì)量。PICS說(shuō)明實(shí)施的要求、能力及選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)的情況；PIXIT提供測(cè)試時(shí)必須標(biāo)明的協(xié)議參數(shù)，其具體步驟如下。


　�、買(mǎi)UT的PICS分析　對(duì)IUT進(jìn)行IUT的靜態(tài)一致性要求SCR檢查，分析該P(yáng)ICS與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)指定的SCR是否一致。


　�、跍y(cè)試選擇　PICS和PIXIT被用來(lái)從一致性測(cè)試集中選取適當(dāng)?shù)臏y(cè)試?yán)�，并使用PIXIT提供的信息來(lái)量化這些測(cè)試?yán)�，從ATS生成可執(zhí)行測(cè)試集ETS，最終產(chǎn)生參數(shù)化的可執(zhí)行測(cè)試集ETS。


　　③測(cè)試執(zhí)行　使用ETS對(duì)IUT進(jìn)行一致性測(cè)試，形成詳細(xì)的測(cè)試報(bào)告。


　�、躀UT的最終一致性考查　綜合已知的PICS和PIXIT分析與測(cè)試結(jié)果，獲得IUT關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)要求的一致性結(jié)論，記錄在一致性測(cè)試報(bào)告中。


2　TD-SCDMA系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)接口協(xié)議


　　TD－SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)接口被劃分為3個(gè)協(xié)議層：物理層（L1）、數(shù)據(jù)鏈路層（L2）和網(wǎng)絡(luò)層（L3），如圖2所示。






　　物理層由下行物理信道和上行物理信道組成；數(shù)據(jù)鏈路層接受物理層的服務(wù)，并向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，它分為媒質(zhì)接入子層（MAC）、無(wú)線(xiàn)鏈路控制子層（RLC）、分組數(shù)據(jù)集中協(xié)議子層（PDCP）和廣播／多播控制子層（BMC）。MAC子層控制無(wú)線(xiàn)信道的接入信令過(guò)程。RLC子層提供無(wú)線(xiàn)接口的邏輯鏈路控制。BMC－SAP子層在無(wú)線(xiàn)接口的用戶(hù)平面對(duì)公共用戶(hù)數(shù)據(jù)提供廣播／多播服務(wù)。PDCP子層完成將上層協(xié)議映射成下層的無(wú)線(xiàn)接口協(xié)議特性，使上層的協(xié)議具有透明性，PDCP層還提供協(xié)議控制信息的壓縮和解壓縮。網(wǎng)絡(luò)層和RLC又分為控制平面和用戶(hù)平面，PDCP和BMC只存在于用戶(hù)平面中。網(wǎng)絡(luò)層控制平面的最低層為無(wú)線(xiàn)資源管理子層（RRC），負(fù)責(zé)處理移動(dòng)終端和無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)（RAN）之間在網(wǎng)絡(luò)層控制面的信令，網(wǎng)絡(luò)層控制平面的高層為移動(dòng)性管理子層（MM）、呼叫控制子層（CC），分組交換移動(dòng)性管理子層（GMM）和會(huì)話(huà)管理子層（SM），屬于非接入層。


3　TD-SCDMA移動(dòng)終端協(xié)議一致性測(cè)試方法和測(cè)試系統(tǒng)


　　對(duì)于TD－SCDMA移動(dòng)終端協(xié)議一致性測(cè)試采用分布測(cè)試法，其測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖3所示，測(cè)試系統(tǒng)利用抽象服務(wù)原語(yǔ)（ASP）和協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），在控制和觀察點(diǎn)（PCO）對(duì)來(lái)自被測(cè)實(shí)現(xiàn)的輸出和輸入進(jìn)行控制和觀察。






　　圖3中SUT為被測(cè)系統(tǒng)（移動(dòng)終端）。TTCN為樹(shù)表組合表述法，通過(guò)一系列TTCN測(cè)試步的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行通用設(shè)置，如通過(guò)CPHY－PCO配置小區(qū)、物理信道和通用傳輸信道，通過(guò)CMAC－PCO配置MAC子層，通過(guò)CRLC－PCO配置RLC子層，通過(guò)TR－PCO發(fā)送系統(tǒng)信息，通過(guò)AM／UM－PCO來(lái)建立RRC連接，通過(guò)AM－PCO分配無(wú)線(xiàn)承載，通過(guò)Dc－PCO進(jìn)行MM／GMM注冊(cè)，通過(guò)Dc－PCO建立一電路交換呼叫或PDP上下文。抽象語(yǔ)法描述（ASN．1）模塊和TTCN模塊是抽象測(cè)試集設(shè)計(jì)中用到的兩個(gè)最重要的特征。UT和LT分別為上測(cè)試器和下測(cè)試器，上測(cè)試器（UT）位于測(cè)試系統(tǒng)中，作為與移動(dòng)終端的人機(jī)接口界面（MMI），并提供該界面的ASP，TTCN通過(guò)在上測(cè)試器控制和觀察點(diǎn)（Ut PCO）發(fā)送相應(yīng)的原語(yǔ)與上測(cè)試器（UT）通信；下測(cè)試器（LT）為CC、SM、MM、GMM、SMS、RRC、RLC、MAC、PDCP和BMC測(cè)試設(shè)置測(cè)試方法，并仿真RLC、MAC和PHY子層以便與被測(cè)移動(dòng)終端通信，仿真的配置和初始化均由TTCN通過(guò)抽象服務(wù)原語(yǔ)（ASPs）控制。


4　TD-SCDMA移動(dòng)終端協(xié)議一致性測(cè)試集設(shè)計(jì)


　　根據(jù)TD－SCDMA移動(dòng)終端無(wú)線(xiàn)接口技術(shù)規(guī)范，定義一致性抽象測(cè)試集：


　�。�1）非接入層（NAS）的抽象測(cè)試集（ATS）


　�、貵SM MAP L3 ATS：包括移動(dòng)性管理（MM）、呼叫控制（CC）、分組交換移動(dòng)性管理（GMM）、會(huì)話(huà)管理（SM）測(cè)試組；


　�、诙滔�息抽象測(cè)試集（SMSATS）。


　�。�2）接入層（AS）的抽象測(cè)試集（ATS）


　　①無(wú)線(xiàn)資源管理抽象測(cè)試集（RRCATS）；②無(wú)線(xiàn)鏈路控制抽象測(cè)試集（RLCATS）；


　�、勖劫|(zhì)接入控制抽象測(cè)試集（MACATS）；


　�、軓V播／多播控制抽象測(cè)試集（BMCATS）；


　�、莘纸M數(shù)據(jù)集中協(xié)議抽象測(cè)試集（PDCPATS）；


　�、逕o(wú)線(xiàn)接入承載抽象測(cè)試集（RABATS）。


　　由于TD－SCDMA移動(dòng)終端一致性測(cè)試內(nèi)容太多，這里僅以非接入層（NAS）的抽象測(cè)試集（ATS）中MM測(cè)試組為例，MM測(cè)試組又分為T(mén)MSI再分配測(cè)試組、鑒權(quán)測(cè)試組、通用識(shí)別測(cè)試組、位置更新測(cè)試組和移動(dòng)性管理連接測(cè)試組，再往下分，如鑒權(quán)測(cè)試組分為鑒權(quán)接受測(cè)試組和鑒權(quán)拒絕測(cè)試組，而鑒權(quán)拒絕測(cè)試組還可根據(jù)不同的拒絕原因分成多個(gè)測(cè)試組；鑒權(quán)接受測(cè)試組再往下分則只有鑒權(quán)接受測(cè)試項(xiàng)，鑒權(quán)接受測(cè)試項(xiàng)具體流程如表1所示。


　　測(cè)試項(xiàng)由前測(cè)試步、測(cè)試體、后測(cè)試步組成，每個(gè)測(cè)試步都是由一組有序的測(cè)試步和／或測(cè)試事件組成的，每個(gè)測(cè)試事件表示發(fā)送或接收一個(gè)消息。前測(cè)試步設(shè)置IUT的初始測(cè)試狀態(tài)；測(cè)試體是在一個(gè)測(cè)試組中，對(duì)達(dá)到測(cè)試目的所必需的一組測(cè)試步；后測(cè)試步把IUT從結(jié)束狀態(tài)置回到一個(gè)穩(wěn)定的空閑狀態(tài)。







5　相關(guān)PICS／PIXIT的設(shè)計(jì)


　　一般來(lái)說(shuō)，整個(gè)測(cè)試集并不可能應(yīng)用于所有的IUT，必須執(zhí)行一個(gè)測(cè)試選擇程序來(lái)決定一個(gè)測(cè)試項(xiàng)對(duì)某一特殊IUT的可應(yīng)用性。這種選擇程序應(yīng)該以協(xié)議實(shí)現(xiàn)一致性說(shuō)明（PICS）和協(xié)議實(shí)現(xiàn)附加測(cè)試信息（PIXIT）為依據(jù)。在設(shè)計(jì)PICS／PIXIT時(shí)，應(yīng)根據(jù)ATS中的規(guī)定，確定哪些參數(shù)包含在PICS和PIXIT中，然后，給這些參量賦一個(gè)相應(yīng)的值，并能夠根據(jù)IUT的不同屬性來(lái)修改內(nèi)容。


　　如非接入層抽象測(cè)試集的MM測(cè)試組中，其PICS主要包括以下一些內(nèi)容：


　�、買(mǎi)UT的主要性能：包括是否支持TMSI再分配程序、是否支持鑒權(quán)程序、是否支持通用識(shí)別程序、是否支持位置更新程序、是否支持移動(dòng)性管理連接程序；






　　非接入層抽象測(cè)試集的MM測(cè)試組中，其PIXIT主要包括以下一些內(nèi)容：


　�、買(mǎi)UT各定時(shí)器（T3210、T3211、T3212、T3213、T3214、T3216、T3218、T3220、T3230、T3240、T3241）的值；


　�、诟餍帕钕�息的具體信息元素的細(xì)節(jié)；如Au－thentication request信令消息的具體信息元素有：移動(dòng)性管理協(xié)議識(shí)別單元、跳躍指示單元、加密密匙序列號(hào)（CKSN）單元、備用半字節(jié)單元、鑒權(quán)隨機(jī)數(shù)單元和鑒權(quán)參數(shù)單元。


6　軟件開(kāi)發(fā)


　　在研究TD－SCDMA移動(dòng)終端無(wú)線(xiàn)接口協(xié)議的基礎(chǔ)上，我們開(kāi)發(fā)了TD－SCDMA移動(dòng)終端協(xié)議一致性測(cè)試軟件，該軟件具有以下特點(diǎn)：


　�、倬哂休^豐富的測(cè)試集；


　�、诰哂休^豐富的測(cè)試項(xiàng)目，能檢驗(yàn)TD－SCD－MA移動(dòng)終端無(wú)線(xiàn)接口高層協(xié)議實(shí)現(xiàn)是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定，是否具備該協(xié)議的功能；


　�、厶峁┍憷�的菜單修改功能，提供給軟件操作者PICS、PIXIT菜單，由操作者根據(jù)被測(cè)試實(shí)體（IUT）的不同屬性，修改其中的值；


　　④提供給操作者測(cè)試項(xiàng)的選擇菜單，操作者可以在一次測(cè)試中選擇某些特定的測(cè)試組，也可以選擇測(cè)試組中某些特定的測(cè)試項(xiàng)；


　�、莓�(dāng)一個(gè)測(cè)試項(xiàng)結(jié)束后，可以由操作者暫時(shí)中斷自動(dòng)測(cè)試，對(duì)測(cè)試記錄進(jìn)行分析，查找IUT協(xié)議實(shí)現(xiàn)中的問(wèn)題，同時(shí)也可以將測(cè)試記錄存于磁盤(pán)中，以待進(jìn)一步進(jìn)行詳盡地分析；


　�、拊跍y(cè)試執(zhí)行后，產(chǎn)生詳盡的測(cè)試報(bào)告，生成相應(yīng)的報(bào)表。


　　TD－SCDMA系統(tǒng)屬于全新的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，為確保其移動(dòng)終端的接入及業(yè)務(wù)的正常提供，對(duì)移動(dòng)終端設(shè)備進(jìn)行協(xié)議一致性測(cè)試是十分必要的。TD－SCDMA移動(dòng)終端協(xié)議一致性測(cè)試集的編制和測(cè)試軟件的開(kāi)發(fā)將為研究開(kāi)發(fā)移動(dòng)通信產(chǎn)品及運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的操作維護(hù)提供理想測(cè)試。隨著對(duì)TD－SCDMA測(cè)試規(guī)范的深入研究，抽象測(cè)試集ATS將得到進(jìn)一步的充實(shí)，更進(jìn)一步地保證經(jīng)過(guò)測(cè)試以后的移動(dòng)終端能夠達(dá)到最大的一致性。



參考文獻(xiàn)



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摘自　北極星電技術(shù)網(wǎng)