（通信与信息系统专业论文）mlapi在wcdma终端测试中的应用.pdf

独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：盐盐遗 日期：2 立& ：立：5 一 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：五盘聋 导师签名： e t 其i ： 兰丝：兰：五 日期：型f 立：五： 、 一 摘要 m l a p i 在w c d m a 终端测试中的应用 摘要 2 0 0 9 年1 月7 日，中国联通获得第三代移动通信系统w c d m a 的运营牌照。于是，越来越多的设备商投入到了3 g 终端的研发和生 产当中。手机终端是w c d m a 产业链中关键的一环，随着商用的展 开，w c d m a 手机终端的质量是影响用户选择3 g 业务的一个重要因 素。所以，完善手机测试技术迫在眉睫。我国手机入网一致性测试包 括：协议，射频，音频，卡接口这4 个部分。其中，协议一致性测 试是检测手机性能的关键环节。 目前，协议一致性测试例的开发主要基于t t c n 语言。它是一种 数表结合的表示方法，被3 g p p 推荐用作u m t s 测试套的测试规范描 述语言。但是随着测试需求的不断扩大，t t c n 的局限性被凸显出来 了：它是由3 g p p 定义的，不能随客户的需求随意改动，灵活性差； 基于层1 ，层2 接口的特性，使得它各层之间的一致性配置变得复杂 且易于出错；一系列的中间工具，包括：t t c n 编辑器，t t c n 编译 器和c 编译器，大大延长了开发周期；缺乏一些状态机的定义，使 得在更复杂的场景下无法进行测试；无论是点对点的应用还是互操作 性的测试都不能使用3 g p p 发布的t t c n 测试例。 产业链各环节急需一套扩展性强的协议一致性测试例。德国罗德 & 施瓦茨公司开发的m l a p ic + + 类库可支持3 g p pt s 3 4 1 2 3 协议中 规定的测试项目，既可用于终端厂商、芯片厂商等的研发生产，也可 用于国家相关认证部门、运营商等的入网认证。 本文内容为作者在参与的“基于m l a p i 类库的w c d m a 终端协 议一致性测试系统 项目中所担任的工作。作者全程参与了项目预研、 需求分析、系统设计以及实现等阶段的工作，主要负责该测试系统的 终端协议测试例的开发，包括根据3 g p pt s 3 4 1 2 3 、国家通信行业标 准以及其他相关协议进行测试例的参数设计与接口定义，并编写详细 的测试流程。全部测试例利用c + + 语言完成，完全符合业界规范。 作者首先介绍了w c d m a 系统，一致性测试理论，说明了使用 m l a p i 替代t t c n 编写测试例的原因，介绍了w c d m a 终端协议一 北京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 致性测试系统的架构；然后，在深入研究3 g p pt s 3 4 1 2 3 ，3 g p p t s 2 5 3 3 l ，3 g p pt s 2 5 3 0 4 以及3 g p pt s 3 4 1 0 8 等协议的基础上，分 析w c d m a 小区建立，u e 在c s 域上的注册以及实现被叫用户 ( m t c ) 呼叫的相关过程，以及在这些过程中终端所承担的任务与 功能，完成了w c d m a 终端协议一致性测试的测试点与测试例规范 确定的工作，并对移动用户被叫( m t c ) 呼叫测试例进行模块化设 计与实现。本文最后对所做工作进行总结。 关键词：协议，一致性测试，m l a p ic + + ，测试例 北京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t t h e a p p l i c a t i o no f m l a p ii nt h ew c d m at e r m i n a lt e s ts y s t e m a b s t r a c t o nj a n u a r y72 0 0 9 ，c h i n au n i c o mg o tt h el i c e n s eo ft h eo p e r a t i o no f w c d m an e t w o r k s om o r ea n dm o r ee q u i p m e n tm a n u f a c t u r e sd e v o t et ot h e r e s e r c ha n dd e v e l o p m e n to ft h et h i r dg e n e r a t i o nt e r m i n a l s m o b i l e t e r m i n a li st h ek e ys e c t i o no ft h ew c d m ai n d u s t r yc h a i n w i t ht h e d e p l o y m e n to fc o m m e r c i a lo p e r a t i o n ，t h eq u a l i t yo ft h et e r m i n a lb e c o m e s o n eo ft h em o s ti m p o r t a n tf a c t o r sw h e t h e rs u b s c r i b e r sc h o i c et h et h i r d g e n e r a t i o ns e r v i c e s ot h a ti m p r o v et h et e c h n o l o g yo f t e s to nt e r m i n a li sa e m e r g e n c yt a s k i no u rc o u n t r y , t h ec o n f o r m a n c et e s t o fa c c e s sn e t w o r k l i c e n c e i n c l u d e s ：p r o t o c o l ，r f , a u d i o ，i n t e r f a c e o fs i m c a r d a m o n g t h e m p r o t o c o lt e s tc r u c i a l l ya f f e c tt h ep e r f o r m a n c eo f m o b i l et e r m i n a l a tp r e s e n t ，t h ed e v e l o p m e n to ft h ep r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s tc a s e g e n a r a l l yb a s e dt t c nt h a t i sac o d el a n g u a g e t h en o t a t i o no fi t c o m b i n e dw i t hn u m b e r sa n dt a b l e s t t c nw a sr e c o m m e n da st h et e s t s p e c i f i c a t i o nd e s c r i p t i o nl a n g u a g eo ft h eu m t s t e s t s u i t s b u td u et ot h e e x t e n s i o no ft e s tr e q u i r e m e n t t h el i m i t a t i o no ft t c nw a ss h o w n ：i tw a s d e f i n e db y3 g p p , w ec a l ln o tc h a n g ei ta c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n to f c l i e n ta n da b s e n ti nf e x i b i l i t y ；b e c a u s et h ef e a t u r eo fi tw a sb a s e dll ，l 2 i n t e r f a c e ，t h ec o n f o r m a n c ec o n f i g u r a t i o np r o n et oc o m p l e xa n df a l i b l e ；a s e r i s e so fm e d i u mi m p l e m e n t si n c l u d e ：t t c nc o m p i l e r , t t c ne d i t o r a n d cc o m p i l e r , p r o l o n gt h ed e v e l o p m e n tp e r i o d ；t h et e s t c a s ec a nn o tf u l f i l t h ed e m a n d si ns o m em o r ec o m p l i c a t e ds c e n a r i o s ，b e c a s u s eo ft h ea b s e n c e o fs o m ed e f i n i t i o n so fs t a t e m a c h i n e s ；谬秀e t h e rt h ea p p l i c a t o no fe n dt o e n dt e s to rt h ei n t e r - o p e r a t i o nt e s tc a nn o tb em a d ew i t ht t c n w h c i hw a s d i s t i l b u t e db y3 g p p a 1 1 t h es e c t i o n so ft h ei n d u s t r yc h a i nn e e dt of i n das u i to f m u t i l e x p a n s i b i l i t yp r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s t c a s e s i ng e r m a n ，t h e m l a p ic l a s sl i b r a r yd e v e l o p e db yr & sc o r p o r a t i o nc a l lf u l f i lt h e s a t i s f i c a t i o no fb o t ht e r m i n a la n dc h i pm a n u f a c t u r ea sw e l la sa c c e s s i i i 北京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t n e t w o r kl i c e n c eh o l db ym i i ta n dc o m m u n i c a i o no p e r a t o r s t h et h e s i sp r e s e n t st h ew o r k st h a ta u t h o r h a st a k e nw h e n p a r t i c i p a t e di nt h ep r o j e c tt h ed e v e l o p m e n to fp r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s t c a s eb a s e dm l a p ic + + a u t h o rt a k e nc h a r g eo fd e s i g n i n gp a r a m e t e r c o n f i g u r a t i o na n dt h ed e f i n i t i o no fp r o t o c o li n t e r f a c ea c c o r d i n gt ot h e s p e c i f i c a t i o no fc o m m u n i c a t i o ni n d u s t r y t h ep r i m a r yc o n t e n t so ft h i st h e s i sa r ed e s c r i b e da sf o l l o w s ： f i r s t i n t r o d u c ew c d m as y s t e m ，t h et h e o r yo fc o n f o r m a n c et e s t a n dt h ea d v a n t a g eo fm l a p i s e c o n d d i s c u s sw c d m au ep r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s tf r a m e w o r k ， a n di n t r o d u c ec r t up r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s ts y s t e m t h i r d ，a n a l y z ep r o t o c o lp r o c e d u r ea n d t e s tc a s e s ， f o u r t h ，a c c o m p l i s hd e s i g na n dd e v e l o p m e n to fm o b i l es u b s c r i b e r t e r m i n a t e dc a l lt e s tc a s e a tl a s t ，s u m m a l i z et h ew o r ka u t h o rh a sd o n ea n dg i v es o m ea d v i c e s f o rf u t u r ew o r k k e y w o r d s ：p r o t o c o l ，c o n f o r m a n c et e s t ，m l a p ic 抖，t e s tc a s e i v 北京邮电大学硕士研究生学位论文目录 目录 m i 。a p i 在w c d m a 终端测试中的应用i 摘要i 第一章绪论l 1 1 论文选题背景与意义l 1 2 论文主要内容2 第二章们d 姒系统与终端一致性测试概述。3 2 1w c d m a 系统3 2 1 1w c d m a 系统概述3 2 1 2w c d m a 接口架构4 2 2w c d m a 终端一致性测试。6 2 2 1 概述6 2 2 2 一致性测试框架。6 2 3 本章小结1 2 第三章w c d 撇终端协议一致性测试系统。1 4 3 1 概述1 4 3 2w c d m a 终端协议一致性测试框架。1 4 3 3 系统架构。1 5 3 3 1 硬件架构16 3 3 2 软件架构18 3 4 本章小结2 0 第四章们蹦 协议流程的研究。21 4 1 小区建立2 l 4 1 i 小区建立概述。2 l 4 1 2 小区建立流程2 2 4 2 终端c s 域附着过程2 3 4 2 1 终端状态模式2 4 4 2 2i u 汜连接过程。2 6 4 2 3 用户标识检查2 7 4 2 4 鉴权加密过程2 8 4 2 5 安全模式控制3 0 4 3 终端被叫信令流程3 0 4 3 1a m r 语音编码相关知识3 0 4 3 2 寻呼流程3 2 4 3 3i u b 接口上的移动用户被叫( m t c ) 呼叫流程3 3 4 4 业务和i l r c 连接释放3 7 4 4 1c s 域业务释放概述3 7 4 5 本章小结4 0 第五章测试例研究和编写4 1 5 1m l a p i 中状态机的定义和使用4 l 5 1 1 状态机介绍。4 1 v 北京邮电大学硕士研究生学位论文 目录 5 1 2m l a p i 中类的继承和重载4 3 5 2m l a p i 中与状态转移相关的接口函数4 5 5 3 状态机实例5 2 5 4 测试例流程分析5 4 5 4 1 基于3 4 1 2 3 协议的流程分析。5 4 5 4 2m t c a l l 测试例模块设计5 7 5 4 3m 1 过程代码展示6 5 5 5 本章总结。6 7 第六章总结与展望6 8 参考文献6 9 致谢7 0 北京邮电大学硕士研究生学位论文第一章 第一章绪论 1 1 论文选题背景与意义 我国移动用户数量的高速增长和用户对多媒体业务需求的不断扩大，使得现 有的第二代通信系统已不能满足新形势下的要求。这极大地推动了第三代移动通 信系统的发展和研究。 在第三代系统中，应用最为广泛、技术最为成熟的就是u m t s 。它引入了空 中接口在大范围内可变数据速率，以及无线接入的底层结构与业务平台的独立的 概念。对于用户来讲，它使得宽频谱的电路交换或分组数据业务通过新开发的称 作宽带码分多址( w c d m a ) 的高比特速率的无线技术成为可能。空中接口上的 可变比特速率和业务的多样性，为运营商和用户提供了全新的可能性。 u m t s 提案由3 g p p 制定，是基于第二代通信系统g s m 的平滑演进。它采 用w c d m a 无线技术、u t r a n 接入网和改进的g s m + g p r s 核心网的模式，其 设计思想是能够与g s m 系统兼容，能同时支持电路业务和分组业务，通过移动 球技术与i n t e m e t 的集成。各移动设备生产商都在紧跟3 g p p 的步伐，按照统一 的规范来开发3 g 终端。 但由于u m t s 规范版本间的细小差别，或者不同的技术人员对规范有不同 理解。同时，在现有研究和相关应用中，往往只关注网络侧的功能，而忽略了终 端的性能。这些都导致了个厂商开发出来的产品之间不一定能互通。为了提高这 种互通的概率，在产品开发过程中或者在产品开发出来后，对其进行一致性测试 是很有必要的。 一致性测试是移动终端在商用之前一个非常重要的测试。各种移动通讯协议 标准都明确定义了在各种想象得到的状态下手机和网络的行为和反应，一致性测 试检查手机的行为是否和协议标准规定的一致。它主要分为：射频，音频，协议， 卡接口几个部分。 协议测试是用来保证协议实现的正确性和有效性的重要手段。它关注被测协 议实现与协议文本要求的一致性，是各种测试的基础。在第三代移动通信系统取 代第二代移动通信系统的过渡过程中，对3 g 协议进行的一致性测试将起着重要 的作用，对3 g 协议实现进行一致性测试，能够发现被测实现与3 g 协议文本要 求的一致性和不一致性，甚至发现协议文本中的缺陷，促进他们的改进和完善， 对3 g 协议的推广起着重要作用。3 g 相对于以前的2 g 系统，最大的改进是在接 北京邮电大学硕士研究生学位论文第一章 入网部分，而无线接口又是接入网的最重要的接口。因此，本文将协议测试的重 点放在无线接口的协议一致性测试的研究与开发上。 目前，协议一致性测试例的开发主要使用t t c n 语言。在新的测试需求下， 它无法满足更复杂的测试场景。我们需要使用一种模块化，封装性强，消息配置 简单的测试语言来减少开发人员的工作量和开发周期，最终满足新的测试要求。 所以，作者在阅读了大量3 g p p 有关协议的基础上，对无线接口的协议体系 结构进行了总结，分析了无线接口上协议一致性测试的方法，研究了u m t s 无 线接口协议一致性测试所应采取的测试配置，分析了使用m l a p ic 抖开发测试 例的优势，总结了一致性测试列的设计思想和方法，定义了相关c + + 协议接口和 与终端状态有关的类库，并实现了移动用户被叫( m t c ) 呼叫流程的测试例。 1 2 论文主要内容 本论文共有六章。第一章介绍论文背景和使用m l a p ic + + 开发测试例的原 因。第二章首先介绍w c d m a 系统的架构、u u 接口，然后介绍终端一致性测试， 特别是协议一致性测试的基本概念以及测试框架；并介绍作者在项目中用到的开 发类库m l a p i 。本章为该系统的设计提供了初步的理论以及概念的分析与介绍。 第三章分析了w c d m a 终端协议一致性测试系统的测试框架，并根据此协议框 架以及协议一致性测试规范，得到c r t u 测试系统的硬件和软件架构，并重点 介绍了该系统的软件架构。第四章是本文的核心理论章节，研究了终端与网络进 行呼叫的完整流程及一些消息配置的参数。第五章在第四章的基础上，对移动用 户被叫( m t c ) 呼叫流程各个模块进行设计与实现，包括定义各类协议接口， 与终端状态相关的类库以及实现测试流程和代码等。第六章对前面几章进行总 结。 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章 第二章w c d m a 系统与终端一致性测试概述 w c d m a 终端作为3 g 电信网的重要组成设施，涉及到电信网络的安全和通信 的畅通，直接关系到国家和最终用户的切身利益，世界各国都对其进行了特殊的 管制，制定了一系列的测试规范。而在要求的终端认证测试中，协议一致性测试 涉及到空中接口的所有协议层次，测试例数量最多，需要的测试时间最长，在一 致性测试中占据十分重要的位置。 本章首先介绍w c d m a 系统架构、u u 接口，然后介绍终端一致性测试理论 与基本方法，最后对m l a p i 做详细的介绍，包括其架构、接口定义，说明使用 m l a p i 代替t t c n 开发测试例的原因及优势。 2 1w c d m a 系统 2 1 1w c d m a 系统概述 w c d m a 系统主要由核心网【2 1 ( c n ) ，u t r a n 和用户设备( u e ) 共三部 分构成，u t r a n 表示u m t s 陆地无线接入网络，c n 表示核心网，u e 表示用 户设备。如图所示 口 图2 - 1t d s c d m a 系统结构图 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章 u e 是用户终端设备，它主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈 模块以及应用层软件模块等。u e 通过u u 接口与网络设备进行数据交互，为用 户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通语音、数据通信、移动多媒 体、i n t e m e t 应用( 如e m a i l 、w w w 浏览、f t p 等) 。 u t r a n ，即陆地无线接入网，分为基站( n o d eb ) 和无线网络控制器( r n c ) 两部分。 n o d eb n o d eb 是w c d m a 系统的基站( 即无线收发信机) ，包括无线收发信机和 基带处理部件。通过i u b 接口和r n c 互连，主要完成u u 接口物理层协议的处 理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基 带信号和射频信号的相互转换等功能。 n o d eb 由下列几个逻辑功能模块构成：r f 收发放大、射频收发系统( n ) ， 基带部分( b b ) ，传输接口单元、基站控制部分。 r n c ( r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ) r n c 是无线网络控制器，主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、 无线资源管理控制等功能。具体如下： 1 执行系统信息广播与系统接入控制功能； 2 切换和r n c 迁移等移动性管理功能； 3 宏分集合并、功率控制、无线承载分配等无线资源管理和控制功能。 c n ( c o r en e t w o r k ) c n ，即核心网络，负责与其他网络的连接和对u e 的通信和管理。主要包 括支持网络特征和通信服务的物理实体，提供用户位置信息管理、网络特征、服 务控制、信令和用户信息的交换传输机制等功能。 r & sw c d m a 终端协议一致性测试系统c r t u w 主要模拟网络侧的 u t r a n 以及部分核心网功能，为终端提供了一个类似于w c d m a 的无线网络 环境，并通过空口消息对终端进行控制。c r t u w 可以认为是一个r n s 以及部 分核心网功能的集合，c r t u w 中最多可配置四个小区，可以模拟多种无线环 境，也可以配置不同小区位于核心网的相同或者不同的位置区，还可以通过系统 级联模拟多个r n s ，或是连接一台c r t u g 作2 g 3 g 切换，具有非常灵活的特 点。 2 1 2w c d m a 接口架构 u u 无线接口协议如图所示，分为物理层( 层1 ) ，数据链路层( 层2 ) 和 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章 网络层( 层3 ) 。其中数据链路层被进一步分为媒体接入层m a c 、无线链路子 层r l c 、分组数据汇聚协议层p d c p 和广播多点传送控制层b m c 。层3 包括 r r c 层，移动性管理m m 和连接管理c m 。 r r c 层向高层提供非接入承载业务，对无线资源的分配进行控制并发送有 关信令。r l c 层为用户和分组数据提供分段和重传。m a c 层主要实现逻辑信道 到传输信道的映射，同时为每个信道选择合适的传输格式。 按信令及过程是否和接入有关，u u 接口协议也被分作接入层( 包括l 1 、l 2 和l 3 的r r c 子层) 和非接入层( n a s 层，包括m m 、c m ) ，其中，非接入层 信令属于核心网功能。 在子层界面上，层与层的通信服务接入点用s a p 表示。m a c 与物理层之间 的s a p 提供传输信道，r l c 与m a c 之间的s a p 提供逻辑信道，r l c 子层提供 三类s a p ，对应于r l c 的三种操作模式：非确认模式u m 、确认模式a m 以及 透明模式t m 。在控制平面中，接入层与非接入层之间的s a p 定义了通用控制 g c 、通知n t 和专用控制d c 等三类业务接入剧1 1 。 由于c r t u 系统模拟网络侧的u t r a n 以及部分核心网功能，为了与u e 协 议对等，在c r t u 中，对r l c 、m a c 以及物理层进行了封装实现，为保证p s 域用户平面的数据传输，也对p d c p 进行了实现，由于测试例不涉及b m c 功能， 对b m c 并未进行实现，而n a s 全部功能与r r c 大部分功能主要在m l a p i 编 写的测试例中进行实现。 控制平面 用户平面l 3 n a s 图2 2 u u 接口协议结构图 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章 2 2w c d m a 终端一致性测试 2 2 1 概述 一致性测试【3 1 是业内对w c d m a 移动终端在商用之前的一个非常重要的测 试，也是运营商、手机厂家等非常关注的一项测试。各种移动通讯协议标准都明 确定义了在各种想象得到的状态下手机和网络的行为和反应，一致性测试检查手 机的行为是否和协议标准规定的一致。它的目的是为了保证不同厂家的终端在网 络内的表现一致并能够互联互通，保证终端的开发人员有据可依，从而为运营商 保证质量。 通常，w c d m a 终端一致性测试包括射频一致性测试，r r m 一致性测试和 射频一致性测试，其中射频和r r m 可参考3 g p pt s 3 4 12 2 ，协议部分可参考3 g p p t s 3 4 1 2 3 协议一致性测试主要包括：r l c 、m a c 、r r c 、n a s 等的协议测试。协议 测试在一致性测试中占据着十分重要的位置。它涉及到空中接口的所有协议层 次，包括控制面和用户面的测试需要测试；测试数量最多，总数达到了7 0 0 多项； 需要的测试时间较长，全部项目大约需要1 0 0 小时左右；而且，终端协议栈的实 现会在测试中经受巨大的考验，通常会暴露出较多的问题，因此协议一致性测试 对终端以及认证的进度将产生较大的影响。 2 2 2 一致性测试框架 t s 0 1 e c 9 6 4 6 提供了协议一致性的基本方法和框架，为测试集制定了设计步 骤及描述方法，并对测试系统的实现提供了指导。 图2 - 2 一致性测试模型【4 】 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章 如上图所示，协议一致性测试实质是利用一组测试序列，在一定的网络环境 下，对被测设备进行黑盒测试，通过比较被测设备的实际输出与预期输出的异同， 判定被测设备在多大程度上与协议描述相一致，确定通过一致性测试的被测设备 在互联时成功率的高低。 被测设备n 丌有上层测试( u t ，u p p e r t e s t ) 接口和下层测试( l t ，l o w o r t e s t ) 接口，u t 和l t 通过控制观察点( p c o ，p o i n t so f c o n t r o la n do b s e r v a t i o n ) 对系统进行测试。通常，l t 是远程可访问接口，因此定义一个远端的p c o ，即 底层接口被设置在远端。通信被认为是异步通信，所以在每一个p c o 都对应两 个队列( f 球o ) ，一个是输入，另一个是输出。在一致性测试方法框架( c 【m f ， c o n f o r m a n c et e s t i n gm e t h o d o l o g yf r a m e w o r k ) 中，严格区分上层测试功能和下 层测试功能，被测设备的上层测试由u t 控制，下层测试由l ，t 控制。在测试过 程中，u t 扮演一个用户来使用i u t 提供的功能，而l t 可以利用下层的支持实 体与被测设备进行通信。 被测设备与u t 之间通过抽象服务原语( a s p ，a b s t r a c ts e r v i c ep r i m i t i v e s ) 进行通信。从逻辑上来讲，被测设备与l t 之间通过协议数据单元( p d u ，p r o t o c o l d a t au n i t ) 进行通信，不过实际上，一般p d u 是包含在a s p 发送至下层支持实 体，然后发给被测设备的。 u t 和l t 的a s p 、p d u 、p c o 的定义以及流程规定都是在测试例中实现的， 两者通过测试协同过程( t c p ，t e s tc o o r d i n a t i o np r o c e d u r e s ) 进行协调。 2 2 2 1m l a p ic + + 概述 t t c n 是一种被广泛应用在通信协议测试中的独立于协议，测试方法和测试 设备的抽象语言。它是数表结合的表示方法，被i s 伽t u 设计用来说明抽象测试 套的标准化语言，它被3 g p p 推荐用作u m t s 测试套的测试规范描述语言。 但是随着测试需求的不断扩大，t t c n 的局限性被凸显出来了。主要表现为： 1 它是由3 g p p 定义的，不能随客户的需求随意改动，灵活性差。 2 基于层l ，层2 接口的特性，使得它各层之间的一致性配置变得复杂和易 于出错 3 一系列的中间工具，包括：t t c n 编辑器，t t c n 编译器和c 编译器，大 大延长了开发周期 4 缺乏一些状态机的定义，使得在更复杂的场景下测试无法进行 5 无论是点对点的应用还是还是互操作性的测试都不能使用3 g p p 发布的 t r c n 测试例 于是，罗德施瓦茨公司开发了基于c r t u w 测试系统的m l a p i ，开发者可 以调用此应用程序接口，根据用户需求，完成测试例的编写。 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章 m l a p i 的优势在于：u m t s 允许底层配置有很大的灵活性。物理层，m a c ， r l c ，p d c p ，b m c 层用户面和控制配置完全是由r r c 层来决定的。r r c 层协 议规定传送给终端的同层p d u 要包含所有底层的配置信息。这些信息用较为复 杂的a s n 1 语法来定义。但是另一方面，系统端的底层配置也要保证与这些传 到底层的原语高度的一致性。而使用m l a p i 作为开发工具的一个最为重要的原 因就是它可以作为r r c 层的一部分来保证消息的一致性。与用t t c n 编写的测 试例相比，代码量减少了9 5 。 m l a p i 所编写的测试例有一个非常显著的特点就是高度模块化。开发者利 用m l a p i 提供的可重复使用的基本进程，如“r r cc o n e c t i o ns e t u p 或者 “a u t h e n t i c a t i o n & s e c u r i t y 组合更为复杂根据3 g p pt s3 4 1 0 8 定义高级进程。 此外，这些高级进程有些仅是在配置参数上有所不同，如 c s p s , m o b i l e t e r m i n a t e d o r i g i n a t e d , c e l l d c h c c l l f a c h 下图中显示了m l a p i 中状态机是如 何嵌套的： 2 2 2 2m l a p i 架构 图2 _ 4 m l a p i 模块化实例 m l a p i 很好的解决了协议测试例通常无法兼容开发简易型和可扩展性这一 难题。从协议栈角度看，m l a p i 接入到r r c 底层，用来完成对物理层，m a c 层，r l c 层以及p d c p 层的配置功能。只要上层收到消息，它就能够萃取相关 数据，传递给下层。更重要的是，m l a p i 是一种特别高效的开发工具，用户不 需要在测试系统端配置底层协议，这些配置由r r c 层自动处理，用户只需要指 定协议测试场景的预期顺序，以及r r c 层消息的内容。从用户角度来看，m l a p i 使系统与终端之间发送与接受消息以图形化的方式呈现出来，极大的简化了测试 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章 过程的可操作性。 图2 _ 4m l a p i 架构 上图清晰地展示了m l a p i 的架构。它通过r r cs t u b 接口在测试例中提供 底层协议栈服务。为了方便用户使用，m l a p i 加入了一部分用户面控制函数。 同时，由m l a p i 开发的测试例在c r t u 系统中通过p r o j e c te x p l o r e r , m e s s a g e c o m p o s e r , u p p e rt e s t e r 和r e m o t es c e n a r i oc o n t r o l 软件得以执行。 2 2 2 3m l a p i 的组成 m l a p i 主要分为框架接口部分和协议接口部分： 1 框架接口 m l a p i 框架接口是一个测试例的基本组成部分。它由四类宏组成：1 声明 定义状态机的宏2 声明状态转移的宏3 声明定义m d d b 对象的宏4 用于其它 目的的宏。这些宏可以看做是一些卅中定义的类，他们都与m l a p i 中的状态 机相关。 状态机模式在实际使用中比较多，适合“状态的切换”，因为我们经常会使 用i f e l s e 进行状态切换。如果针对状态的这样判断切换反复出现，那么使用状 态机就十分必要了。状态机的优点：( 1 ) 封装转换过程( 2 ) 枚举可能的状态需 要事先确定状态种类 使用状态模式后，客户端外界可以直接使用事件e v e n t 实现，根本不必关心 事件导致如何状态变化，这些是由状态机等内部实现。这是种 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章 e v e n t c o n d i t i o n - s t a t e 状态模式封装了c o n d i t i o n s t a t e 部分。每个状态形成一个子 类，每个状态只关心它的下一个可能状态，从而无形中形成了状态转换的规则。 如果新的状态加入，只涉及它的前一个状态修改和定义 2 协议接口 m l p a i 协议接口为u m t s 底层( 物理层，r l c ，m a c ，p d c p ，- d , 部分r r c 层) 提供消息服务，此时m l a p i 生成的测试例必须能作为大部分r r c 和n a s c 层的实体而完成相应的功能。 1 ) p c o ( 协议观察点) 声明 表2 - 1 协议观察点 尊7 1 7 i m 二翳释零黪爹黧= 霉釜露攀黔缀髫辎猡缨缫鬻黪缓 缀珊卵孵“兰”2 锄嬲缪缀缪蟹缈 ip e 类型。纛卉二i 群蕊篪鹪秦i 赡臻愿淼蕊磊基懑潮黼鬈夔燃淼 c m a cc s a pl t配置m a c 层 c p h yc s a p l t 配置物理层 c r l cc s a pl t配置r l c 层 a md s a pl t传输r l c a m 模式数据 田md s a p l t传输r l c t m 模式数据 u md s a pl t传输r l c u m 模式数据 d cd cs a pl t传输n a s 消息 u tm m iu t 传输a t 或者m m i 命令 如表所示，m l a p i 中声明了8 种p c o 。p c o 角色根据一致性测试框架主要 分为l t 和u t ，其中p c o 与下测试器( l o w e rt e s t e r ) 之间的通信用l t 来表示， p c o 与上测试器( u p p e r t e s t e r ) 之间的通信用u t 来表示；在p c o 类型中，c s a p 表示是控制接口，主要用于下层支持的配置，d s a p 表示数据接口，主要用于空 中接口r r c 信令的传输，d cs a p 表示直传接口，主要用于n a s 消息的上下行 直传，m m i 表示人机接口，主要是一些m m i 命令以及a t 命令的传输。 2 )a s p 声明 a s p 的声明包括a s n 1 形式的声明和m d l 形式的声明，前者主要应用于 r r c 消息传输以及下层支持的配置，而后者主要应用于m m i 、a t 命令的传输 以及n a s 消息的传输。这样安排是由于在3 g p pt s 2 5 3 3 l 以及w