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1、需求背景
第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）的應(yīng)用已在世界范圍內(nèi)逐步展開(kāi)，各大設(shè)備提供商正積極研發(fā)能提供更高性能的新一代3G系統(tǒng)，比如HSPA。在中國(guó)，各運(yùn)營(yíng)商也正積極試驗(yàn)相關(guān)3G系統(tǒng)以促使其更加成熟可靠，并滿足豐富的用戶需求。
由于3G系統(tǒng)的龐大復(fù)雜特性，對(duì)其系統(tǒng)測(cè)試要求涵蓋面非常廣，因此最終的系統(tǒng)測(cè)試工作量很大，比如WCDMA的UTRAN系統(tǒng)就包括UE、Node B、RNC等網(wǎng)元。UTRAN系統(tǒng)集成測(cè)試涉及到的因素很多（包括多種測(cè)試工具和多個(gè)測(cè)試接口），在各種測(cè)試條件下，3G信令流程非常復(fù)雜（如需要檢查的繁瑣消息內(nèi)容、需要特別處理的細(xì)節(jié)等），如完全由人工測(cè)試就需要有經(jīng)驗(yàn)豐富的測(cè)試工程師，工作量也很大，其中回歸測(cè)試用例在UTRAN系統(tǒng)集成測(cè)試中所占比例較大。如果能把復(fù)雜的回歸測(cè)試用例執(zhí)行自動(dòng)化，將極大地提高測(cè)試效率和測(cè)試質(zhì)量。
目前一些通用的軟件自動(dòng)化測(cè)試工具沒(méi)有考慮UTRAN的特殊性，不能對(duì)復(fù)雜的UTRAN系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化集成測(cè)試，針對(duì)UTRAN的自動(dòng)化測(cè)試工具需要定制開(kāi)發(fā)。根據(jù)文獻(xiàn)檢索，目前國(guó)內(nèi)專用的軟件自動(dòng)化測(cè)試方案的針對(duì)范圍都比較寬泛，測(cè)試對(duì)象沒(méi)有涉及到UTRAN系統(tǒng)，沒(méi)有把測(cè)試平臺(tái)和測(cè)試腳本、控制功能和分析功能很好地分離，若要應(yīng)用于復(fù)雜的UTRAN系統(tǒng)的自動(dòng)化測(cè)試，開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本較高。
當(dāng)前主要的幾個(gè)UTRAN系統(tǒng)測(cè)試工具銷售商（如Agilent等）已經(jīng)有computer-aided trace analysis等相關(guān)的需求并開(kāi)始了一些準(zhǔn)備。但目前尚未有正在開(kāi)發(fā)的或者是現(xiàn)成的這類自動(dòng)化測(cè)試工具，并且沒(méi)有3G設(shè)備廠商公開(kāi)提出系統(tǒng)的UTRAN自動(dòng)化集成測(cè)試方案。國(guó)內(nèi)外也沒(méi)有對(duì)UTRAN系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化集成測(cè)試的成功先例。
為此，提出一種較通用的自動(dòng)化測(cè)試方案來(lái)達(dá)到以下目標(biāo)：
a）增加對(duì)復(fù)雜的UTRAN系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化集成回歸測(cè)試的可行性。
b）簡(jiǎn)化自動(dòng)化測(cè)試工具的開(kāi)發(fā)，有效降低開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本。
c）增加該自動(dòng)化測(cè)試方案的通用性。
2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.1 被測(cè)系統(tǒng)和外部接口
UTRAN系統(tǒng)由UE、NodeB、RNC組成。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
如果只測(cè)試UTRAN，CN（Corenetwork）可以是仿真的CN，如catpult公司的DCT2000仿真儀，由其仿真CN并提供驅(qū)動(dòng)編程接口�！癈N驅(qū)動(dòng)適配”模塊提供一個(gè)聯(lián)系仿真CN與自動(dòng)化測(cè)試主控模塊之間的適配接口，便于控制模塊對(duì)CN的驅(qū)動(dòng)和控制，比如命令CN發(fā)起對(duì)手機(jī)的呼叫。
“測(cè)試UE”是能支持通用AT命令的測(cè)試手機(jī)，比如Motorola或者Nokia的測(cè)試UE或者商用UE，由“UE驅(qū)動(dòng)服務(wù)器”驅(qū)動(dòng)。“UE驅(qū)動(dòng)服務(wù)器”是一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器軟件，用來(lái)驅(qū)動(dòng)UE發(fā)起和停止呼叫，并可以指定呼叫的屬性，如CS/PS、業(yè)務(wù)類型、傳輸速率等�！癠E驅(qū)動(dòng)適配”模塊提供“UE驅(qū)動(dòng)服務(wù)器”與自動(dòng)化測(cè)試主控模塊之間的適配接口，便于控制模塊對(duì)UE的驅(qū)動(dòng)和控制。
“信令分析儀”采用的是當(dāng)前通用的信令分析儀（如Agilent公司的3G信令分析儀），連接到被測(cè)U-TRAN系統(tǒng)的Iub/Iur/Iu接口上，收集這些接口上的信令消息，并通過(guò)分析儀廠商提供的應(yīng)用服務(wù)器接口對(duì)其進(jìn)行控制。“信令分析儀驅(qū)動(dòng)適配”模塊提供了“信令分析儀應(yīng)用服務(wù)器”與自動(dòng)化測(cè)試主控模塊之間的適配接口，便于控制模塊對(duì)信令分析儀的驅(qū)動(dòng)和控制。
“無(wú)線衰減器”物理連接到UE和NodeB之間，用來(lái)模擬Uu空口上的無(wú)線衰減特性，主要用來(lái)測(cè)試切換相關(guān)的流程，并通過(guò)一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器提供對(duì)該無(wú)線衰減器的控制接口。“無(wú)線衰減器驅(qū)動(dòng)適配”模塊提供“無(wú)線衰減器”與自動(dòng)化測(cè)試主控模塊之間的適配接口，便于控制模塊對(duì)無(wú)線衰減器的驅(qū)動(dòng)和控制。
2.2 主控模塊和配置文件
主控模塊的主要功能是根據(jù)用戶輸入從全局上控制UTRAN集成測(cè)試的自動(dòng)運(yùn)行。按照用戶指定的測(cè)試列表，加載該列表里每個(gè)測(cè)試用例的流程控制腳本文件來(lái)執(zhí)行測(cè)試，然后調(diào)用Trace分析模塊分析Trace。在該測(cè)試列表里所有的測(cè)試用例都完成后，得出最終測(cè)試報(bào)告給用戶的測(cè)試管理系統(tǒng)。另外，主控模塊還根據(jù)環(huán)境配置文件負(fù)責(zé)整個(gè)測(cè)試平臺(tái)的初始化，如在測(cè)試開(kāi)始前根據(jù)配置文件初始化配置各個(gè)測(cè)試工具，為測(cè)試的執(zhí)行作好準(zhǔn)備。
配置文件是主控模塊的輸入，包括測(cè)試環(huán)境配置文件和測(cè)試流程控制腳本以及測(cè)試列表。測(cè)試環(huán)境配置文件靈活定制了各種測(cè)試接口和平臺(tái)的參數(shù)配置。測(cè)試流程控制腳本指定了一個(gè)測(cè)試用例的完整測(cè)試流程，由簡(jiǎn)單通用有自然語(yǔ)言風(fēng)格的控制腳本語(yǔ)言寫(xiě)成，易于理解和維護(hù)。測(cè)試列表里指定了一系列要自動(dòng)測(cè)試的用例，由主控模塊一一執(zhí)行，但這些用例不需要考慮前后執(zhí)行相關(guān)關(guān)系。
2.3 通用Trace分析模塊和Pattern文件
通用Trace分析模塊的主要功能是針對(duì)每一個(gè)測(cè)試用例，將Iub/Iu/Iur接口上協(xié)議分析儀得到的協(xié)議消息Trace文件與該測(cè)試用例的Pattern文件進(jìn)行匹配，判斷該測(cè)試是否通過(guò)，并輸出一個(gè)當(dāng)前測(cè)試用例報(bào)告文件給主控模塊，最終由主控模塊對(duì)整個(gè)測(cè)試列表給出統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
Pattern文件的生成需要事先分析測(cè)試用例的協(xié)議消息流程找出其規(guī)律和關(guān)鍵的檢查點(diǎn)（check-point），也就是理論上必需的協(xié)議消息序列和內(nèi)容，按指定格式存儲(chǔ)起來(lái)。Pattern文件是模塊化、通用化的結(jié)構(gòu)，易于生成和維護(hù)，只要協(xié)議流程沒(méi)有較大變化，就不必頻繁修改。
2.4 用戶接口模塊
用戶接口模塊用來(lái)接受用戶的動(dòng)態(tài)輸入，如測(cè)試命令和參數(shù)設(shè)置，并返回處理結(jié)果給用戶。
3、典型的運(yùn)行流程
目前該自動(dòng)化測(cè)試方案已經(jīng)成功應(yīng)用于EVOLIUM的UTRAN產(chǎn)品的R4和R5階段的系統(tǒng)集成回歸測(cè)試。主要流程如圖2所示。
第1步：用戶通過(guò)命令行或GUI界面啟動(dòng)某個(gè)測(cè)試列表的自動(dòng)化測(cè)試。
第2步：主控模塊根據(jù)用戶輸入的測(cè)試列表，加載列表中測(cè)試用例的控制腳本并解釋執(zhí)行其中的測(cè)試命令，驅(qū)動(dòng)被測(cè)UTRAN系統(tǒng)和測(cè)試工具，使U-TRAN完成該測(cè)試用例的通信呼叫流程，獲得信令分析儀抓取的協(xié)議Trace文件。
第3步：在通信呼叫流程結(jié)束后，主控模塊調(diào)用Trace分析模塊分析獲取到的協(xié)議Trace。
第4步：Trace分析模塊將Trace文件與該測(cè)試用例的Pattern文件里的理論檢查點(diǎn)相匹配，得出當(dāng)前測(cè)試結(jié)果，反饋給主控模塊。
第5步：主控模塊針對(duì)測(cè)試列表里的其他的每一個(gè)測(cè)試用例，重復(fù)第2步到第4步，直到完成該測(cè)試列表里所有的測(cè)試用例。
第6步：主控模塊將最終測(cè)試結(jié)果報(bào)告發(fā)送到測(cè)量管理系統(tǒng)。
4、方案特點(diǎn)
4.1 增加了自動(dòng)化測(cè)試的可行性
由于UTRAN系統(tǒng)測(cè)試的復(fù)雜性，如果想讓通用的自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)本身來(lái)負(fù)責(zé)處理所有的測(cè)試用例，難度很大。于是將每個(gè)測(cè)試用例的測(cè)試控制腳本和Pattern文件與自動(dòng)化測(cè)試工具相分離來(lái)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，有效增加了自動(dòng)化測(cè)試的可行性。
通過(guò)特定的控制腳本和Pattern文件來(lái)描述每一個(gè)測(cè)試用例，每個(gè)測(cè)試用例所需的控制腳本和Pattern文件獨(dú)立，自動(dòng)化測(cè)試工具只是調(diào)用這些文件，而且執(zhí)行時(shí)不互相依賴，這樣就提高了UTRAN自動(dòng)化集成測(cè)試的可行性。
針對(duì)每一個(gè)測(cè)試流程對(duì)測(cè)試驅(qū)動(dòng)的要求，用特定的測(cè)試流程控制腳本來(lái)驅(qū)動(dòng)測(cè)試工具。運(yùn)行UTRAN測(cè)試流程，完成測(cè)試流程的執(zhí)行。控制腳本的編寫(xiě)需要有效利用各種測(cè)試工具適配器提供給主控模塊的通用接口原語(yǔ)，并結(jié)合人工測(cè)試中的經(jīng)驗(yàn)。測(cè)試工具適配器則直接控制各種測(cè)試工具，并將已定義的通用接口原語(yǔ)轉(zhuǎn)換為各種特定的測(cè)試工具的驅(qū)動(dòng)原語(yǔ)。
針對(duì)每一個(gè)測(cè)試流程的所有檢查項(xiàng)目，包括消息序列、消息名、消息IE的內(nèi)容等，定義一個(gè)Pattern文件，在測(cè)試流程運(yùn)行完成后，由通用的Trace分析模塊根據(jù)該P(yáng)attern文件與Trace文件進(jìn)行模式匹配，驗(yàn)證測(cè)試流程是否正確運(yùn)行，并輸出匹配結(jié)果。
4.2 合理分開(kāi)控制和分析功能。有效降低開(kāi)發(fā)成本
通過(guò)簡(jiǎn)化自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，合理地分開(kāi)控制功能和分析功能，有效降低開(kāi)發(fā)成本。
自動(dòng)化測(cè)試工具本身只作為測(cè)試實(shí)施平臺(tái)，負(fù)責(zé)加載控制腳本，并在控制腳本執(zhí)行完成后，再啟動(dòng)Trace分析模塊的運(yùn)行。針對(duì)每個(gè)測(cè)試用例，其主要的邏輯功能包含在流程控制腳本和Pattern文件里，自動(dòng)化測(cè)試工具只負(fù)責(zé)測(cè)試調(diào)度管理和Trace分析，且不依賴特定用例，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)潔，實(shí)現(xiàn)方便。另外，控制功能和Trace分析功能的合理分工，也有效降低了流程控制腳本、Pattern文件和Trace分析模塊的開(kāi)發(fā)難度，增加了靈活性，也降低了對(duì)測(cè)試工具的要求。
4.3 通用性好，有較普遍的商業(yè)價(jià)值
控制腳本驅(qū)動(dòng)的UTRAN測(cè)試流程符合3G標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并且控制腳本的編寫(xiě)使用了簡(jiǎn)單易用的、有自然語(yǔ)言風(fēng)格的通用接口原語(yǔ)（從特定的測(cè)試工具接口抽象出來(lái)），具有良好的通用性。
Pattern文件的定義來(lái)自UTRAN測(cè)試流程，符合3G標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通用性好，易維護(hù)。
Trace分析模塊本身就是一個(gè)通用模塊，可根據(jù)不同的Pattern文件檢查不同測(cè)試流程的Trace文件。
所以該自動(dòng)化測(cè)試工具有較好的通用性�？蓱�(yīng)用于其他3G廠商的UTRAN集成回歸測(cè)試，也可被移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商采用，其體系架構(gòu)也可方便地移植到其他開(kāi)放的通信系統(tǒng)（如TD-SCDMA、CDMA2000）的系統(tǒng)測(cè)試中。
