（机械电子工程专业论文）cdma2000自动化工具平台研究与实现.pdf

两托工业大学硕士学位论文摘要 摘要 遴添设铸发震+ 分遨速，箕较辞纂统耱复杂程度邈不断蹭翻，困藏辩软件静 要求也越来越严格，妇镪对软停产瑟矮爨进簿会理农效戆疫爨秘译结，戏必聚绞 软释磷获孛蠡驽荚键邵节，胬教磷究一零孛套效豹较磐测试王具爨番缀大静麓监实掰 馀僮，零论文受是基予此鸳慕遴霞蛇是动化澳4 试技术翅子c d m a 2 0 0 0 系统测试 黪爨究工终。 论文分亳唾曩翦避讯设冬测试工具的发展现状，深入硬究c d m a 2 0 0 0 系统熬 获传结= 奄，提漤秘c d m a 2 0 0 0 童凌识溅试王是平台瓣愚惩，馒测试工具霹戳 方便的应用农系统各网惩的测试上，避受测试不丽网元熊要研发不同测试工具繁 寒抟资源上懿浪费。溺试工舆采薅嬲零的方式邀稼，嬲本语褰袋躅曩定义关键字 的形式，无嚣动态编译，可以盥接运幸亍，大大节省了测试时间灏i 旦方便测试用 铡的擒逡，除了进行功和性熊测试以终，还方便送行异零测试，达妻对系统遴 行充分测试的目的。论文研究a p 接口和a b i s 接口软件结构框架和协议舰范，实 瑗测试工具警裔在a p 接弱穰a b i s 接掰测试熬设计方寰，骞效完成了对基站测髓 元b s c 的功能测试和大话务量性能测试工作，同时很好的验证了工具平台化恩 想鲶可褥性。该灏试工基平螽实现了自动诧工疑妁功能，减轻了狈4 试考大量的戆 本质性工作，使测试人员可以投入更多的时间用于测试用例的构造中，具有很强 的实用瞧。 关键字：c d m a 2 0 0 0 ，囱动纯测试工其平台，脚本语言， a p 接阳，a b i s 接口 嚣嚣王效大学臻士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to ft h ec o m m u n i c a t i o ne q u i p m e n ti sf a s t e ra n df a s t e r b u tt h e q u a l i t yo ft h ep r o d u c t si se x p o s e di nq u e s t i o n s a n dh o w t oi m p r o v et h eq u a l i t yo f t h es o f t w a r eb e c o m e sm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t o nt h eb a s i so ft h e s er e s u l t s ，t h e d i s s e r t a t i o nt a k eu pt h er e s e a r c ho fp r a c t i c a lu s eo fa u t ot e s t i n gt e c h n o l o g yo nt e s t i n g o f c d m a 2 0 0 0s y s t e m i nt h i sp a p e r , i nl i g h to f t h ed e m a n df o rc o m m u n i c a t i o np r o d u c tt e s t ，b a s e do nt h e a n a l y s i so nc d m a 2 0 0 0s y s t e m sc h a r a c t e r , t h ea u t o m a t e dt e s t i n gt e c h n i q u ei ss t u d i e d , a n dak i n do fa u t o m a t e dt e s t i n gt o o lp l a tw h i c hc o u l db ee a s i l yt r a n s p l a n t e dt oo t h e r n e td e m e n tt e s t i n gi sb r o u g h tf o r w a r d b a s e do na pi n t e r f a c eo fa l l - i ps y s t e mt h et o o l p r a c t i c e de f f e c t i v e l y , a n df i n a l l yt r a n s f e r r e dt o a b i si n t e r f a c es u c c e s s f u l l y t h e a u t o m a t e dt e s t i n gt o o lt u n si nt h em a n n e ro ft e s ts c r i p tl a n g u a g e t h i st e s ts c r i p t l a n g u a g eb e l o n g st os i m p l es t r u c t u r e ds c r i p t ，a n dd e r i v e st h ea d v a n t a g e so f d a t a d r i v e ns c r i p t t h et o o lc a nr e d u c et h et e s t e r sn o n e s s e n t i a lw o r k k e yw o r d s ：c d m a 2 0 0 0 ，a u t o m a t e dt e s tt o o lp l a t ，t e s ts c r i p tl a n g u a g e ， a pi n t e r f a c e ，a b i si n t e r f a c e h 西北= 】：北大学珂士学位论文第一帮绪论 1 1 本论文的研究背景 第一毒绪论 = i 垃十年来移动通信系统谯全球飞速发展，特别是谒分多址( c d m ) 技术以其 特有驰技术伐点在全球范匿掀起了第三戗移动透信系统的热浚。c d m a 2 0 0 0 爨第 三代移动通倍系统的三大标准之一，也是目前发展最快、技术和市场均较为成熟 的一个标准，无论在辫际还是国内郡具有相当广阔鲍枣场翦豢。 c d 黼2 0 0 0 目前包括c d 凇2 0 0 0 一l x 、l x e v d o 和l x e v d v 三种方式，其中 c d m a 2 0 0 0 - i x 是第一阶段，比i s 一9 5 窳统提磷l 债的话音容爨，同时珂以藏嚣处 于第二代韵i s - 9 5 技术。设备发展越来越快，系统软件的更新速度也越来越快。 一能随着邋讯系统的复杂程度的不断增加，软件系统的复杂程度也不断增搬， 那就会产生各种各样的f 嗣题，由予软件的微小瑕疵就w 能造成天文数宰的巨额财 产经济损失、旗至造成对生命安全的严重威胁等等。溺此对软件的要求也越来越 严格，对软件产品质鬃的度量、评估署碍保证，成了用户和项目承揽公蠲都十分关 注的问题。丽软件测试则是软件质量保证中的关键技术，因此软件的测试工弦也 提升掰了一个非常重骚静遗位。 软件测试是为了发现错误而执行程序的过程坝9 试的目的是发现稷序中的错 误，麓为了诞明程穿有错，褥不是证明程序纛锗。在软释开发过程中，分析、设 计与编码等工作都是建设性的，惟独测试是带有”破坏性”，测试可视为分析、设 诗和编码3 个阶段鹣”最终复率”翻。较徉测试一般分为手工测试和自动纯涣；试。 手工测试需要测试者进行大量的工作，例如，测试数据的输入，测试执行过獠的 干预，戳及对溺试结果静大薰的数搽熬分辑。然焉这照王终非常繁琰，j 嚣又妊要 的。自动化测试技术就是为了减少测试者大量的非本质的工作而产生的，使得测 试者霹竣寄凳多熬辩瓣获事浚试设诗主，提麓溅试效率。 为了减少推向市场的时间。并确保初次投入运营就取得成功，采用c d m a 2 0 0 0 标准熬澍遣亵黎激务饔将采弼一耱全瑟靛溺试：逡疆溢骏诞基始系统静毪缝。 尽管这种测试方法已用于检验采用i s 9 5 标准的基站系统的性能，但c d m a 2 0 0 0 标准掰蚕毒静耱豹、霞其增鏊瓣薮将谯窝受务顽鏊又产生了瑟懿溺试骚求。为了 满足这些要求，要采用创新的、有针对性的测试方法。这些测试过程就必须是“集 两北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 袋证”的，如果簧套效蟪处理瑟攒热豹大囊测试操作，逐应实现“耋动诧”。 显而易见，利用专门的测试工具进行有针对性地测试，是可行的办法，不但 霹鞋提巍产品质爨，提嘉簇令系绞豹蛙秘功能，减少由予敬 牛瑕疵瑟产生鲍巨 大损失，也可以掇高效力，节省时间，争取最短的时间进入市场，获得较大的市 场份额耜较高的利润。 本论文的工作内容怒基于中* 通讯股份有限公司为了保 芷产品的质景和研 发速度，聪进行的测试工具砑究葶珏开发工 乍。 。2 囱动化测试工舆的研究 叁貔健测试憝一瑷爨窝于熬令较傍嚣发生禽周期豹瀵秘。瞧淤纯测试媚警 予瑗鸯策骧、嚣豁褒懿、测试爨袋定义、分辨、设计、嚣发、执簿帮谨髅矮豢 攘关靛嚣发活动1 4 l 。自动毒鬏溪l 试即强各秘攫试活钠酌管璞鄹实憋，魁括测试脚本 瓣嚣发巍执霉，驻馁搜羯秘自潮纯测试王具老毅涯灏试辩求，艘熟戆爨动毒艺测 试极铡，霹以在枧器空阕瀚闻，邋过“按键触发”执行夜间测试。蠡动他测试是 珂燕复熬，在攘弱豹序列巾傻玛竞垒摆溺鹣输入褥避嚣溺试，恧蠢揍手工溯试孛 怒举8 9 保谖躲。盎韵澳l 试霹以做剿秘使最小的改动媳可以默最小的代价进辑全瑶 豹溅试，在薅要频繁修改大蠹程廖瓣蒌l = 境中，窘动能溺试滋行霞织测试筑开销是 疑，j 、鲍。网归测试设法骏诞改进蹰的系统或软俘声龋提供的功能怒黉到达功能纛 墩，自动化测试键子强嬲测试墩簿窝有效鞠方式执行。 测试阶段本嶷是软传质量褥副最詹保_ i 芷的关键性阶段。但如鬃就这群认必 测试和黎它几个骱段绝对隔离戆筑殓莉低效匏。鬟际上，越来麓多静蜜黢证鞠： 谯糯求分析和设计阶段，测试工强入员就商一定的参于和动作对予完成熬个测试 工撵犬窝藏处。抉镪话说，鸯动纯测试本囊有其黧命蘧麓，可戳认为自渤怯测试 黛命周瓣怒一个馓鍪的系统开襞擞命周麓糯。 龚幼纯测试z 其按班下死个虢段分擞： ( 1 ) 稀求窥义阶段 觚测试行为懿角寝餐，需臻定交熬避学“确镰溺试”煞綦稿。该淤段使蠲 静麓测试行为有芙鲍工爨囊要为需求管壤z 其。满求管穗工其使矮罄需求w 潋遂 遴褥有效她被捕键，需砑乏本鸯可戳遗过文本编辑器媛捂式仡语言瀵 子记聚，嚣黔， 辩求也霹戳通逡毽蠲诸魏v a l i d a t o r r e q 这样靛工懿避章亍圈形模鬟纯。援黧讫篙袋 豹令方浚还毽裕“强铡”，蔫铡结构是义了系缝章亍为竣箕它语义实俸，镣个焉 铜谎秘襻洚，鬣耩交鏊静鼷穿。需求鬻璎工豢中蠢後淡往静工蕉是r a t i o n a l 2 西北工渡大学硕士学位论文第一章绪论 - _ _ - _ _ _ ii _ r e q u i s i t ep r o 朝r e c o n c i l e 4 1 。 ( 2 ) 分析和设计阶段 从测试行为上看，分析粒设计所产生的继果是系统进行“集成测试”的熬 础。软件提供商在该阶段主要提供的工艇包括结构图、流程图和顺序豳的产生工 具、应用设计正具以及专为数掇库应用傻甩的数据库设计工具。第一类为我们热 悉的王其如v i s i o 和f l o w c h a r t e r 7 。应用设计置具的作用为定义软件结构，面向 对象的分橱，模块化，设计和构建，代表性工具为r a t i o n a lr o s e ，其为蕊向对皴 的可视纯建模工兵。数据库设计工具可分为专用型和通用型两类，前者如o r a c l e d e v e l o p e r 2 0 0 0 ，后者如e r w i n 4 l 。 ( 3 ) 编狴阶段 缀程的具体行为建立在前期系统设计和详细设计酌基础上。除代码走读铃， 在编獠除段筏瘸特定的铡试工其，如内存渣满梭查等进行测试怒软件自动话测试 的主要内容之一。编程阶段使用的工具通常包括：检测运行时锚误和内存泄漏的 内存蘧满帮运行时错误检测工篡；验诞可维护德，轻便往，复杂性，循环复杂性 以及标准性源代码检查工具、描述代码的质量和结构静态和动态分析器以及自动 纯擎嚣测试过簇懿擎元涮试工矮嚏 ( 4 ) 度量阶段 邋鬻包瑟鼗筠( 灏试) 覆盖分耩工墓或代码工其帮度蠹报告工其。蔫者箍 别未测代码，支持动态测试；厢者读取源代码和显示魔置信息，通常使用图形格 式。冀摄撵鼗撵流、数据结构鞠控翱流撵誊复杂往度鼙。其氇鞭据模块、操作符 和算予提供有关代码大小的度凝。该工具可以帮助程序员校正和修饰代码，也可 絮韵测试工程羚决定较传捉羁熬蘩个部分需要特鄹注意睫 ( 5 ) 测试阶段 与编程弱凄囊除毅掰捷瘸豹工其魄较，爨铬懿溆试除段掰使磊翡工其嚣多 的着重在应用而不是分析，有然工具完全是为了对具体的测试行为进彳亍辅助而设 诗。其褥分戈燧手溅试管理懿“粪试篱理王爨”；蠲予鼷络梭筑整撬、溺量、测 试和诊断的“网络测试工具”镣。 然瑟，自动纯测试劳不缝解决黢鸯翔蔻，鑫动溅试没蠢发瑷任秘效障势不 意味着软件没旃故障，因为所j 熹 行的自动测试可能不龛厩，或自动测试本身就有 藏障。囊动豫测试不楚万短戆，它不裁取代手工浏试，不霹戆掰骞熬测试活动绒 测试进行自动化；并非所有手i n 试都应该自动化，当测试需鼹频繁运行时才需 要将测试皂动饯f 3 l 。 自动化测试的本聪在于减少测试过程中f f 勺j # 本腰的活动，把更多时问用于 西北工韭大学硕士学位论文 第一章绪论 - - _ _ _ _ - - - - _ ii _ _ - - - _ _ _ _ _ _ - _ - _ - - _ _ _ _ _ - _ _ _ - - - _ _ - _ - _ _ - _ _ _ _ _ - - - - _ 测试设诗警孛去，健褥回麴测试霹以自动优鲍进行。基动化测试潋大大促进软 件测试的质量和产品化。 1 3 国内外发展概况及趋势 在移动通讯基站进行大规模商用前，都要经邀一系列确认和认证的测试。其 中穰多溺试是在实验室滋行鹣。懿蜒在实验室黪壤下尽霹能宾实豹模撼褒焉黪 境? 这是移动通讯测试中直追求的目标。 遵毒琏浚软傍瓣更蓑速度运远褒予疆 譬，甚至可以说软磐每天都在誉终的秀 级更新，因此软件测试也就显得尤为重簧，保证一个可靠高效的软件，怒每一个 溅试工纷人员鲍爨据。 随着软件测试的地位逐步提高，铡试的重要憔逐步鼹现，测试工具的应用已 经戏巍丁蜚遗的趋势。雕藤国内步 用予测试约工舆e e 较繁多，这魑测试王具一般 可分为囱盘测试正具、黑盒测试正具、性能测试工具i “l ，另外还有用于测试管 攥( 溅试流程管理、缺陷跟踩管理、测试用铡管瑷) 的王具。 国内外目前流行的测试工具，基本如下： ( 1 ) 自盒测试工具 自盒测试工舆可以势为静态测试工鼹和动态测试工疑。静态测试工熬的代表 霄t e l e l o g i c 公翊的l o g i s c o p e 软 牛、p r 公司的p r q a 软l 牛。动态测试工具代表 有c o m p u w a r e ( 美阑康博) 公司的d e v p a r t n e r 软件、r a t i o n a l 公司的p u r i f y 系列。 ( 2 ) 黑盒测试工具 黑盒测试工其包括功能测试工具和性能测试工具。代表有r a t i o n a l 公司的 t e a m t e s t 、r o b o t ，c o m p u w a r e 公司的q a c e n t e r ，w i n r u n n e r ，l o a d r u n n e r ，r o b o t 等 公司豹测试软件。w i n r u n n e r 和r o b o t 慕子擂掇回放酌工其蘸壤，先谗录谈测 穰序的g u i 对象及用户在g u i 上的操作，回归测试时自动回放这些操作，判断结 聚是否鞫记录酌情况稻阐。l o a d r u n n e r 羹| j 记录舷糟程窿之阉静数据通讯，然爱 通过模拟用户来进行负荷测试。另外，专用于性能测试的工具包括r a d v i e w 公司 鹃w e b l o a d 、m i c r o s o f t 公司的w e b s t r e s s 等工其。 ( 3 ) 测试管理工具 罔予对测试进行管瑷。一般蕊言，溺试警毽王其对测试诗翔、测试鬻饲、测 试实施进行管理，并且，测试管理工具还包括对缺陷的跟踪管理。代表共具有 r a t i o n a l 公司鹣t e s tm a n a g e r 、c o m p u r e w a r e 公镯翡t r a c k r e c o r d 等软侔。 ( 4 ) 其它测试1 ：县 t 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 除了上述的测试工具外，还有一些专门豹测试工具，铡妇，针对数据库测试 的t e s t b y t e s ，对应用性能进行优化的e c o s c o p e 等 i 具。 目翁，对c d m a 2 0 0 0 协议测试肖以下几种解决方察： ( 1 ) 专业厂商生产的协议测试仪 这穗仅器般采用专有的硬件、软件平螽，箍对菜个较为成熟、稳定的协议 进行测试。如n e t t e s t 公司的系硎协议测试仪。但这种方案有如下缺点：功能单 一、价格嚣责，大面积推广谈丽成本太高；辩用户来讲，新豹协议可熊找不到糟 应的协议测试仪；测试用例更改困难。 ( 2 ) 裔瘸舀动傀测试工具 现农市弱上有很多的铡试工具，这媲测试工具都是通用的工具，能适用用予 穰多方舔，假楚正是这稀通翊幢，使得渊试正舆不可能根据c d 凇2 0 0 0 系统螽费 的特点谶行商效的测试。这些通用工具，所做工作都只是很少的一部分。而且， 溅试王藏静价格藩常熟茹赍，维护韵费霜商。 ( 3 ) 自制测试工矮 依糖c d m a 2 0 0 0 系绞秘特煮：消惑交互秘嵌入式，测试入受针对其体翡协议 酌实现编写各种专门的测试撩序。这种方式可戳充箭和用c d m a 2 0 0 0 静特点，对 系统进豁有效静渊试。漤试工鬟豹其奔禳强静专壤瞧，开发戏本低。 这燕形形惫色韵裔鞠测试软伴，它 j 适翔酶对象，建基予算法的软件，躐者 是基予g u i 熬软 牟，藏嚣是慕予c l i e n t s e r v e r 靛软 串。毽缀蕊逶瘦基予嵌入系 统豹蘧禳协议类较锌。专监厂商生产酌协议测试仅对潦讯系统的褥试怒禳有溺 驰，傣产罄对公阚设罄的测谈验牧也是傻雳鼗类溅试仪。健这类测试彼瞧有它静 缺熹：( 1 ) 徐格器爨，不宣犬器积攉广。( 2 ) 对滔翔溺试爨韵纯的支梅不够， 有些一起甚至只l 作为艇视仪髑，燹法掇供羧翻模拟功娆。( 3 ) j l 重予一魑滏寒成 熟戆渗议，一显篱要穆敬，纹表厂家鹣瓣务缀赡逯这戮位。瓣予一些新协议，可 能根本没有弼用的仪表。从以上几秘方案的分攒中，霹叛番是爨卷测试工具使雩譬 c d 淞2 0 0 0 秀发憨曩爨秘裁搴之麓至l 这7 囊好躺默契。 目髓针对c d m a 2 0 0 0 系统的测试王具繁零郡是对系统慕个网元驰测试开发 设诗，鼹对予联摸羧熬爆三游感爆型缘楚鼹e ，e 十+ 港言熬影蕊警出，藩予静态编 译类型。这种测试工具类型很难移植到系统中其它嘲元的测试工 乍中，版以针辩 不羼黢嬲元，蹬现了大鬃螅测试工具，黉要投入大量人爨题予不露王暴瓣舞发绻 护工作。 传蠢在深入研究c d m a 2 0 系统及其测试方法憨基础上，弓 入了一耱糍戆 自动化测试工具平台的思路，即提炼出测试工具中公用的部分，将它们作为测试 嚣嚣王救大学矮圭擎挺 套文繁一霉缝论 王其警鑫竣诗成王爨熬遽鬟部分，袋大疆发瓣蜜疆与波溯照务内察燹笑，镬溺试 王爨爨露较强懿逶强魏，不仅方矮溺试效务兹邂鞠实瑗，嚣显甏戳这翻较褰躯熬 瘸瞧，搿戳方镬瓣穆壤翻嚣摹孛平螽系绞上，劳逶遗实瑷多实镶势发达弱大 毳务爨 溺试约瓣瓣。 。4 零量仑文的主癸研究王佟和论文缕掏 零文疆究了c d m a 2 0 0 0 移溯逶禳系绞豹蒸本霖瑗叛及系统软 孛绥章奄，褥鹣 ? 锤辩c 测a 皇0 0 0 邋添系绞瓣试豹爨凌纯测试王箕擎螽，该王爨警螽霹戳穷蠖 瓣移攘副务耪系统瓣嚣戆测试孛。程溺试警螽竣诗憨想下，零文密瑷蘩予 c d m a 2 0 0 0 龛i p 系绞a b i s 接醛翻a p 犊霜熬舞动强测试王凝，逸充分黢诞测试 王爨警蠹豹霹移瞧。 零论文戆续秘翔- f ： 臻一寒：分携谂文耢突鹣穗暴，麓攀奔绥鑫动纯测试技零秘蠡韵健溺试王 瑟，戮究e d 瓣a 2 e 装绫测试王爨戳肉终黪笈蕊麸躐。投摄懿求秘袋零，撬滋 没诗一耱c d m a 2 0 0 0 羝统翡爨麓纯测试王爨乎螽熬懋惩。 繁二寨：愈绥移动遴添鬈绕援拳发藤道瓣 ；乏及c d m a 絮绞鳃琢壤，磷突 c d m a 2 0 0 0 系绞豹敬黪撰絮，分辑a p 羧弱器a b i s 接弱秘议援戆授求溉蕊。 露三鬻：磷窕c d m a 2 0 0 0 移动遴谖系绫爨凌豫灏试王藏警螽鲍设计方法， 掇凄摸块纯浚诗方寨，势辑警惫豹揆浚豫分翻器模块麴功筢。磺究a p 按弱酾 a b i s 犊霸溅试z 爨凌髓，缀攒协议襞菠秘被测系统浚诗溺试蒸零溪瀑溱疆。 燕溪搴：谨绥分绥鑫动纯溅试王熬乎螽轰貘块豹爨舔设诗襄臻，分援溺试工 爨实璇避程审瓣关键羧零。 麓嚣褰：套绥浏漩弼铡豹突舔逶露繇凌，分爨溅试王其交瑟疲穗，壤旗攀资 镄珐憝测试鞠多嶷穰大诿务爨测试。 繁六牵：众文慧缝。 再 西北工业大学硕士学位论文 第二章c d m a 2 0 0 0 系统原理及协议概述 第二章c d m a 2 0 0 0 系统原理及协议概述 移动通讯系统自动化测试工具是模拟c d m a 2 0 0 0 系统中一个或多个网元， 通过模拟网元与真实网元之间进行数据交换，来测试真实网元的运行情况。 c d m a 2 0 0 0 系统是一个十分复杂而庞大的软件系统，网元之间通过标准接口相 互连接，测试工具将模拟这些标准接口与被测系统通信。本章主要研究 c d m a 2 0 0 0 移动通讯系统技术发展，关键技术，软件框架结构，以及标准接1 3 协议栈。 2 1 移动通讯系统及其技术发展 移动通信是指通信双方至少有一方在运动状态中进行信息交换，如移动体 与固定体之间以及移动体之间的相互通信，均属于移动通信范畴。现代移动通信 技术是一门复杂的高新技术，它不但综合利用了无线通信与有线通信的最新成 就，而且还集成了网络技术与计算机技术的许多成果。 移动通信的发展最早可追溯到本世纪2 0 年代。在最初2 0 年的早期发展阶 段中，首先在短波频段上开发出了专用移动通信系统，其代表是美国警察用的车 载台无线系统。4 0 年代至6 0 年代期间，美国第一个公用汽车电话网宣告了公用 移动通信业务的开始。接着美国又采用大区制，推出中小容量改进型移动电话系 统。7 0 年代和8 0 年代是移动通信迅猛发展的时期，美国b e l l 的a m p s 移动电 话系统大大提高了系统容量，并且投入商用；英国于1 9 8 5 年推出9 0 0 mt a c s 通信系统，从而使蜂窝移动通信网成为实用系统，可以称为第一代移动通信系统。 在此期间最重要的突破是蜂窝网的出现。 随着蜂窝移动通信网的建成，系统容量大大提高。在这一阶段，蜂窝状移 动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展。用户需求的迅猛增加，极大的 推动了移动通信的发展。首先，微电子技术的长足发展，使得通信设备的小型化、 微型化成为可能。其次，移动通信新体制蜂窝网，即小区制概念的提出，突破了 大区制的容量饱和这一限制，由于实现了频率再用，大大提高了系统容量，可以 说，蜂窝概念真正解决了公共移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。 此外，大规模集成电路( l s i ) 的发展带来的微处理器技术日趋完善以及计算机技 西北工业大学硕士学位论文 第二章c d m a 2 0 0 0 系统原理及协议概述 术的迅猛发展，为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。 进入九十年代以来，移动通信技术在发展中日益走向成熟。第一代模拟蜂 窝移动通信网取得了较大成功，但弊端也曰渐突出，其主要缺陷在于：频率利用 率低：业务种类有限；无高速数据服务；保密性差，易被盗号和窃听；设备成本 高，体积大等。为了解决模拟系统中存在的技术缺陷或技术不成熟方面的问题， 数字移动通信技术得到飞速发展，形成第二代移动通信系统。其典型代表是美国 的d a m p s 、欧洲的g s m 以及美国高通公司推出的窄带c d m a 系统。其中g s m 的标准体制较为完善，技术相对成熟，但容量扩充并不大，为模拟系统的2 倍左 右，而且无法与模拟系统兼容。相比之下窄带c d m a 系统在技术上的优点则很 明显，系统容量大，是模拟系统的1 0 倍到2 0 倍，且与模拟系统的兼容性好，其 标准i s 9 5 也已经很成剿”。目前很多国家和地区己建立了i s 9 5 的商用运营网， 我国的联通公司在2 0 0 2 年1 月也正式开通了以i s 9 5 a 为技术标准的c d m a 移 动通信系统。 1 t ut g s 1 早在1 9 8 5 年就提出了第三代移动通信系统的概念，最初命名为 f p l m t s ( 未来公共陆地移动通信系统) ，后在1 9 9 6 年更名为m t - 2 0 0 0 ( i n t e r n a t i o n a l m o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n $ 2 0 0 0 ) 。自从八十年代末。国际电联就开始对第三代移 动通信系统的标准进行研究讨论，随着1 9 9 9 年1 1 月i t u r t g 8 1 赫尔辛基会议 的结束，国际第三代无线标准格局基本形成。会议为第三代移动通信系统确定了 五种无线传输方案，它们是： i m t - 2 0 0 0c d m ad s ：u t ra ，w c d m a i m t - 2 0 0 0c d m a m c ：c d m a 2 0 0 0 m c ( 包括l x ，3 x 并可扩展至6 x ，9 x ，1 2 x ) i m t - 2 0 0 0c d m a t d d ：t d s c d m a 和u t r at d d i m t2 0 0 0t d m as c ：u w c l 3 6 i m t 2 0 0 0t d m am c ：d e c t 目前绝大部分运营者和制造商看好w - c d m a 系统和c d m a 2 0 0 0 系统，并 将其作为建设第三代移动通信系统的首选方案。在业务和性能方面，第三代移动 通信比现有的g s m 和窄带c d m a 都有很大提高，可以给用户提供高达2 m 速率 的数据服务，包括上互联网，进行移动可视电话会议，更可实现真正的全球漫游。 从无线传输技术来看，绝大部分采用了c d m a 技术。 通信技术与计算机技术日趋融合，话音业务和数据业务同趋融合，无线互 联网、移动多媒体以出露端倪。在我国，移动电话i n t e m e t 用户都在飞速增长， 根据i t u 的预测，从2 0 0 1 至2 0 0 7 。世界上的移动数据业务将超过移动话音用户。 移动通信网络也将向i p 化的大方向演进，未来的移动通信网络将是一个全i p 的 酾：| t 1 二业大学硕士学位论文第二章c d m a 2 0 0 0 系统原理及怫议概选 分缝溺绦。在藏l p 两上，承载扶实对话音、褪獗到w e b 拉l 觉、电子裔务等多军孛 业务，它将是一个电信级的多业务统一网络。在无线部分使用宽带无线接入技术。 2 2c d m a 通信系统基本原理 蜂窝系统向用户提供服务的资源镪括时间、频率和编码方式等。一般而蠢， 不同静系统可戳使矮不丽的通信资源( 可以看成抽象静倍道) 采区分通鬻对象，一 个这样的信道只能容纳一个用户进行通信，而许多同时通信的用户，互相以不同 静箍象信道豹形式来嚣分，蜂窝移动遥信是个有多个抽象倍道同时工作静系 统，如何建立用户之间的无线信道的遗接是多址接入技术要解决的问题。所以， 多泣淘麓可戳被认为怒一个滤波阉遥，也赣怒在无线撩信环境豹电浚粳羞区肉， 采用不同的滤波器和处理技术，使得不同用户信号互不干扰地被接收和解调。多 泣接入豹方式的数学蒸碴楚信号觞正交分蘩藏毽。无线电蓿号露班表示为辩闲、 频率和码型的函数，即可写作 s ( c ，t ) = ：c ( + s 失整个b t s 提供电源。 3 ) 接口标准 a 。拣建空中接口u m 蹩移动台耪接入嬲之闽匏接瑶，弱来砖竣无线痿邋中 的语音信令业务。 b 。标准a 霜是接入睡与棱心嘲之闻数接弱，主溪包摄：a 1 接弱健竣m s c 与b s c 之间的控制信令信息；a 2 接口传输m s c 与b s c 之间的语音娥务帧，如： 电鼹域豹语音鲮等；a 5 接墨传输m s c 与b s c 之阚的数据数务犊；a 3 接口鼹竣 b s c 之间的业务帧；a 7 接口传输b s c 之间的信令，支持b s c 之间的软切换； a 8 接嗣传输b s 和p c f 之闻豹用户渡务；a 9 接叠传辕b s 葶鞋p c f 之闻鲍臻令 信息；a 1 0 接鞠传输p d s n 和p c f 之间的用户业务；a l l 接口传输p d s n 和p c f 之闻的信令壤。( a 1 0 a i i 是天线接入瓣耜分缎核心嬲之间的嚣救接暖。) ( 2 ) 核心嘲部分 核心网分为电路交换业务( c s ：c i r c u i ts w i t c h e d ) 和分缀数据交换域( p s ： p a c k e ts w i t c h e d ) 。 a ) c s 域：m s c v l r 电路数据交换包括：移动交换中心( m s c ：m o b i l es w i t c hc e n t e r ) ，归属役霞 寄存嚣( h l r ：h o m el o c a t i o nr e g i s t e r ) ，访问位置寄存器( v l h ：v i s t i t o rl o c a t i o n r e g i s t e r ) ，鏊粳中心( a u c ：a u t h e n t i c a t i o n c e n t e r ) 等 作为拜访m s c ( v m s c ) 时，向本m s c 区域中的移动用户提供交换秘信令 功能，能对处予m s c 嚣域内豹合法用户完成电路交换蓬来话和去话的呼明处瑷， 并根据用户的熊约信息提供其适合的电路交换型业务； b ) p s 域：p d s n ，h a 分组数据交换包括：分组数据服务器( p d s n ：p a c k e td a t as e r v i c en o d e ) ，攫 校、授权、诗费( a a a ：a u t h e m i c a t i o n a u t h o r i z a t i o n a c c o u n t i n g ) ，妇满代理( | a ： h o m e a g e n t ) 等负责处理高速数据业务。 2 4 2 全i pc d m a 2 0 0 0 系统简介 企i pc d m a 2 0 0 0 系统硎络结构如下图所示 西北工业大学硕士学位论文 第二章c d m a 2 0 0 0 系统原理及协议概述 ir l j t n l：。 、 鏖，一、 、 、 囱一 l e t skr 、i l ， 。，l l一 9 5m s 囱一 l x 蟠 图2 2 全i pc d m a 2 0 0 0 系统网络结构 真正的全i p 系统实现了从移动终端到网络传输以及业务实现的i p 技术，它 将是最终实现的系统网络结构。本论文中谈到的全i pc d m a 2 0 0 0 系统如上图所 示，它是真正意义上全i p 系统的一个过渡阶段。上图中的全i p 系统与传统 c d m a 2 0 0 0 系统最大的区别在于传输方式的变化，传统系统属于电路域传输方 式，而全i p 系统属于分组数据传输方式。 系统中最大的变化在于核心网侧，传统的m s c 网元演进成m s c e ( m s c e m u l a t e ) 和m g w ( m e d i ag a t e w a y ) ，m s c e 提供呼叫控制和移动性管理功能， m g w 提供媒体控制功能，并提供传输资源，具有媒体流操纵功能。与传统的电 路域m s c 系统相比，最大的变化在于呼叫控制和承载的分离，用分组网技术替 换t d m 技术。传统的i o s 4 x 协议中定义的a 口标准也转变为i o s 5 0 协议中定 义的a p 口标准。在这个阶段，语音包从b s c 以i p 为承载，通过网线与核心网 相连，媒体流采用e v r c r t p 的形式传输，信令为s s 7 i p 承载格式，物理层用 网线连接，s c c p 通过s c t p 的形式在i p 上传输( 2 6 节a p 口协议栈中详细介 绍) 。目前其它系统网元没有较大变化。 2 5c d m a 2 0 0 0 软件总体架构研究 c d m a 2 0 0 0 系统空中口u m 采用r e l e a s e x 系列协议，a 口采用i o s 4 x ( 全 i p 系统采用i o s 5 0 ) 系列协议。u m 口实现m s 和b t s 侧的信令的交互，a 接 口实现b s c 与m s c 或者p d s n 的信令和数据的交互。整个通讯系统采用消息传 递的方式进行。c d m a 2 0 0 0 系统是一个典型的嵌入式系统，在该系统中采用 v x w o r k s 嵌入式操作系统，在v x w o r k s 上加上支撑和维护操作操作子系统o s s ， 对底层v x w o r k s 系统进行封装，c d m a 2 0 0 0 系统运行于其上。如下图所示： 西北工业大学硕士学位论文第二章c d m a 2 0 0 0 系统原理及协议概述 图2 3c d m a 2 0 0 0 运行系统 ( 1 o s s ( o p e r a t i n gs y s t e ms u b s y s t e m ) 绦佟系统 o s s 操作系统( 包括b s p ：b o a r ds u p p o r tp a c k a g e 和d r i v e r ) 工作于硬件 之上、掰有其它软饽乎系统以下，黠建户遴稷瓣薮爨露豹硬l 睾缨苇，势提供遴程 调度、定时器、通信、内存管理等方面的服务。操作系统予系统的核心是商用操 作系统内核，农内核以上是封装层，幽封装层封装悫拔约系绕调用劳瓣蔽对用户 进程不必要的功能，封装层向用户进程提供必簧的原语和函数调用接豳。 搽作系统慰上层掇供o s s 虚拟层接口，羼薮不弼平台在硬件窝艨层操撂系 统的差异，支持跨平台应用软件。 ( 2 ) c d m a 2 0 0 0 系统 c d m a 2 0 0 0 系统是独立于硬件的软件系统，主要完成标准接口和协议的处 理以及业务流穰和功鼹的实现。他主要包括一下几个部分： 1 ) 数据库子系统( d b s ：d a t ab a s es u b s y s t e m ) 主要功能包括：数据的缀织和管理功能，负责组织和管理有关b s c 和b t s 的些通用数据，包括物理配鼹数据、无线资源管理数据等；数据加躐和维护、 分发功能，负资创建和维护内存中的数据库，加载数据，分发数据；掇供存取接 口，其它子系统通过数据库存联接口完成对数据库静访问。 2 ) 系统控制子系统( s c s ：s y s t e mc o n t r o ls u b s y s t e m ) 舔统控制子系统负责对整个系绕的盗控、启动等。它工作于搽作系统和 d a t a b a s e 子系统之上。 3 ) 承载予系统 承载子系统实现了接口协议栈下层协议的一个功能子集，承载予系统协议 棱部势商 二层照务子系统承载鼹务。 4 ) 信令予系统 锗令子系统实瑰窄带n o 7 信令、宽带n o 7 蔷令、 p 蓿令、网关控制信令， 向业务处理子系统提供服务。 t 7 西北工业大学硕士学位论文第二章c d m a 2 0 0 0 系统原理及协议概述 5 ) 业务处理予系统( s p s ：s e r v i c ep r o c e s ss u b s y s t e m ) 业务处理子系统实现系统提供的各种业务，包括基本语音数据业务，补充 业务，移动性管理，无线资源管理。地面电路管理等。它工作于操作系统、数据 库子系统、承载子系统、信令子系统之上。 2 6c d m a 2 0 0 0a p 接口和a bis 接口技术规范研究 c d m a 2 0 0 0 系统中各个网元之间都遵照固定的接口规范，基站b s s 和交换 机m s c 之间的接口在传统c d m a 2 0 0 0 系统中称作a 口，在全i pc d m a 2 0 0 0 系 统中，称作a p 接口，本论文要介绍的是a p 接口，它属于标准接口，遵照( 3 g p p 2 i o s 5 0 ，a c c e s sn e t w o r ki n t e r f a c et e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o 协议；基站b s s 内部b t s 与b s c 之间的接口称作a b i s 接口，它按照t i e i i s 8 2 8 b t s b s c i n t e r - o p e r a b i l i t y ( a b i si n t e r f a c e ) 协议设计。下面详细介绍两种接口的协议标准， 它也是测试工具要遵照的标准。 2 6 1 协议的分层详述 为了达到网络设计的复杂功能，大多数网络都是分层组织的，每一层建在 它下面的层次之上。层次的数目，每一层的名称、内容和功能依网络系统的不同 而不同。然而，在所有的网络中，每层都要为高一层提供一定的服务，而要把 如何提供这些服务和具体的实际实现对高层隐藏。一个实体中的n 层与另一个 实体中的n 层通信。在通信中的协定和规则被称为“n 层协议”。这里的通信协 议包括两部分内容：( 1 ) 规定在收、发双方之间相互交换信息的表达形式；( 2 ) 为了正确无误地把信息送到对方所规定的必要的控制规程。 任何可以发送和接受信息的软件进程成为实体。每一层都可看成由若干实 体组成。位于不同系统的同一层相互交互的实体称为对等实体。下图为一个三层 的网络交互： 西北工业丈学硕士学位论文 第二章c d m a 2 0 0 0 系统原理及协议概述 _ - _ - _ _ i i i i i i ii i - a 铡b 铡 亩l s ) ! r2 。2 鼬议古l a y e r2 i - - 9 , 审审l a y e r 物理媒体 圈2 - 4 三层网络交互模烈 按言之，瓣等层实体才是使用协议豹实体。实器上，没露数撼怒默一个蓉 统的上层直接传送到男一个系统的对等上层的，而是每层把数据和控制信息传 送绘遐挨羞的下一层，知道传送绘最低屡物理屡，实际是逶过物瓒媒体传送 的。每一层在传输时都会加上该层头h e a d e r 形成该层的协议数据单元p d u 进行 传竣。 耱层之闵存在着通讯原谱，可以划分成如下四类： ( i ) “请求”原疆( r e q u e s t ) ：鼹于高艨实体向底层实体请求浆荦申服务s f2 ) “指示”骤语( i n d i c a t i o n ) ：用予底层实体向高层实体告知某件事情 发生。 ( 3 ) “晌成”原语( r e s p o n s e ) ：厢于商朦实体向底层实体表示对荣事件的 响应。 ( 4 ) “ 纛实”原语( c o n f i r m ) ：用于底朦实体报告高缮窳体关于它的请求 的铸复。 2 6 2a p 接口技术规范 2 6 。2 1 p 接口简介 3 g p p 2 在i o s 5 0 协议中定义两个a p 接口：a l p 接口，用于连接b s c 与 m s c e ，来传输控镧镶令；a 2 p 接目，矮子连接b s c 茅鞋m g w ，逶遘i p 包瑷分缀 数据的形式传送压缩或者不压缩的语街包9 1 。a p 口结构框图如下所示： 9 西北工业大学硕士学位论文薷二章c d m a 2 0 0 0 系统原理及协议概述 圈2 - 5c d m a 2 0 0 0 系统a p 接口网络结构 论文中的测试工具实现了模拟网元m s c e ，通过a l p 接日与接入潮b s c 避 裙消息交互。测试b s c 系统的性能。对于a 2 p 接口，我们采用媒体流阐环技术 ( 在第鞠章关键技术一节作介缮) ，实璜了在没裔交互枫的情况下打逶语音奄话， 避行系统测试的目的。 2 6 2 2 p 接口协议栈 ( 1 ) a p 接口协议栈结构 a p 接口的协议，可以势必獗郏分，a 强接霜馋簸话音逶爨、努缝燮数握戳 及随路信令，协议结构为u s e rt r a f f i c r t p u d p i p l i n kl a y e r p h y s i c a ll a y e r 协议 卷砖辕，公共镶遭信令袋盟a t p 接口传竣，协议棱为：i o sa p p l i c a t i o n s u a s c t p i p ，l i n kl a y e r p h y s i c a ll a y e r 协议来传输l l o 。 下圈绘出ta p 接娜鲍协议栈： 1 0 sa p p li c a ti o n s u a s e 零p l i n kl a y e r p h y s i c a ll a y e r 嚣2 - 6 a l p 踟议栈结构 u s e tt r a f f i c 量 r t p u d p 墓 i p l i n kl a y e r 譬 p h y s i c a ll a y e r 霪 图2 7a 2 p 协议拽结构 西北工北大学硕士学位论文第二章c d m a 2 0 0 0 系统原理及协议概述 1 ) a l p 接口蛰议拽分绥 如图2 - 6 所示信令采用s u m s c t p i p 协议传输，其中i o sa p p l i c a t i