TD-SCDMA移動終端協(xié)議一致性測試研究

田兵，李盤林，陳吉力，豐勇


（重慶郵電學(xué)院移動通信重點(diǎn)實(shí)驗室，重慶400065）



　　摘　要：根據(jù)我國基于TD－SCDMA技術(shù)的第三代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略，提出TD－SCDMA移動終端協(xié)議一致性測試技術(shù)的研究。著重介紹了一致性測試的原理，TD－SCDMA移動終端協(xié)議一致性測試的方法，測試系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，抽象測試集的生成。通過對該項技術(shù)的研究，可為TD－SCDMA移動終端設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)的、實(shí)用的協(xié)議一致性測試方法和工具，以解決接入網(wǎng)絡(luò)時產(chǎn)生的協(xié)議非一致性問題。


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


0　引　言


　　近年來，一致性測試是國際上非常關(guān)注的、也是發(fā)展較快的一個研究領(lǐng)域。所謂一致性測試就是驗證協(xié)議實(shí)現(xiàn)與相應(yīng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的一致性。一致性測試只關(guān)心協(xié)議實(shí)現(xiàn)呈現(xiàn)于外部的性能。在多個廠家進(jìn)行設(shè)備互聯(lián)時，通過一致性測試會提高人們對設(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。時分同步碼分多址（TD－SCDMA：Time－DivisionSynchronousCode－Division－Multiple－Access）是第三代移動通信技術(shù)主流標(biāo)準(zhǔn)之一。根據(jù)我國基于TD－SCDMA技術(shù)的第三代移動通信技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略，盡快開通　　以GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的TD－SCDMA試驗系統(tǒng)（重點(diǎn)研制和開發(fā)基站和TD－SCDMA移動終端），迫切需要相應(yīng)測試標(biāo)準(zhǔn)的制定以及測試設(shè)備的研制和開發(fā)，其中，解決TD－SCDMA移動終端設(shè)備協(xié)議非一致性問題將成為整個系統(tǒng)演進(jìn)過程中一個不可忽略的因素。因此，積極開展TD－SCDMA移動終端一致性測試技術(shù)的研究，提供標(biāo)準(zhǔn)的、實(shí)用的一致性測試方法和工具，以準(zhǔn)確地驗證移動終端設(shè)備的各項技術(shù)、信令和性能要求具有重要意義。


1　一致性測試的原理


　　協(xié)議一致性測試實(shí)質(zhì)上是利用一組測試序列，在一定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，對被測協(xié)議實(shí)現(xiàn)（IUT）進(jìn)行黑盒測試，通過比較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，確立通過一致性測試的IUT在互聯(lián)時成功率的高低。根據(jù)一致性測試方法論的規(guī)定，測試標(biāo)準(zhǔn)包括3部分：抽象測試集（ATS）、協(xié)議實(shí)現(xiàn)一致性說明（PICS）和協(xié)議實(shí)施附加信息（PIXIT）�？蓤�(zhí)行測試集（ETS）在以上3部分的基礎(chǔ)上生成。圖1給出了一致性測試的過程和原理。





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


　�、買UT的PICS分析　對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。


　　②測試選擇　PICS和PIXIT被用來從一致性測試集中選取適當(dāng)?shù)臏y試?yán)�，并使用PIXIT提供的信息來量化這些測試?yán)�，從ATS生成可執(zhí)行測試集ETS，最終產(chǎn)生參數(shù)化的可執(zhí)行測試集ETS。


　�、蹨y試執(zhí)行　使用ETS對IUT進(jìn)行一致性測試，形成詳細(xì)的測試報告。


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


2　TD-SCDMA系統(tǒng)的無線接口協(xié)議


　　TD－SCDMA移動通信系統(tǒng)的無線接口被劃分為3個協(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）、無線鏈路控制子層（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子層控制無線信道的接入信令過程。RLC子層提供無線接口的邏輯鏈路控制。BMC－SAP子層在無線接口的用戶平面對公共用戶數(shù)據(jù)提供廣播／多播服務(wù)。PDCP子層完成將上層協(xié)議映射成下層的無線接口協(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平面，PDCP和BMC只存在于用戶平面中。網(wǎng)絡(luò)層控制平面的最低層為無線資源管理子層（RRC），負(fù)責(zé)處理移動終端和無線接入網(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性管理子層（MM）、呼叫控制子層（CC），分組交換移動性管理子層（GMM）和會話管理子層（SM），屬于非接入層。


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


　　對于TD－SCDMA移動終端協(xié)議一致性測試采用分布測試法，其測試系統(tǒng)設(shè)計如圖3所示，測試系統(tǒng)利用抽象服務(wù)原語（ASP）和協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），在控制和觀察點(diǎn)（PCO）對來自被測實(shí)現(xiàn)的輸出和輸入進(jìn)行控制和觀察。






　　圖3中SUT為被測系統(tǒng)（移動終端）。TTCN為樹表組合表述法，通過一系列TTCN測試步的設(shè)計來進(jìn)行通用設(shè)置，如通過CPHY－PCO配置小區(qū)、物理信道和通用傳輸信道，通過CMAC－PCO配置MAC子層，通過CRLC－PCO配置RLC子層，通過TR－PCO發(fā)送系統(tǒng)信息，通過AM／UM－PCO來建立RRC連接，通過AM－PCO分配無線承載，通過Dc－PCO進(jìn)行MM／GMM注冊，通過Dc－PCO建立一電路交換呼叫或PDP上下文。抽象語法描述（ASN．1）模塊和TTCN模塊是抽象測試集設(shè)計中用到的兩個最重要的特征。UT和LT分別為上測試器和下測試器，上測試器（UT）位于測試系統(tǒng)中，作為與移動終端的人機(jī)接口界面（MMI），并提供該界面的ASP，TTCN通過在上測試器控制和觀察點(diǎn)（Ut PCO）發(fā)送相應(yīng)的原語與上測試器（UT）通信；下測試器（LT）為CC、SM、MM、GMM、SMS、RRC、RLC、MAC、PDCP和BMC測試設(shè)置測試方法，并仿真RLC、MAC和PHY子層以便與被測移動終端通信，仿真的配置和初始化均由TTCN通過抽象服務(wù)原語（ASPs）控制。


4　TD-SCDMA移動終端協(xié)議一致性測試集設(shè)計


　　根據(jù)TD－SCDMA移動終端無線接口技術(shù)規(guī)范，定義一致性抽象測試集：


　�。�1）非接入層（NAS）的抽象測試集（ATS）


　　①GSM MAP L3 ATS：包括移動性管理（MM）、呼叫控制（CC）、分組交換移動性管理（GMM）、會話管理（SM）測試組；


　�、诙滔�息抽象測試集（SMSATS）。


　�。�2）接入層（AS）的抽象測試集（ATS）


　　①無線資源管理抽象測試集（RRCATS）；②無線鏈路控制抽象測試集（RLCATS）；


　　③媒質(zhì)接入控制抽象測試集（MACATS）；


　�、軓V播／多播控制抽象測試集（BMCATS）；


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


　�、逕o線接入承載抽象測試集（RABATS）。


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


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







5　相關(guān)PICS／PIXIT的設(shè)計


　　一般來說，整個測試集并不可能應(yīng)用于所有的IUT，必須執(zhí)行一個測試選擇程序來決定一個測試項對某一特殊IUT的可應(yīng)用性。這種選擇程序應(yīng)該以協(xié)議實(shí)現(xiàn)一致性說明（PICS）和協(xié)議實(shí)現(xiàn)附加測試信息（PIXIT）為依據(jù)。在設(shè)計PICS／PIXIT時，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，給這些參量賦一個相應(yīng)的值，并能夠根據(jù)IUT的不同屬性來修改內(nèi)容。


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


　　①IUT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、是否支持通用識別程序、是否支持位置更新程序、是否支持移動性管理連接程序；






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


　　①IUT各定時器（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：移動性管理協(xié)議識別單元、跳躍指示單元、加密密匙序列號（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　軟件開發(fā)


　　在研究TD－SCDMA移動終端無線接口協(xié)議的基礎(chǔ)上，我們開發(fā)了TD－SCDMA移動終端協(xié)議一致性測試軟件，該軟件具有以下特點(diǎn)：


　　①具有較豐富的測試集；


　�、诰哂休^豐富的測試項目，能檢驗TD－SCD－MA移動終端無線接口高層協(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)被測試實(shí)體（IUT）的不同屬性，修改其中的值；


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


　　⑤當(dāng)一個測試項結(jié)束后，可以由操作者暫時中斷自動測試，對測試記錄進(jìn)行分析，查找IUT協(xié)議實(shí)現(xiàn)中的問題，同時也可以將測試記錄存于磁盤中，以待進(jìn)一步進(jìn)行詳盡地分析；


　�、拊跍y試執(zhí)行后，產(chǎn)生詳盡的測試報告，生成相應(yīng)的報表。


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



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摘自　北極星電技術(shù)網(wǎng)