TD－SCDMA系统的协议指标测试方法.doc

TD-SCDMA系统的协议指标测试方法李光高剑青 陕西广播电视信息网络股份有限公司 陕西.西安710068摘要 叙述了TD-SCDMA系统的国际指标测试方法以及测试项目和测试的过程，给TD-SCDMA系统测试提供完整地过程。关键词 TD-SCDMA 协议测试 测试项目 TSM终端协议测试 TD-SCDMA（Time division-synchronous code division multiple access 时分-同步码分多址接入）系统是TDMA和CDMA二种基本传输模式的灵活结合，亦是由中国无线通信标准化组织（CWTS）提出并得到国际ITU通过的3G无线通信标准。在3GPP内部也称为低码片速率TDD工作方式（等于3.84MHZ的UTRA TDD）。TD-SCDMA系统特别适合于城市人口密集区提供密度大容量话音、数据和多媒体业务。系统可单独组网运营也可与其它无线接入技术配合使用。TD-SCDMA具有独特的特点：（1）TDD方式便于提供非对称业务，工作在TDD模式下的TD-SCDMA系统在周期性重复的时间帧里传输基本TDMA突发脉冲，通过周期性地转换传输方向，在同一载波上交替进行上、下行链路传输。（2）智能天线，在TD-SCDMA系统的上、下行信道使用同一载频，上、下射频信道完全对称，从而有利于智能天线的使用（用于基站）。（3）联合检测，TD-SCDMA系统是干扰受限系统，系统干扰包括多径小扰，小区内多用户干扰和小区间的干扰。（4）同步CDMA指在上行链路各终端发出的信号在基站解调器处完全同步，相互间不会产生多址干扰，提高了TD-SCDMA系统的容量和频谱利用率。（5）软件无线电是利用数字信号处理软件实现传统上由硬件电路来完成的无线功能的技术，通过加载不同的软件可实现不同的硬件功能。（6）TD-SCDMA便于实现由GSM系统的平滑过渡，能够支持各种并行承载。协议测试是一种墨盒测试及测试只关心被测试软件的输入和输出，测试能力虽然弱了一些，但是测试过程本身相对简单，对被测软件也无特殊要求。它按协议标准，通过控制观察被测协议实现的外部行为对其评价。目前协议测试分成4个方面进行研究：一致性测试（conformance testing ）、互操作测试（interoperability testing ）、性能测试(performance testing )、和坚固性测试（robustness testing ）。一致性测试主要测试协议实现是不严格遵循相应的协议标准；判断网络产品的协议是不符合协议的国际标准；它是协议测试的最基本内容；互操作性测试是关注的对同一个协议标准，不同协议实现之间的互连通问题；性能测试是用实验方法观测被测协议实现的各种性能参数；坚固性测试是检测协议实体或系统在各种恶劣环境运行的能力。 协议性测试的验证依据协议所实现的产品是否正确的第1步就是保证产品实现与所依据的规范保持一致，这个过程称为一致性测试。实际上，一致性测试的主要目的是确认产品遵从规范的要求，并减少产品在现场（如TDSCDMA终端）运行时发生错误的风险性。一致性测试由ISO 9446同际标准定义的一个完善的测试方法。根据ISO 9646一致性测试方法论的规定，测试标准包括3个部分：抽象测试集（ATS，Abstract Test Suite）、协议实现致性说明（PICS）和协议实施附加信息（PLXIT）。可执行测试集（ETS）是在以上3个部分的基础上生成的。如图2 一致性测试的主要步骤，详细描述如下： ATS：抽象测试集，是描述过程的文本，它提供测试项的规范。 PICS：协议实现一致说明，用来说明实施的要求，能力及可选项实施的情况。 PIXIT：协议实施附加信息，用来提供测试时必须标明的协议参数。 ETC：可执行测试集，是测试集有软件实现体。 IUT：被测协议实现，是指一个实际开放系统将要进行一致性测试的那部分，它应该是一个或多个OSI协议的实现。被测系统所包括的IUT可以是单层IUT（被测系统只有一层被测试）或多层IUT（被测系统中有一系列相邻层需要测试），能力及可选项实施的情况。互操作性测试是一致性测试的下一步。一致性测试是验证系统A和系统B都遵从协议规范，而互操作性测试则是检验在多大程度上系统A和系统B相互间能进行工作。互操作性测试的主要步骤如下： （1）通过预测规范在实际环境中应用情况，定义测试目的，指ATS；（2）根据ATS实现ETS； （3）在协议分析仪上执行ETS，对两个或多个待测系统进行测试； （4）由测试过程获得测试报告，发现待测系统的错误。 互操作性能测试与一致性测试有很多相似的地方，两种测试的ATC和ATS都非常相像，两者的主要区别要在于一致性测试只针对于一个IUT进行测试，而互操作性测试则需要对两个或多个待测系统进行测试。 互操作性测试在TSM终端测试中的一个典型的应用即是TSM终端与基站（网络）通信的测试，在终端协议上主要体现在对协议理解的一致性上。 PH接口完成HL1和DL模块之间的控制信号传递以及业务数据的通信。所交换的数据大多是需要通过空中接口发送或丛空中接口收到的数据。 MPH接口负责RRM与HL1模块之间的控制信息传递。这些控制信息涉及无线资源管理、物理层参数测量等。 DL接口负责RRM与DL模块之间的控制信息和层3消息的传递。 RR接口完成非接入层的层3消息传递，层间（RR层和非接入层之间）控制信息交换，这些信号都通过TSR模块来分发和中转到相应的非接入层。MM接口完成MM与RRM模块、CM模块以及MMI环境之间的信号传递，这些信号通过TSR模块来分发和中转。 CM接口完成CM与MM模块、RRM模块以及MMI环境之间的信号传递，这些信号通过TSR模块来分发和中转 PHI接口完成HL1模块和物理层环境（DSP）之间控制信号和业务数据的交换。 MMI接口完成MMI环境与CM模块、MM模块RRM模块之间的信号传递。 CMMI接口完成CM模块到MMI环境的呼叫控制信号的传递，该接口是单向的。MMSIM接口完成MM模块与SIM卡环境之间的信息传递。 CC子层的测试 （1）MO呼叫（主叫）建立和释放的测试； （2）MT呼叫（被叫）建立和释放的测试； （3）呼叫建立后，通话过程中其它功能的测试，如DTMF消息传输功能的测试； （4）当在呼叫建立过程中或通话过程中，呼叫出现异常后，呼叫重建的测试； （5）CC多实例的测试。 MM子层的测试 （1）选网过程的测试； （2）TMSL和重分配（TMSL reallocation）的测试； （3）鉴权（Authentication）的测试，包括鉴权接受和鉴权拒绝的测试； （4）身份识别（Identification）的测试，包括一般和测试和验证MS能够处理IMSI的长度比最大长度短的情况； （5）位置更新（Location updating）过程的测试，包括位置更新接受、拒绝、异常情况、T3240超时释放、周期性位置更新的测试，以及ATTACH过程和周期性位置更新相互交错情况的测试； （6）MM连接的测试，包括带加密（Ciper）的MM连接建立、不带加密（Ciper）的MM连接建立、MM连接建立拒绝、MM连接建立拒绝为Cause4、MM连接建立时T3230超时的测试，以及网络ABORTMM连的测试和Follow-on Request Pending的测试； （7）与SIM卡接口的测试，包括SIM卡和无SIM卡，以及SIM中某些项可读和不可读的测试。 RR子层的测试 （1）小区选择的测试，包括被阻（Barrd）小区的测试、非选择PLMN的测试、C1、0小区的测试，小区的功率等级小于极限值的测试，受阻小区进行驻留的测试等； （2）正常空闲的测试，包括邻近小区、服务小区测量的测试、寻呼响应的测试； （3）小区重选的测试，包括是否进行小区新判断的测试，小区重选过程中，被选小区优先级的测试，小区重选成功的测试，小区重选不成功返回小区重选的测试； （4）接入允许的测试； （5）立即指派过程的测试，包括SYNCI过程、随机接入过程、立即指派成功、立即指派拒绝、异常情况、立即指派拒绝后T3122超时的测试； （6）寻呼的测试、包括寻呼模式、寻呼类型的测试； （7）在连接模式，测量报告发送、信道模式改变过程、信道指派过程、切换过程、加密模式设置过程、类型（Classmark）询问过程的测试； （8）RR连接释放过程的测试，包括正常释放的测试； （9）从连接模式返回空闲模式的测试，包括正常释放后返回当前小区的测试、异常释放后进行小区重选或小区选择的测试。L2层的测试 （1）链路建立时，带冲突解决（Contention Resolution）过程的测试，包括成功的测试，拒绝（DM）的测试，异常的测试； （2）不需要冲突解决的链路建立过程的测试，如切换时； （3）链路建立后，I帧、监控帧、U帧传输的测试； （4）I帧重传的测试，包括重传成功、重传失败到达最大次数的测试； （5）REJ帧的测试； （6）空闲状态下，接受BCCH、AGCH、PCCH的UL帧的测试；（7）其他异常情况的测试，如不正确的测试C/R的消息、错误的序列号等； HL1层的测试 （1）小区选择时，频率调整、邻近小区RSCP的测量、BSIC的解码、DwPTS相位的判断、BCCH的读取、BCH配置等项目的测试； （2）空闲模式时，CCCH的读取、服务小区和邻近小区周期性RSCP的测量、周期性的邻近小区同步、服务小区和邻近小区BCCH的解读等内容的测试； （3）随机接入，SYNC1的探测、信道接入的发送、CCCH（PCCH、AGCH）的读取、服务小区和邻近小区的测量、服务小区和邻近小区BCCH的读取等项目测试； （4）连接模式时，服务小区和邻近小区RSCP的测量，SACCH、FACCH和TCH的读取，SACCH、FACCH、TAH的发送，DCH配置，信道的切换等项目的测试。 以上论述的各种协议测试中，全面介绍了测试的过程和内容，从TD-SCDMA系统中要进行系统测试、射频测试、终端测试、协议测试的全过程，由于时间有限我只给同行分析协议测试的具体过程。在协议测试过程中进行国际定义了OSI9646国际标准，就是TTCN获得了世界范围的标准化组织和测试委员会的认可，它被广泛地应用在通信协议的测试中，TTCN是树表结合表子法的一种标准化AST描述语言，因此，在实现TD-SCDMA终端高层协议时，采用TELELOGIL AB TAU的产品SDL AND TTCN SUITE4.0作为开发工具,是一个集仿真、开发、测试于一体的软件工具,可以仿真测试和在线测试。例如：一个假想的X协议和其ITU，它涉及的需要用户定义新的数据类型，定义定时器，变量，常量，在定义中ASP使用PDU，使用缺省动态行为。如图3所示。 图3 X协议模型基于图3所示，X协议处于协议层的N层，与上层（N+1）层有一个业务接入点U-SAPI，与下层（N-1）层有两个业务接入点。LD-SAPI用于数据传输，LC-SAPI用于控制，如表4所示。 如表4所示X协议的功能，假设连接已建立，可直接发送和接受数据，并假设下层总是没有错误发生，因此测试不考虑数据块丢失的情况；接收从上层来的SDU，把大于20Byte的SDU分段为20Byte的段，然后加上BSN和LI组装为PDU等待发送，新的BSN从0开始，分段结束则BSN的编号为7，如有一段，则该段的编号为7。控制SDU总有一块，不需要分段；接收下层来的L-Ctrl-readytosend,开始发送组装好的PDU，置sendnumbers=1,若无PDU可发送，则置sendnumbers=0，控制块具有高优先级；下层的L-Ctrl-readytosend总是20ms发送一次；接收下层来的数据，并把属于同一个上层PDU的数据块进行组装，发送到上层。其目的是通过它来介绍如何通过TTCN构造测试例。 所以，作为开发与研究TD-SCDMA的领航者在做实验网的时候是非常重要的验证，为了系统稳定、可靠、高效的工作，我们要经过几万次的实验证明才会有良好的设备。 参考文献 1 TSM0408：china wireless telecommunication standard;3G digital cellular telecommunications system mobile radio interface layers3 specification . 2 TSM0508:china wireless telecommunication standard. 3 TD-SCDMA 第三代移动通信系统、信令及实现 李小文 李贵勇等作者简介： 李光（1976-），男，内蒙古人，职务/职称，工程师,主要从事大唐电信的SP30CN、SP30iEXE、SP30前置交换机以及CISCO的路由器的调试和西门子LMT软件从MS-BTS-BSC-TRAU-MSC的调试全过程。目前做视讯会议电视系