（通信与信息系统专业论文）tdscdma系统移动终端信令测试技术研究.pdf

t 重庆邮电学院硕士论文 摘要 我国在移动通信测试设备的研制领域尚处于起步阶段，对t d s c d m a 系统 的测试方法、测试标准及测试设备的开发均处于空白，尤其是对移动终端测试的 需求迫切。针对这样的情况，我院成立了第三代移动通信测试项目组，专门从事 t d s c d m a 系统测试技术研究。作者参与了t d s c d m a 系统终端测试标准的 拟定，完成了信令测试软件的开发，并实现了无线资源控制( r r c ) 、移动性管 理( m m ) 、呼叫控制( c c ) 等协议层的关键信令测试程序模块。 本文研究了t d s c d m a 系统终端信令测试例的自动生成方法，根据扩展有 限状态机( e f s m ) 理论，建立了移动终端协议自动机的e f s m 模型，然后利用 图论及网络流的算法求解最优邮路问题，得到自动生成信令测试例的优化算法： 本文介绍了测试标准中测试例的描述方法，且讨论了树表结合表示法( t t c n ) 的最新版t t c n 3 在t d s c d m a 移动终端信令测试例描述的应用；本文设计了 面向对象的软件模型，将信令测试软件划分为人机界面、编译器、信令分析器、 信令收发器等对象；结合我院n o 7 信令测试仪的开发经验和t d s c d m a 信令 系统的特点，本文提出了自定义的信令测试程序描述语言s t l 语言，并实现 其编译器；本文还详细介绍了信令测试软件中的信令处理方法，包括信令消息 a s n 1 描述的c + + 实现，及信令消息传输码的生成：另外，本文对信令测试软件 的功能及界面设计也做了较完整的介绍，并在其中引入了a c t i v e x 控件开发技 术。 通过对t d s c d m a 系统移动终端信令测试技术的研究，以及相关信令测试 软件的开发。表明e f s m 模型和图论算法可广泛的用于信令测试例的自动生成 技术；并且简洁的s t l 语言结合c h 程序开发，在信令测试软件的开发中得到 了很好的应用。 关键词；t d s c d m a 系统、一致性测试、信令测试、e f s m 、最优化技术、t t c n 、 s t l 语言 重庆邮电学院硕士论文 a b s t r a c t t h er e s e a r c ha n dm a n u f a c t u r i n gi nt h et e s te q u i p m e n t so fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n h a sj u s tb e e na tt h ef i r s ts t a g ei no u rc o u n t l y t h e r ei sab l a n ki nt h er e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n to ft e s tm e t h o d ，t e s ts t a n d a r da n dt e s te q u i p m e n t so ft d - s c d m as y s t e m a n dt h et e s t so fm o b i l et e r m i n a l sa 坞e s p e c i a l l yi n g r e a t n e e d u n d e rt h e c i r c u m s t a n c e s ，3 gt e s tp r o j e c tg r o u pw a sf o u n d e di no u ru n i v e r s i t y , s p e c i a l i z e di nt h e r e s e a r c ho ft h et e c h n o l o g yi nt d s c d m as y s t e mt e s t i n g it o o kp a r ti nm a k i n gt h e s t a n d a r df o rt d - s c d m at e r m i n a lt e s t i n g id e v e l o p e dt h es i g n a l i n gt e s t i n gs o f t w a r e a n di m p l e m e n t e dt h et e s tp r o g r a mm o d u l e s o fk e ys i g n a l i n gi nr a d i or e s o u r c e c o n t r o l ( r r c ) ，m o b i l i t ym a n a g e m e n t ( m m ) a n dc a l lc o n t r o l ( c c ) e t c p r o t o c o ll a y e r s t h i sp a p e rs t u d i e st h ea u t o m a t i cg e n e r a t i o no fs i g n a l i n gt e s t i n gc a s e so f t d - s c d m as y s t e mt e r m i n a l t h i s 。p a p e re s t a b l i s h e se x t e n d e df i n i t es t a t em a c h i n e ( e f s m ) m o d e l so fu ep r o t o c o la u t o m a t o na c c o r d i n gt ot h ee f s mt h e o r y , u s e s g r a p ht h e o r ya n dn e t w o r kf l o w sa r i t h m e t i ct od e a lw i t ht h er u r a lc h i n e s ep o s t m a n t o u r sp r o b l e m ，a n dg e tt h eo p t i m i a z a t i o na r i t h m e t i co fg e n e r a t i o no ft h et e s tc a s e s t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h e d e s c r i p t i o nm e t h o do ft e s t c a s e si nt e s ts t a n d a r da n d d i s c u s s e st h en e w e s tv e r s i o no ft t c nd e s c r i p t i o nl a n g u a g r - 1 _ r ( = n 一3 ，w h i c hi s a p p l i e d i nu es i g n a l i n gt e s t i n go ft d s c d m as y s t e m t h i sp a p e rd e s i g n st h e s o r w a r em o d e lo r i e n t e do b j e c t s ，w h i c hi n c l u d em a l l m a c h i n ei n t e r f a c e ，c o m p i l e r , s i g n a l i n ga n a l y z e ra n ds i g n a l i n gt r a n s c e i v e re t c t h i sp a p e rc o m b i n e st h ee x p e r i e n c e o f d e v e l o p m e n to fn o 7s i g n a l i n gt e s t i n ge q u i p m e n ta n d t h ec h a r a c t e r i s t i co f t d s c d m as i g n a l i n gs y s t e m ，a n db n n g sf o r w a r dt h ep r o g r a md e s c r i p t i o nl a n g u a g e o fs i g n a l i n gt e s t i n g ，w h i c hw ec a l l e ds t ll a n g u a g e ，a n di m p l e m e n t si t sc o m p i l e r t h i sp a p e ra l s oi n t r o d u c e st h ea n a l y s i so fs i g n a l i n gi nt h i ss i g n a l i n gt e s t i n gs o f t w a r e ， w h i c hi n c l u d e st h ec + + i m p l e m e n to ft h ea s n id e s e r i p t i o na n dc o d i n go f s i g n a l i n gm e s s a g e i na d d i t i o n , t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ef u n c t i o na n di n t e r f a c eo ft h e s o f t w a r e ，a n du s e st h ea c t i v e xc o n t r o lt e c h n o l o g y 重庆邮电学院硕士论文 w i t l lt h er e s e a r c ho f m o b i l et e r m i n a ls i g n a l i n gt e s t i n gt e c h n i q u e s o f t d s c d m as y s t e ma n dt h ed e v e l o p m e n to ft h es i g n a l i n gt e s t i n gs o f t w a r e ，i tc a nb e a p p r o v e dt h a te f s mm o d e l sa n dg r a p ht h e o r yc a nb ew i d e l y u s e di na u t o m a t i c g e n e r a t i o no fs i g n a l i n gt e s t i n gc a s e s ，a n dt h eb r i e fs t ll a n g u a g ec o m b i n e dw i t hc + + c a i lh a sag o o da p p l i c a t i o ni nt h ed e v e l o p m e n t so ft h es i g n a l i n gt e s t i n gs o f t w a r e k e yw o r d s lt d - s c d m as y s t e m ，c o n f o r m a n c et e s t i n g ，s i g n a l i n gt e s t i n g ，e f s m ， o p t i m i z a t i o nt e c h n o l o g y , t t c n ，s t ll a n g u a g e 重庆邮电学院硕士论文 3 g p p a s n 1 a s p a t s b s s c c c m c n c w t s e f s m e t s g m m g s m i t u i u t j d m a c m m m s c n n i p d u p e r p i c s p i x i t p t n r a n 缩略语 3 r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t a b s t r a c ts y n t a xn o t a t i o no n e a b s t r a c ts e r v i c ep r i m i t i v e a b s t r a c tt e s tc a s e b a s es t a t i o ns y s t e m c a l lc o n t r o l c o n n e c t i o nm a n a g e m e n t c o r en e t w o r k c h i n e s ew i r e l e s st e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d s e x t e n d e df i n i t es t a t em a c h i n e e x e c u t a b l et e s ts u i t e g p r sm o b i l i t ym a n a g e m e n t g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s i n t e m a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n su n i o n i m p l e m e n t a t i o nu n d e rt e s t j o i n td e t e c t i o n m e d i u ma c c e s sc o n t r o l m o b i l i t ym a n a g e m e n t m o b i l es w i t c h i n gc e n t r e n e t w o r k - n o d ei n t e r f a c e p r o t o c o ld a t au n i t 。p a c k e d e c o d i n gr u l e s p r o t o c o li m p l e m e n t a t i o nc o n f o r m a n c es t a t e m e n t p r o t o c o li m p l e m e n t a t i o ne x t r ai n f o r m a t i o nf o rt e s t i n g p e r s o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nn u m b e r r a d i oa c c e s sn e t w o r k 重庆邮电学院硕上论文 r b l u c r r c s d l s m s m s s s s t c s t l s u t t d m a t d s c d m a t f c s t m s i t t c n u e u i m u i o u m t s u n i r a d i ob e a r e r r a d i ol i n kc o n t r o l r a d i or e s o u r c ec o n t r o l 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 e s e s s i o nm a n a g e m e n t s h o r tm e s s a g es e r v i c e s y s t e ms i m u l a t o r s i g n a l i n gt e s t i n gc o d e s i g n a l i n gt e s t i n gl a n g u a g e s y s t e mu n d e rt e s t t i m ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s t i m ed i v i s i o n - s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s t r a n s p o r tf o r m a tc o m b i n a t i o ns e t t e m p o r a r ym o b i l es u b s c r i b e ri d e n t i t y t r e ea n d 而6 u l a rc o m b i n e dn o t a t i o n u s e re q u i p m e n t u s e ri d e n t i t ym o d u l e u n i q u ei n p u t o u t p u t u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m u s e r - n e t w o r ki n t e r f a c e h 重庆邮电学院硕士论文 引言 t d s c d m a 系统是根据目前国际上无线接入技术的发展，参考了国际上新 的c d m a 系统，又引入了我国具有知识产权的技术和特点来设计的。t d s c d m a 关键技术包括：智能天线、软件无线电、同步c d m a 、联合检测、低码片速率 和接力切换等。在t d s c d m a 系统设备开发和运行维护中，协议测试在验证协 ，议实现的正确性，以及保证不同产商开发的设备互连互通方面有着重要的作用。 协议测试按照协议标准，通过控制观察被测协议实现的外部行为对其进行评价。 目前协议测试分成三个方面进行研究：一致性测试( c o n f o r m a n c et e s t i n g ) 、互操 作性测试( i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n g ) 和性能测试( p e r f o r m a n c et e s t i n g ) 。一致性测试主 要测试协议实现是否严格遵循相应的协议描述；互操作性测试关注的是对于同一 个协议标准，不同协议实现之间的互连通问题；性能测试是用实验的方法来观测 被测协议实现的各种性能参数，如吞吐量和传输延迟等等，其结果往往与输入负 载有关。一致性测试是一种黑盒测试，砌t ( 被测实现) 的源码是未知的，测试 者仅能控制和观察i u t 的某些接口；一致性测试的基本方法就是通过观察协议 规范和被测实现的输入输出来判断二者是否一致。根据协议规范生成一系列的测 试例，并在测试系统上运行这些测试例，试图发现错误或者验证其正确。众所周 知，手工测试生成花费的代价过于昂贵，冗长的重复性工作，相当于3 0 协议实 现的时间，并且通常不能保证错误覆盖i l i 。因此自动测试例的生成则能大大提高 效率，通常的自动测试过程在自动化软件工程中已经成为一个重要的领域，特别 在通信协议工程中更加如此。 近年来，一致性测试成为国际上非常关注的、也是发展较快的一个研究领域。 解决通信设备互连产生的协议非一致性问题将成为移动通信应用中一个不可忽 略的因素。我院积极与北京电信科学技术研究院合作，从1 9 9 8 年起，开展了中 国第三代移动通信核心网协议、空中接口协议、系统关键技术、系统设备、移动 终端等多方面的研究，并取得了一系列的研究成果，为我院在第三代移动通信领 域具备了很好的研究基础和人才技术储备。 重庆邮电学院硕士论文 作者于2 0 0 0 年9 月起加入重庆移动通信工程中心的第三代移动通信测试组， 参与“t d s c d m a 第三代移动通信系统测试技术的研究 项目的研究工作。先 后参与完成了t d s c d m a 移动终端协议一致性测试标准的拟定，和t d s c d m a 系统移动终端信令测试软件的开发。作者主要负责信令测试软件的设计与实现， 完成了整个测试软件模块的搭建，并实现了关键的信令测试模块。该软件基于串 行口传输信令的条件下实现，其中一台p c 机仿真移动终端，实现移动终端的信 令处理，而另一台实现信令测试中的系统模拟器功能，完成高层信令的处理。在 以后的实际应用阶段，将考虑开发基于t d s c d m a 系统物理层的测试卡，来完 成低层协议的处理( 或结合现有的t d s c d m a 系统设备使用) 。在该软件的开 发过程中，作者总结了一些设计方法和经验，促成了本文的编写。 论文中正文部分分成6 章，第l 章简单的介绍了t d s c d m a 第三代移动系 统，其中重点介绍了空中接口协议规范；第2 章介绍了基于e f s m 模型信令测 试例的自动生成和优化方法；第3 至5 章是本文的核心部分，第3 章设计面向对 象软件模型，介绍了信令测试软件的整体构架；第4 章介绍了t t c n 描述测试 例的方法，和开发测试软件中自定义的测试过程描述语言s t l ，其中包括s t l 编译器的语法和设计：第5 章讨论信令测试软件实现中信令的处理方法，包括一 些数据库的设计和信令处理的c + + 实现。第6 章介绍了信令测试软件功能及界面 的设计方法。 重庆邮电学院硕士论文 第1 章t d - s c d m a 第三代移动通信系统简介 1 1 第三代移动通信系统的特性 第三代移动系统在l t u 称作i m t - - 2 0 0 0 ，而在欧洲电信标准协会称作u m t s ( 通用移动电信系统) 。其主要特点如下： ( 1 ) 全球化。i m t 2 0 0 0 是一个全球性的系统，它包含多种系统，该系统在 设计上具有高度的通用性，能够为用户能提供全球漫游服务。 ( 2 ) 多媒体化。支持高质量的多媒体业务，包括话音，高清晰度图像、视 频等。 ( 3 ) 综合化。综合了现有的寻呼、无绳、蜂窝、卫星移动等通信系统，以 提供多种服务。 ( 4 ) 智能化。引入智能网概念和软件无线电技术。 ( 5 ) 个人化。根据唯一的个人电信号码( p t n ) ，用户可以在任何终端上使 用通信业务，实现真正意义的个人移动性。 根据目前国内外有关文献资料的描述，第三代移动通信系统最终要达到下述 的目标： ( 1 ) 提供室内2 m b p s ；室外3 8 4 k b p s 步行、1 4 4 k b p s 车辆、9 6 k b p s 卫星的移动多媒体通信业务。 ( 2 ) 高于现有移动系统两倍的频率效率。 ( 3 ) 可以与固定网络的服务质量相比拟的通信质量。 ( 4 ) 适应各种通信网络( 蜂窝网、卫星网、i n t e r n e t 网等等) 。 ( 5 ) 兼有个人移动性和终端移动性，实现全球无缝覆盖和漫游。 重庆邮电学院硕士论文 1 2t d - s c d m a 第三代移动通信系统介绍 i m t 2 0 0 0 总共包括五个大的标准体系，其中t d s c d m a 、w c d m a 和 c d m a 2 0 0 0 三个标准是最有优势的标准。t d s c d m a ( t i m ed i v i s i o ns y n c h r o n i z e c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 是一种时分双工同步码分多址的无线传输技术标 准，它是t d m a 和c d m a 两种基本传输模式的灵活结合。它是由中国无线通信 标准化组织( c w t s ) 提出，拥有全部知识产权的第三代移动通信标准，在2 0 0 0 年5 月被国际电联( i t u ) 正式采纳的i m t - 2 0 0 0 三大标准之一。t d s c d m a 系 统非常适合于在城市人口密集区提供高密度大容量话音、数据和多媒体业务。 i ui m r- 1 u e f1 r a n r- i c n i - - 其它i mt 2 0 0 0 家族成员cn ui m ue无线接口 r an cnn ni 接口u ni a ) 接口 接口 圈i 1 第三代移动遇信系统构成 t d s c d m a 第三代移动通信系统构成见图1 1 ，它主要有四个功能子系统构 成，即核心网( c n ) 、无线接入网( r a n ) 、用户终端( u e ) 和用户识别模块( u z m ) 组 成。分别对应于g s m 系统的交换子系统( s s s ) 、基站子系统( b s s ) 、移动台( m s ) 和s i m 卡。其中四个标准接口分别为：网络与网络接e l ( 1 虾l i ) ：无线接入网与核 心网之间的接口( r a n c n ) ，对应于g s m 系统的a 接口；无线接口( t r n d ；用户 识别模块和移动台之间的接口( u i m - u e ) 。 t d s c d m a 系统的关键技术很多，主要包括以下几种： ( 1 ) 智能天线技术 智能天线技术是基于自适应天线原理的一种适合于第三代移动通信系统的 新技术。它在硬件上由一个天线阵和一组收发信机组成了其射频部分；而在基带 信号处理部分的硬件则基本相同雎i 。利用天线阵列的波束汇合成指向，而产生多 个独立的波束，自适应地调整其方向图以跟踪信号的变化，以提高接收信号的载 干比，增加系统的容量和频谱效率。 ( 2 ) 软件无线电技术 | 重庆邮电学院硕士论文 软件无线电技术是当今计算技术、超大规模集成电路和数字信号处理技术在 无线电通信中应用的产物。软件无线电基本原理是将模拟信号的数字化过程尽可 能地接近天线，即将a d 转换器尽量靠近r f 前端，利用d s p 的强大处理能力和 软件的灵活性实现信道分离、调制解调、信道编码译码等，从而为2 g 系统向3 g 系统过渡，提供了一个无缝隙的解决方案。 ( 3 ) 多用户检测技术 在t d s c d m a 系统中，由于码间不正交，会引起多址干扰( m a i ) 。多址 干扰限制了系统的容量。为消除多址干扰的影响，人们提出了利用其它用户的已 知信息去消除多址干扰的多用户检测技术。多用户检测( j d ) 的作用是通过训 练序列对信道估值，进而消除其干扰，达到提高系统容量的目的。 ( 4 ) 功率控制技术 在t d s c d m a 系统中，由于用户共用相同的频带，且各用户的扩频码之间 存在着非理想的相关特性，用户发射功率的大小将直接影响系统的总容量，从而 使得功率控制技术成为t d s c d m a 系统中的最为重要的核心技术之一。常见的 功率控制技术可分为开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制三种类型。 1 3t d - s c d m a 空中接口协议 在本文中，仅对t d s c d m a 空中接口的基本结构和各层信令的要点作简述。 重庆邮电学院硕士论文 图1 - 2t l u 接口的标准三层模型 此空中接口的基本结构【习和3 g p p 所提出的结构完全相同( 图1 2 ) 。它是一 个标准的三层结构，由物理层( l 1 ) 、链路控制层( l 2 ) 和网络层( l 3 ) 所组成： ( 1 ) 物理层：它由一系列下行物理信道和上行物理信道组成。 ( 2 ) 链路控制层：它由媒体接入控制( m a c ) 子层和无线链路控制( r l c ) 子层组成；m a c 子层与物理层( l 1 ) 之间的通信使用传输信道，而与r l c 子层 之间使用逻辑信道。 ( 3 ) 网络层：它集o s i 模型中的网络层，传输层，会话层和表示层为一体。 网络层实体主要负责各种业务的呼叫信令处理，话音业务( 包括电路类型和分组 类型) 和数据业务( 包括i p 业务，电路和分组数据，短消息等) 的控制与处理 等。 在空中接口中，l 3 位于l 2 之上和应用层之下【4 j 。在控制平面上，其包括3 个子层：无线资源控制( r r c ) 子层、移动性管理( m m ) 子层和连接管理( c m ) 子层。层3 的结构如图1 3 所示，r r c 子层位于层3 的最低层，属于接入层，r r c 层处理用户终端( u e ) 和无线接入网( 黜) 之间在第三层控制面的信令以及 和更高层( 如核心网( c n ) ) 之间的关系l5 1 。m m 子层和c m 子层是非接入层， 属于核心网功能。m m 子层主要目的是支持用户终端的移动特性，如向网络通知 终端的当前位置和鉴权等。c m 子层主要是提供通信管理功能，它被划分为4 个 相对独立的功能实体：呼叫控制( c c ) 、短消息业务( s m s ) 、补充业务( s s ) 和会话管理( s m ) 。 图1 - 3t d s c d m a 系统空中接e l 层3 结构 7 重庆邮电学院硕士论文 第2 章t d - s c d m a 协议测试例的自动生成 2 1 协议自动机的e f s m 模型 有限状态机( f s m ) i e l 模型非常适用于描述离散系统，因此被广泛的用于自 动控制、通信等领域。特别是i t u 推出规范描述语言( s d l ) 之后，有限状态机 在通信协议描述中越来越占据主导地位。t d s c d m a 系统协议过程的描述是基 于有限状态机思想的1 4 1 。从原则上说，f s m 能够很好的描述通信协议的控制部 分。但是实际的协议规范往往包含变量以及相关的操作，如果用f s m 描述将会 十分庞大，所以人们把f s m 扩充为扩展有限状态机( e f s m ) 来描述带有变量 的状态机。 对于t d s c d m a 系统终端信令的一致性测试研究，重点考察l 3 层协议的 实现及其一致性测试。每一子层的协议( 包括控制和数据) 可以用一个e f s m 模 l 呼n q 控制e f s m 短消息e f s m补充业务e f s m 会话管理e f s m j fni fh i 移动性管理e f s m i 1 【 i 无线资源管理e f s m 图2 1t d s c d m a 系统终端l 3 层e f s m 模型结构 型1 7 l 来描述，如图2 1 所示。m = ( ，0 ，s ，x ，丁) ，其中，表示输入的信令消息集， d 表示输出的信令消息集，s 为状态集，工为协议所包含变量集，r 为变迁集， l ! i v te t ，t = ( ，g l ，q ，9 ，c ，4 ) ，其中岛，吼，口，和d ，分别表示当前状态，下一个 状态，输入和输出。( x ) 表示当前协议变量对应的值，a t ( x ) 表示当前协议变量 对应的动作。 对于一致性测试而言，所关心的问题就是协议规范肘与协议实现m 是否一 致。 一 重壅坚皇堂堕堡主堡苎 一 _ l 。一_ _ _ - _ _ - _ _ 一一 ( 1 )验证单个变迁：吼坞s ，对于处于状态_ 的肼输入q ，检查输出。一 与协议规范m 所描述q 是否一致，并验证m 。变迁后是否转移到s ； ( 2 ) 验证所有变迁：检查肘中所有的变迁及状态，完成整个协议机m 的测试。 2 2 生成最优测试序列的算法 本文以移动性管理e f s m 为对象，研究测试序列生成的最优算法。移动终 端移动性管理协议e f s m 状态转移图如下图2 - 2 1 7 1 。 图2 - 2 移动台移动性管理协议e f s m 状态转移图 _ 对于一个给定的e f s m ，把每一个状态j 和与之有关的协议变量值x 当成一 个配置( c o n f i g 删i o n ) 节点1 7 1 。这里所关心的就是初始配置到其他配置的转换。 因此可以用如下一个连通的有向图来描述e f s m 。 g - - ，其中v 表示所有配置节点的集合，e 与r 相同，只是因为 9 重厌邮电字阮坝士论义 已经把状态j 和工当作一个配置来考察，所以占的描述为 v e e , e i = ( v f ，v j ；a , o ) ，其中_ 为当前配置节点，_ 为变迁的下一个配置节点。 矿为变迁所对应的费用权值( 与变迁的时间有关) ，用v _ e 彬= w ( v ，v j ；a e o f ) 来表示。基本假设：协议描述( 状态机) 是输入完全的、确定的、最小化的和强 联通的。协议描述最小化即是要求协议中没有冗余的配置( 或状态) 。一个协议 状态机复位后进入一个初始配置，如移动性管理协议e f s m 在终端开机，建立 下行同步后进入空闲模式v 1 9 。v 1 9 到任何其他配置都是可达的，而其他配置到v 1 9 一般来说也是可达的。若_ 到q 9 不可达，则可增加一个变迁( _ ，h 9 ；r s n u l l ) ，其 中0 是使配置0 复位到初始配置h ，的操作，且输出为空。这样协议机就变成强 联通的了，即说明了假设的合理性。 引入两个概念，配置_ 的h o m i n g 序列1 1 l ：由初始配置1 9 变迁到配置所 需的输入序列；配置的u i o ( u n i q u ei n p u t o u t p u t ) 序列l l l ：e f s m 处于配置 时，输入u i o 序列，输出序列是唯一确定的，由此来辨别配置。在应用算 法之前需要根据实际情况，选择适合的费用权值。 验证单个变迁的算法：设欲验证的变迁为( v ，v ；口，o 。) 第1 步：生成一个到_ 的h o m i n g 序列( 用d i j k s t r a 最短路算法嗍) ，使e f s m 从初始配置变迁到q ； 第2 步：输入q ，检查输出是否与d ，一致； 第3 步：输入酌u i o 序列，检查对应的输出序列，判断e f s m 变迁后的 配置是否为0 。 表2 1 单变迁的测试例 重庆邮电学院硕士论文 待验证地变迁h o m i n g 序列对应变迁序列u i o 序列对应变迁序列 v 1 7 ，v 6 v 19 ，v 9 ，v 6 ，v i7 v 6 ，v 9 ，v 6 ，v 1 7 ，v 1 9 v 2 5 ，v 9v 1 9 ，v 9 ，v 2 5v 9 ，v 2 5 ，v 5 ，v19 验证所有变迁的算法i 9 i ： 对于e f s m 的描述图g 而言，根据基本假设可知，生成图g 的一条有向的 邮路，就可以验证协议机的所有变迁及配置。因为g 是最小的，没有等价的配置 节点，所以回路的输入序列可以作为各个状态的u i o 序列。这样根据中国邮递 员问题的求解方法得到下列最优邮路的算法： 第l 步：对于v _ e v ，令吼2 d 一( 坼) 一d + ( v f ) ，其中d 。为入度，d + 为出度。 若所有的q = 0 ，则欧拉图g = g ，转第2 步；否则转第3 步； 第2 步：生成g 的一条欧拉闭迹； 第3 步：令s = n er io ， o ，r = h y i 吼 o ，x 寸5 ：v v , s , v j t 。用 f l o y d 算法求出g 的最短( _ ，_ ) 路。s 中的任意节点v f 重复吼个，丁中的任意节 点重复一个，进而构造s 与t 的赋权完全二部图d ： 第4 步：求出d 中的最小权完美匹配日( 用原始一对偶算法1 8 j ) ； 第5 步：找出日中对应的每条边在g 中的最短( _ ，匕) 路，把这些路上的边 都添加到g 上，得到欧拉图g ，转第2 步。 求解有向邮路的算法还有线性规划，网络流算法，等等。图2 2 所求得的最 优邮路为： v 1 9 ，v o ，v 1 8 ，v 1 9 ，v 1 8 ，v 1 3 ，v 1 9 ，v 1 3 ，v 3 ，v 1 9 ，v 1 3 ，v 3 ，v 1 0 ，v 1 9 ，v 1 5 ，v 7 ，v 1 9 ，v 9 ，vi9 ，v 9 ，v 2 5 ，vi9 , v 9 ，v 2 5 ，v 9 ，v 2 5 ，v 6 ，v19 ，v 9 ，v 2 5 ，v 5 。v19 v 9 v 6 v 9 ，v 6 ，v17 v1 重庆邮电学院硕士论文 9 ，v 1 4 ，v 1 9 ，v 1 4 ，v 5 ，v 6 ，v 2 0 ，v 1 9 2 3 多协议机的测试集生成方法 对于t d s c d m a 终端l 3 层协议而言，各个协议机之间不是孤立存在的， 某个协议机中的一个变迁的输入除了有基站发来的信令消息，还有其他协议机的 变迁引起的变化。如图2 2 中，无线资源连接建立( r rc o n n e c t i o ne s t a b l i s h e d ) 的输入就来自无线资源管理层的e f s m 。而无线资源连接释放( r rc o n n e c t i o n r e l e a s e d ) 的输出则影响到无线资源管理e f s m 的变迁。这种情况下的测试集生 成方法与单协议机的测试机生成相同，在算法分析时定义配置数组分别对应不同 的协议机e f s m 。先将协议机间的输入输出看作一般的输入输出，并做标记。按 照前述的方法生成最优测试序列，然后再将有标记的特殊输入输出用其对应协议 机的相应变迁测试序列扩展替换。 协议测试集的自动生成技术，大大地提高了一致性测试研究和实现的效率。 其中所涉及的算法也有助于测试规程( 或测试规范) 的编写。协议自动机有成熟 的理论支持，可以广泛地应用于各种通信协议的一致性测试中。由于协议的复杂 性和错误覆盖等因素的影响，目前的协议一致性测试过程，还需要大量的人工干 预，完整意义上的测试自动化还难于实现。 2 4t d - s c d m a 系统终端信令测试规范的描述方法 本节以鉴权过程为例来介绍移动通信测试规范中对测试例的描述方法，描述 方法如下： 鉴权过程的目的是验证用户身份。正确的响应对于保证通信连接的建立是很 重要的，否则，连接无法建立。系统模拟器可以像m s c b s s 一样处理鉴权参数 l ， a u t n ，r a n d ，c k ，i k ，a u t s 和x r e s 等【1 2 i 。鉴权接受的测试例 1 3 , 1 4 1 如下， 一致性要求： 1 ) u e 应该能够通过发送a u t h e n t i c a t i o nr e s p o n s e 消息来响应 a u t h e n t i c a t i o nr e q u e s t 消息，并且该消息中的r e s 鉴权参数与网络经过 鉴权算法所产生的那个r e s 值相同； 1 2 重庆邮电学院硕士论文 2 ) u e 将在p a g i n gr e s p o n s e 消息中指定整个鉴权过程中用到的加密关 键字序列号。 测试目的： 1 ) 检查u e 是否正确响应a u t h e n t i c a t i o nr e s p o n s e 消息，且其中的 r e s 参数是否与网络产生的r e s 值相同； 2 ) 检查u e 在p a g i n gr e s p o n s e 消息中指定的加密关键字序列号。 测试方法： 初始条件，系统模拟器为1 个小区，缺省参数；u e 有合法的t m s i ，c k s n ( c k s n l ) ，c k ，i k 。 测试过程： 首先u e 被寻呼。当u e 发送p a g i n gr e s p o n s e 消息给系统模拟器( s s ) 后，s s 发起鉴权过程并检查u e 发来的a u t h e n t i c a t i o nr e s p o n s e 消息中 的r e s 参数。接着r r c 连接释放。u e 再次被寻呼，s s 检查u e 发来的p a g i n g r e s p o n s e 消息中的加密关键字序列号。期望的信令序列如下表2 2 ， 表2 2 移动终端鉴权过程测试例 步骤方向信令消息备注 u e s s 1 网络发起的无线资源连接建立参考t s3 4 1 0 8 规范7 1 2 2 专 p a g i n gr e s p o n s ec k s n = c k s n l 3a u t h e n t i c a t i o n s s 用c k s n 2 而t 乍c k s n1 启动鉴权过 r e q u e s t程。 4专a u t h e n t i c a t i o n 检查鉴权参数r e s 信息单元。 r e s p o n s e 5 r r cc o n n e c t l o n r e l e a s e 6 r r cc o n n e c t l o n r e l e a s ec o m p l e t e 7 网络发起的无线资源连接建立参考t s3 4 1 0 8 规范7 1 2 8 专p a g i n gr e s p o n s e 加密关键字序列号应该变为c k s n 2 。 9 r r cc o n ne c t i o n r e l e a s e 1 0 专 r r cc o n n e c t i o n r e l e a s ec o m p l e t e 重庆邮电学院硕士论文 第3 章t d - s c d m a 移动终端信令测试软件实现 这里所开发的t d s c d m a 系统移动终端信令测试软件能够完成一些基本的 信令测试功能，如一些基本的信令分析，能对信令单元进行捕捉、解码和显示； 同时能自动识别非法信令消息和序列，如果出现信令错误，能将错误消息和事件 一起存储，从而实现第三代移动通信系统研发或运行维护过程中相关的信令测试 功能。 同时，由于随着移动通信网络的发展，移动网的维护和优化十分重要，开发 功能强、使用灵活的信令测试仪，也在一定程度上可满足用户对网络及系统相关 设备测试与维护的需要。而一个运营网络的维护优化需要合理的参数去衡量，在 网络运行维护过程中可通过信令软件对这些参数进行实时统计和后台统计，从而 在实际网络运行中对这些参数不断修正，以便使网络运行达到最佳。 3 1 软件功能分解 根据