（通信与信息系统专业论文）中国铁路gsmr网络互联互通l接口测试研究.pdf

主奎撞噩 中文摘要 摘要：g s m r 作为铁路专用的通信技术，正在世界铁路范围内得到越来越广泛的 应用，推动着各国铁路行业的不断发展。随着g s m r 网络规划和建设工作的逐步 展开，设备之间互操作性的重要程度将不断增加。 智能网s c p 与m s c s s p 之间的l 接口测试此次展开大规模测试属于首例，没 有标准的测试规范和相关技术规范可参考，导致测试中出现了很多认识分歧问题。 故对l 接口的测试急待研究。 本文在一年的g s m r 综合数字通信网络互联互通测试工作基础上，理论结合 实践，一方面提出了l 接口的用例评估标准，并在此基础上形成一套l 接口测试 建议用例，从横向和纵向两方面完善现有的测试用例。另一方面，本文对l 接口 测试的关键技术迸行研究，其中包括测试方法的研究，以及l 接口的协议分析和 关键业务的互操作性分析。首先在测试的方法和经验总结上提出一些测试方法供 测试参考。然后按照测试用例的分类，对每一种业务测试时可能出现的问题进行 总结，并针对每一种问题给出相应的协议参考。已有的只给出了规范名称，而本 论文给出的详细协议都是现有规范中的空白部分，是在大量测试基础上分析研究 出的协议。 本文对l 接口整个测试过程进行了分析，从设计测试用例到研究测试方法再 到分析各种可能出现的测试问题，并提出相应的解决方法，在此基础上研究总结 了现有规范中部分空白的协议及未定义的业务，且解决了l 接口遗留的测试问题。 本论文得出的研究结果对今后的g s m r 综合数字通信网络互联互通l 接口测试有 较好的工程参考和指导作用。 关键词：l 接口；互操作性测试；测试用例；业务研究；解决方案 分类号：t n 9 2 9 5 2 ；u 2 8 5 2 1 m 韭塞童逼厶堂亟堂位途室 a b s t r a c t a b s t r a c t ：a sas p e c i a lr a i l w a yc o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g y , g s m ri sn o w i n c r e a s i n g l yw i d e l yu s e di i ，t h ef i e l do ft h ew o r l dr a i l w a y , a n dc o n 晡b m e st ot h e d e v e l o p m e n to fr a i l w a yi n d u s t r y a sg s m rn e t w o r kl a y o u ta n dc o n s t r u c t i o nb e g i n s ， t h ei n t e r o p c r a t i o no f d e f f e r e n te q u i p m e n t sb e c o m e sm o r ea n dm o r e i m p o r t a n t i t st h ef i r s tt i m es u c hal a r g e s c a l et e s t i n go fli n t e r f a c e - b e t w e e ni n t e l l i g e n t n e t w o r ks c pa n dm s c s s es ot h e r ei sn o tn o r m a lt e s t s p e c i f i c a t i o na n dr e l a t e d t e c h n i cs p e c i f i c a t i o nt or e l yo n a n dm a n yp r o b l e m sa b o u tr e a l i z a t i o nb i f u r c a t i o nc o m e o u t b a s i n go nt h ed e e pa n a l y z a t i o na n dr e s e a r c ho nt h eg s m ri n t e g r a t ed i g i t a l c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ki o tt e s tw h i c hl a s tf o ro n ey e a r ，t h i sp a p e r b r i n gf o r w a r dt h e e c a l u a t i o nc r i t e d o no fli n t e r f a c et e s tc a s e s a n df o r ma as u i to fm o t ei n t e g r i t ya n d r e a s o n a b l et e s tc a s e so nli n t e r f a c e c o n s u m m a t i n gt h et e s tc a s e sb yl a n d s c a p ea n d p o r t r a i to r i e n t a t i o n s e c o n d l y , t h ep a p e rr e s e a r c ho nt h ek e yp o i n t so nli n t e r f a c e ， i n c l u d i n gt e s tm e t h o d sa n dli n t e r f a c ep r o t o c o la n a l y z ea n dk e ys e r v i c el o ta n a l y z e a c c o r d i n g t ot h ec l a s s i f i c a t i o no ft e s tc a s e s ，s u m m a r i z ea l lp o s s i b l ep r o b l e m sc o m eo u t w h e nt e s t i n g , a n dp u tf o r w a r dt h ec o r r e s p o n d i n gr e s o l v e n t t h ep r o t o c o le x i s t si nt h e s p e c i f i c a t i o nj u s tm e n t i o n st h en a m e ，w h i l et h ep r o t o e l et h i sp a p e rp a r t i c u l a r l yd e s c r i b e s i st h er e s e a r c hh a r v e s tb a s i n go nag r e a td e a lo ft e s t i n g , t of i l lu pt h eb l a n do ft h e s p e c i f i c a t i o ni ne x i s t e n c e t h i sp a p e ra n a l y z et h ew h o l ep r o c e s so fli n t e r f a c et e s i n g , f r o md e s i g n i n gt e s t c a 蝴t oh o wt ot e s t , a n dl a s t l yh o wt or e s o l v et h ep r o b l e m sc o m e s o u t , i n c l u d i n gb r i n g f o r w a r dt h en e wr e s o l v e m e n to ft h et e s t i n gp r o b l e m sl e f t t h er e s e a r c hh a r v e s tg , a nb e u s e dt oe n g i n e c r i n gr e f e r e n c ea n dg u i d a n c eo fg s m - rg s m rd i g i t a lc o m m u n i c a t i o n n e t w o r k1 0 tli n t e r f a c et e s t i n g , k e y w o r d s ：l i n t e r f a c e ；i o tt e s t ；t e s tc a s e ；s e r v i c er e s e a r c h ；r e s o l v ep r o j e c t e l a s s n o ：t n 9 2 9 5 2 ：u 2 8 5 2 1 一j 塞銮逼太堂亟堂僮迨塞 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 甜 签字慨莎矽年p 月功 导师签名：砌勿叭 签字r 期：渺) 年f 1 ，月形r 韭塞窑道叁翌亟堂焦盈童 独创性声明 本人声明所与! | 交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究：作和取得的研究成果，除 了文中特别加以标注和致谢之箍外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得北京交通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j ：作的 同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明著表示了谢意。 学位论文作者签名；歪毋 签字日期：p 弗年 矽月p 7 日 韭塞变通盘翌亟芏焦盈塞 致谢 本论文的工作是在我的导师钟章队教授的悉心指导下完成的，钟老师严谨的 治学态度、精深渊博的学识、兢兢业业的工作作风、谦虚的为人以及随和的性格， 都使我获益颇深响。在此衷心感谢三年来钟老师对我的关心和指导，感谢钟老师 给予我精心的指导和悉心的关怀。导师不仅在学术和科研方面给予了我不断的帮 助和谆谆教诲，而且在做人和道德情操的培养方面为我树立了光辉的榜样，使我 更加充满信心地为我的理想奋斗。在论文的选题、资料收集和整理，论文的写作 和修改、定稿等过程中，导师更是付出了极大的心血，时时刻刻在给我以谆谆教 诲和严格要求。在此，再次向我的导师表示衷心的感谢和崇高的敬意! 感谢无线通信实验室的朱刚老师、李旭老师、吴吴老师、金晓军老师、张小 津老师在我学习期间给予我的热心帮助，对我在实验室的学习和科研给予了极大 的支持特别感谢杨焱老师和丁建文老师在学习、科研、工作上给我的帮助，他 们孜孜不倦的工作品质和敬业精神值得我好好学习。 感谢本实验室的所有硕士研究生共同创造的良好学术讨论氛围，在与他们的 学习讨论中使我得到许多启发。感谢靳慧年和路燕同学对我论文的测试方法论研 究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 还有陪伴在我身边，关心、支持我的那些朋友们，我感谢你们对我的帮助和 鼓舞，我会永远记住你们对我所做的点点滴滴。 另外感谢我最伟大的父母，感谢你们为我无私奉献出了许多心血和汗水，没 有你们的支持，我无法顺利地走到今天，是你们牺牲了很多才成全了今天的我， 这些我会永生难忘。 最后祝所有给予我帮助的亲人、老师、朋友和同学一切顺利、幸福健康。 1 引言 1 1本课题的研究背景 1 1 1g s m r 的发展概况 1 9 9 3 年国际铁路联盟( u i c ) 与欧洲电信标准组织( e t s i ) 协商，提出欧洲 各国铁路的下一代无线通信将采用以g s mp h a s e 2 + + 为标准的g s m r 技术。 g s m r ( g s mf o rr a i l w a y ) 是在g s m 蜂窝系统的基础上增加了调度通信功能以 及适应高速环境的要素，能够满足国际电信联盟提出的铁路专用调度通信豹要求。 我国从1 9 9 4 年就开始对专用移动通信技术跟踪研究，当时的重点是对g s m r 和t e t r a ( 陆上集群无线电通信) 系统进行比较，由于g s m r 具有更适应铁路 运输特点的功能优势、更成熟的技术优势以及更符合通信信号一体化技术发展的 需要，更重要的是g s m r 支持铁路移动通信的可持续发展，因此2 0 0 0 年底j 下式 确 圈1 - 1 基于g s m r 的中国铁路应用体系 f i g 1 - 1c h i n a s r a i l w a y a p p l i c a t i o n s y s t e m b a s e d o i l g s m - r g s m - r 是专门为f 。各通信设计的综合专用数字移动通信系统，是在g s m 系 韭夏窑塑厶堂亟土堂缱i 金塞 统的基础上增加了语音调度业务( 语音组呼、语音广播、增强多优先级与强拆) 、 铁路特有的调度业务( 功能寻址、接入矩阵和基于位置的寻址) ，并以此为信息化 平台，使铁路部门用户可以在此信息平台上开发各种铁路应用【2 】。以基础理论研究 为基础，在开发和引进的网络设备和终端设备搭建的平台上，我国遵循发布的应 用技术条件，形成了我国的基于g s m - r 的完整铁路应用体系，如图1 1 所示。因 此，g s m r 的业务模型可以概括为： g s m r 业务= g s m 业务+ 语音调度业务+ 铁路应用 目前，大秦线( 大同一秦皂岛) 、胶济线( 青岛一济南) 等g s m r 线路正在 如火如荼的建设中，尤其是2 0 0 6 年7 月1 日首次开通的青藏铁路，作为中国历史 上的首条g s m r 铁路，已经正式投入使用，并赢得国内和国际通信领域专家的认 可，这一切更加证明了g s m r 强大的生命力和高稳定性。 1 1 2 国内外g s m r 互操作性测试情况 在欧洲，g s m r 网络建设基本上是一个国家由一个设备供应商来集成，在一 个国家内部，基本上不需要考虑g s m r 网络设备的互联互通。但随着欧洲高速铁 路网的建设和列车跨国运行的需要，要求g s m r 网络跨国界使用，因此，随着 g s m - r 网络的普及，互联互通问题日益突出。 在2 0 0 2 年一月的e r i g ( e u r o p e a nr a d i oi m p l e m e n t a t i o ng r o u p ) 会议上，互联互 通提上议事日程【2 】。 ( 1 ) m o r a n e 项目 为了验证g s m r 系统的可靠性、兼容性等指标，u i c 成立了一个专门组织 m o r a n e ( 欧洲铁路移动无线系统) ，从1 9 9 7 年开始至2 0 0 0 年，在德国、法国和 意大利对g s m - r 系统进行了一系列的测试，系统的互操作性是其中的一个重点测 试内容，并且取得了很大进展。在此项目中，西门子公司作为核心网的唯一 供货商，在三条线路分别提供了m s c r h l i t ，a u c g c r 。经过试验，全部满足 e i r e n e 中提出的系统和功能需求。 ( 2 ) 全球g s m - r 互操作性测试 在2 0 0 0 年m o r a n e 项目结束后，随着g s m r 网络在欧洲多个国家陆续建 设，为了进一步完善g s m r 技术，各国铁路组织成立了e r i g ( e u r o p e a nr a d i o i n p l e m e n tg r o u p ) ，主要是通报项目的实施情况，针对技术功能问题进行交流。 2 0 0 2 年，根据e r i g 和实施g s m - r 项目的铁路运营商的要求，西门子和北电 公司开始迸行全球l o t 测试，并在硬件平台、软件版本升级、商用终端设备和s i m 卡方面取得了较大的进展。 2 适合中国铁路应用需求的终端产品的二次开发，已经初具规模。在中国铁路 g s m r 建设过程中，铁道部组织制定了g s m r 应用技术条件，由国内熟悉铁路 无线通信的厂商进行终端开发。铁道部先后组织了青藏线试验段系统功能测试， 郑槲机车综合无线通信设备静念功能测试和机车运行试验。 中国铁路g s m r 网络设备主要由三个设备商来提供，因未公开，本论文用厂 家a ，厂家b ，厂家c 来表示。根据铁路g s m - r 数字移动通信系统网络技术规划， 中国在未来1 0 1 5 年内将建成全国g s m r 网络，列车跨局、跨调度区段运行， 将跨不同厂商的网络，而且，在未来5 1 0 年内，中国将建设基于c t c s 3 级的列 车控制系统、机车同步操作控制系统，而且中国铁路客运专线将飞速发展，这一 切都对g s m r 网络的互联互通提出了很高的要求。目前，已经完成了中国铁路 g s m r 综合数字移动通信系统实验室阶段的互联互通互操作性测试。 1 1 3g s m r 智能网l 接口测试进展及问题 从2 0 0 6 年5 月份开始，在铁道部运输局的统一领导和安捧下，组织厂家a ， 厂家b ，厂家c 三个网络设备提供商，并辅以列控车载台、机车综合通信设备、 g s m r 手持台、s i m 卡配合，在形成互联互通测试规范的基础上，利用厂家a ， 厂家b ，厂家c 的实验室设备和现场设备，分为实验室静态互联和现网动态互联 两个大的阶段，完成三个网络设备商的互联互通测试。 l 接口从2 0 0 6 年1 2 月2 4 日起至2 0 0 7 年2 月2 6 日为时两个月的大规模测试， 期间测试了三个厂家之间的互联互通。现已完成相关问题的提交及讨论，部分问 题得到解决，但仍有很多问题急待解决。 测试过程中出现了很多厂家问对业务实现有很大分歧的问题，这都是因为现 有l 接口或g s m r 智能网技术规范不能提供标准的参考，很多业务细节的地方没 有深入说明，不明确，导致不同厂家在认识上有很大的分歧。 现有g s m r 智能网l 接口测试所能参考的专业规范只有g s m r 数字移动 通信智能网技术条件( v 1 0 ) 。为了保证今后的g s m r 数字综合通信系统l 接口 的测试更加完善，需要有更规范更全面的技术规范和测试规范作为参考。 l ，2本课题的提出及研究意义 1 2 1g s m r 互联互通测试目的及意义 g s m r 系统是基于公网g s m 系统演进而来的，g s m r 与g s m 相比较，在 3 j 立窑道厶翌亟堂位迨塞 网络结构、设备功能方面无太大差别，重要的改变是。由于g s m 所提供的基本业 务并不能完全满足铁路专用通信的要求，为了适应铁路需求，一方面，在g s m 标 准基础之上，通过在g s mp h a s e2 + 标准中引入支持集群通信的高级语音呼叫项目 ( a s c i ) ，包括组呼、广播呼叫、多优先级和强拆等，实现点对多点语音通信的业 务；另一方面，通过引入智能网实现铁路特定业务，包括功能寻址、位置寻址等。 考虑到通信协议的灵活性以及厂家对协议理解的差异性，各设备供货商在实现同 类产品的同一功能时，所采用的方式上有所不同，包括呼叫流程及其所包含的具 体消息，消息的传递顺序以及消息参数的设置等，因此，会造成在构建系统时， 不同厂家的设备之间不能进行互联互通。 故在进行g s m r 网络大规模建设时，为确保g s m r 更好地服务于中国铁路， 保护工程投资，首先应考虑解决g s m r 系统的开放性和不同厂家设备之间的互操 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 ，简称i o t ) 的问题。 随着g s m r 网络规划和建设工作的逐步展开，设备之间的互操作性的重要性 将不断增强。综合国内外通信网络的实践经验，解决设备之间的互操作性问题， 有以下优点 1 2 1 ： ( 1 ) 有利于设备供货市场形成良好竞争局面，保护工程投资，降低风险。 从世界上各种通信网络的设备选型中可以看出，有一个非常明显的趋势就是， 同一网络运营商大多选择2 3 家厂商的设备来组建自己的网络，形成多厂商设备 的运营环境。设备之自j 的互操作性是形成多厂商供货局面的技术基础，是各厂家 市场竞争的主要决定因素，由于我国g s m r 网络具有规模大，投入高、技术复杂 和全程全网等特点，因此，只有在完成设备互操作性测试的前提下，才可能引入 多厂商供货，使设备供货市场形成良好竞争局面，从而节省网络建设投资和运行 维护成本，充分保证厂家的售后服务支持力度，同时，通过互操作性测试，能充 分反映产品的开放性及成熟性，有利于保护投资，降低风险。 ( 2 ) 有利于形成全程全网的解决方案，按照目标网进行网络规划和建设，最 大限度发挥总体效益。 g s m r 网络建设的目标是建成覆盖全国、技术先进、功能齐备、安全可靠的 铁路数字移动综合通信系统，为运输指挥调度、列车控制，运营管理系统中的移 动体提供基础通信平台。设备的互操作性是全网的优化设计的前提基础，只有这 样的前提下，才可能保证使整个网络按照统一规划、统一标准、统一资源原则， 按照目标网进行组网，使整个网络构成一个有机的整体，共享基础设施和资源， 开展综合应用，最大限度发挥总体效益；才可能保证网络架构的合理性，使其既 能满足近期发展的需要，又符合网络的发展趋势，充分保证系统的一致性、可靠 性和可维护性；才可能便于网络后向平滑升级，减少不必要的升级次数，保证网 4 络的稳定性。 ( 3 ) 有利于网络长远发展，对g s m - r 技术在中国推广起到积极的推动作用。 建设g s m r 是推进铁路信息化建设的重要组成部分，也是全面带动和提升铁 路通信技术装备的有效途径。g s m r 系统设备的互操作性是关系到g s m r 技术 发展的最重要的因素。只有充分保证设备之间的互操作性，才能确保网络健康持 续发展，从而形成与铁路网发展相适应的数字化、综合化的通信信息平台，使之 不断与铁路现代化r 益发展目标相适应，全面满足铁路运输指挥和生产的需要， 适应铁路信息化发展，为扩充铁路运输能力、提高铁路综合效益提供有力的技术 支持和保障。 目前，中国铁路g s m r 网络设备主要由三个设备商来提供，因未公开，本论 文用厂家a ，厂家b ，厂家c 来表示。根据铁路g s m r 数字移动通信系统网络技 术规划，中国在未来1 0 1 5 年内将建成全国g s m - r 网络，列车跨局、跨调度区 段运行，将跨不同厂商的网络，而且，在未来5 1 0 年内，中国将建设基于c t c s 3 级的列车控制系统、机车同步操作控制系统，而且中国铁路客运专线将飞速发展， 这切都对g s m r 网络的互联互通提出了很高的要求。 1 2 2l 接口互联互通测试目的及意义 g s m r 综合数字移动通信系统l 接口是m s c s s p 与智能网s c p 之间的接口， 主要负责智能业务的处理。m s c s s p 检测到智能业务的触发后通过l 接口将消息 发送至智能网s c p ，s c p 收到此业务触发消息后，根据相应的业务逻辑进行处理， 转换成控制消息通过此接口返回m s c 进行基本呼叫接续 2 7 1 。 g s m r 综合数字移动通信系统的l 接口至今为止没有进行此种规模的测试， 没有标准的技术规范和测试规范作为参考，但l 接口是此次g s m r 互联互通测试 中非常重要的接口，铁路的特殊业务与应用需通过此接口来完成，所以l 接口的 测试进展和成果非常重要，关系到整个铁路特殊业务是否能成功地实现，甚而关 系到g s m r 综合数字移动通信系统能否成功地为中国铁路通信网络提供高效的服 务。 1 2 3 论文研究意义 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室承担了此次g s m - r 互联互 通测试全部任务，从2 0 0 6 年5 月开始至2 0 0 7 年7 月，整个实验室阶段的互联互 通测试已经结束，相关问题和分析报告也已经完成，部分问题得到解决，其余问 5 韭塞窑遒厶堂亟堂位监塞 题待专家组和厂家探讨解决。 本论文研究背景是为期两个月的l 接口( 智能网s c p 与m s c s s p 之间接口) 测试工作。测试中，一方面没有标准的g s m r 系统l 接口测试规范，最初制定测 试用例参考的是信息产业部相关移动智能网的测试规范和厂家各自提出的测试方 案，并在此基础上进行了总结和融合，故测试中不可避免出现很多测试用例不舍 适或颡4 试用例不完整的阀题。另一方面，厂家问对业务实现的方式存在分歧，并 因此出现了很多互操作性问题，究其根本原因在于可供参考的规范非常有限，根 本没有提到相关事项或者提到但是并没有明确说明。 鉴于以上两点问题，本论文在测试的基础上，对测试用例进行了深入研究， 并结合测试理论，总结出l 接口的测试用例的评估标准。然后从横向和纵向两方 面对测试用例予以完善，提出了一套测试建议用例。其次，对l 接口测试的关键 技术进行研究，这其中包括钡4 试方法的研究，以及l 接口的协议分析和关键业务 的互操作性分析。首先在测试的方法和经验总结上提出一些测试方法供测试参考， 包括如何优化测试顺序，具体测试用例方法总结等。然后按照测试用例的分类， 对每一种业务测试时可能出现的问题进行总结，并针对每一种问题给出相应的协 议参考，且部分协议是现有规范中尚未给出的，是在大量测试基础上分析研究出 的协议。本论文目的在于对g s m r 通信系统l 接口从测试用例，到测试方法和经 验，再到最后问题的参考指导整个过程进行大量的分析研究，完善和补充现有 g s m r 数字综合移动通信系统l 接口的规范，为今后的测试工作提供一定的参考 和指导作用。 本论文作者为l 接口测试核心成员，负责整个测试过程。通过测试，逐渐熟 悉了l 接口测试的关键技术。在全面实践和理论分析的基础上对g s m r 综合数字 移动通信系统l 接口测试规范和技术规范进行了补充说明，并对测试结果进行了 深入的分析，提交了各种有价值的测试分析报告，可供g s m r 系统l 接口工程测 试参考和借鉴。 g s m r 综合数字移动通信系统的互联互遥测试目前只完成了实验室阶段测 试，尚有现场测试未完成，在全国大规模建设g s m r 网络时将有更多的厂家和设 备需要进行更深入的测试，而至今尚未有详细的l 接口测试总结。所以深入的l 接口测试研究非常有意义。 1 3 本论文的主要工作与贡献 本论文以g s m r 综合数字通信系统l 接口的铁路特殊业务为基础，结合铁路 实际应用的需求，深入研究l 接口测试，从设计测试用例到研究测试方法再到分 6 析各种可能出现的测试问题，并提出相应的解决方法，在此基础上研究总结了现 有规范中部分空白的协议及未定义的业务，且解决了l 接口遗留的测试问题。具 体工作包括： 对测试结果进行了比较深入的分析和总结，在前阶段测试的基础上，研究 测试案例不足之处及未测试的业务； 总结出g s m ，r 通信系统l 接口的测试用例评估标准； 在评估标准基础上结合实际情况提出一套g s m r 数字通信网络l 接口测 试建议用例集； 在对测试的经验总结基础上对l 接口的测试方法进行研究； 分析问题根源，研究测试结果，对所有业务的消息进行更详细的总结，对 l 接口所有消息的参数进行定位总结； 研究现有规范中待定的且测试中未测的必选业务一短消息的智能业务， 从而完善规范： 根据测试中出现的问题，研究解决方案。完成l 接口遗留问题二次寻 呼，提出一种新的解决方案。 通过对以上问题的探讨和分析，本论文主要在以下几个方面对该课题的发展 做出了贡献： 测试用例：设计g s m - r 智能网与m s c s s p 之阈l 接口白j 的测试用例； 如何测试：总结l 接口测试方法： 测试问题解决：对所有测试过程中可能出现的问题进行分析总结，并提出 各种问题的解决方案，对规范中的协议空白部分进行填补，同时对l 接口 遗留问题提出了新的解决方案。 本论文研究成果对以后g s m - r 智能网与m s c s s p 之间l 接口的研究和测试 能提供一定的工程参考指导作用。 7 韭塞奎丝厶堂亟土堂焦途塞 2g s m - r 互联互通测试 2 1 g s m r 互联互通测试内容 在我国，根据发展需要，铁道部基于u i c 和3 g p p 标准，组织制定了一系列 g s m r 技术应用技术标准和规范，在g s m r 网络规划阶段就明确了通过引入智 能网来作为提供铁路特定应用业务的解决方案，同时，制定了相应的智能网应用 技术条件，明确具体技术标准采用c a m e l 3 协议，这为解决多厂商设备的l o t 奠 定了良好的基础。 基于前述，我国的g s m - r 网络建设，应解决如下接口的互操作性： ( 1 ) c a p 接口：业务控制点s c p 与m s c s s p ，s g s n s s p 之间的接口。由 于目前尚无g p r s 智能业务需求，因此。c a p 接口主要是解决s c p 与m s c s s p 之间的i o t 测试。目前，铁道部已组织制定了 g s m r 数字移动通信智能网技术 条件，对各种智能业务流程、信令流程以及操作消息中的主要参数进行了统一规 定。 ( 2 ) a 接口：由于厂家ab 和厂家的a 接口全球i o t 测试预计年底完成， 因此，我国a 接口l o ，r 工作重点应针对是华为公司设备和西门子、北电公司设备 展开。 ( 3 ) m a p 接口：包括c d g ，e 接口。 此次测试是在铁道部运输局的统一领导和安排下，组织厂家a ，厂家b ，厂家 三个网络设备提供商，并辅以列控车载台、机车综合通信设备、g s m r 手持台、 s i m 卡配合，在形成互联互通测试规范的基础上，利用厂家a ，厂家b ，厂家的实 验室设备和现场设备，分为实验室静态互联和现网动态互联两个大的阶段，完成 三个网络设备商的互联互通测试。 尽管g s m r 网络设备的绝大多数软硬件已经在g s m 现网中得以检验，设备 之间能够做到互联互通，但是考虑到由于铁路特殊需求与应用的引入，使得g s m r 与g s m 网中各设备有一定的差别，因此，在g s m - r 网中，应解决如下接口的互 操作性：a 接口、c d g 接口、e 接口、g r 接口、g b 接口、g n 接口、l 接口。 表2 - 1g s m r 网络主要接口 t a b l e 2 r 1g s m rn e t w o r km a i ni n t e r f a c e s i 序号 接口名称信令方式主要传递信息说明 i 1m s c 与b s s 之间 n 0 7 信令呼叫处理、移动性管理、基站管理、n s s 与 8 鱼s m ：互鲢互煎测这 序号接口名称信令方式 主要传递信息说明 的接口( a 接口)方式移动台等信息 b s s 接口 传递有关移动台位置和用户管理 信息，以使移动台在整个服务区中 【s c v l r 与h l r n o 7 信令 能建立和接收呼叫；传递管理和路 n s s 与 2 之阿的接口( c d 由选择信息，以使入口m s c 能询问 接口) 方式n s s 之间 被叫移动台的漫游号码。c 接口在 g s m - r 系统中还完成功能号码的注 的接口 册消息u s s d 的传递。 ( m a p 接 m s c v l r与 n o 7 信令 用于在进行t i s c 间切换时交换有关 口) 3 m s c v l r 之间的 方式 的信息，以及在两个m s c 间建立用 接口( e g 接口)户呼叫接续时传递有关的信息。 用于s s p 向s c p 发出请求，以及s c pc a p 接口 m s c s s p 与s c pn o 7 信令 向s s p 指示对某个呼叫的控制，主 4要负责智能业务的处理。g s m - r 系 之间的l 接口方式 统中此接口用于实现铁路特殊业 务，如功能寻址，位置寻址等 s g s n 和p c u 之间帧中继协传递s g s n 与b s s 间g p r s 信令和用 g p r s 网 5络与b s s 的接口( g b 接口)议户数据 接口 s g s n 和h l r 之间n o 7 信令 6 用于s g s n 与h l r 之间信令交换 的接口( g r 接口)方式 同一p l m n 中的两 g p r s 隧道 它支持用户数据和信令传输，支持 7个g s n 之间的接 传输协议 移动性管理，在基于i p 的骨干网 中，g n 以及g p 接口使用g p r s 隧道 口( g n 接口) ( g t p ) 传输协议( g t p ) 。 互联互通测试网络逻辑结构图如下： 9 b 瘟窑遵厶堂亟堂焦盐塞 图2 - 1 互联互通测试逻辑接口示意图 f i g 2 - ll o tt e s tl o g i ci n t e r f a c es k e t c hm a p 2 2 我国g s m r 网络各接口i o t 解决方案 我国g s m r 网络各接口i o t 工作其中一种方式是先期完成g s m - r 网络各接 口的i o t 工作，然后再进行网络建设。i o t 工作由铁道部组织或者委托外部专业 测试机构完成。 此方式主要是参照n v ( n e t w o r kv e n d o r ) - i o tf o r u m n 的l o t 工作流程，将 i o t 工作分为如下两个阶段进行i l o 】： ( 1 ) 阶段1 ：普通i o t 1 0 垒s 坠基互璧互遣麴这 该阶段由参加测试的厂商双方进行协调，分别针对各接口，测试与各接口直 接有关系的功能，具体的集成和测试的参数由参加测试的厂商自行确定。测试流 程为； 1 ) 双方协商，确定联合测试方案，包括测试的配置和测试项目等内容； 2 ) 双方在各自的测试平台上进行预测试； 3 ) 正式进行测试； 4 ) 所有测试项目完成后，双方共同审核，接受联合测试报告； 如果在测试中发现兼容性的问题，则双方应将问题提交技术工作组来讨论， 此技术工作组由双方的研发、标准和测试专家来组成；若形成解决方案，应在整 个l o t 完成后进行补充测试；如果双方专家对问题没有达成一致意见，则分歧有 可能发生在厂家对u i c 、e t s i 、3 g p p 规范的理解不同而导致产品实施的不同，那 么两个厂商应将问题提交到标准制定的组织的工作组进行讨论。 ( 2 ) 阶段2 ：本地l o t ( m v i - - l o c a lm u l t i v e n d o ri n t e g r a t i o n ) 该测试阶段主要是阶段1 的测试结果为基础，根据中国铁路特殊要求进行测 试，集成和测试的参数由铁道部确定。测试地点应选择在各厂商实验室或铁道部 和厂商共同搭建的测试平台。测试内容是基于普通的l o t 基础上的系统端到端的 性能和应用验证。 2 3g s m r 互联互通l 接口测试 全国的g s m r 组网结构是在北京和武汉设置2 个s c p 节点，每个节点均采 用硬件和软件冗余备份，2 个s c p 节点之间建立主备用关系，通过广域网实现高 速互联，保证s c p 数据实时同步。 h l r 和两个s c p 节点之间采用主备用路由方式。g s m r 网络发展初期，m s c ( s s p ) 和两个s c p 之问的路由采用主备用的方式，远期根据需要可以调整为负 荷分担方式。见图2 - 2 。 e 塞窑适厶堂亟堂焦逾塞 图2 - 2s c p 节点设置不意图 f i g 2 - 2s c pn o d es e t u ps k e t c hm a p 因为全国只设置一对备份工作的s c p ，因此该部分主要验证g s m s c f 和h l r 之间的接口( j 接i z j ) g s m s c f 和m s c s s p 之间的接口( l 接口) 的互联互通性，确保 功能号注册注销查询、功能号呼叫，短号码呼叫等智能网业务的正确实现。 图2 3 是l 接口的测试连接图： 图2 - 3l 接口测试连接示意图 f i g 2 - 3li n t e r f a c et e s tl i n ks k e t c hm a p l 按1 ：3 为期两个月的测试中，出现了很多问题，其中有很多测试用例不合理问 题。g s m r 综合数字移动通信系统的互联互通测试现在只完成了实验室阶段测试， 还有现场测试未完成，且全国大规模建设g s m - r 网络时更多的厂家和设备需要进 鱼s 丛：b 互隧互道幽试 行更深入地测试，所以一套完善的测试用例非常重要。因为g s m - r 互联互通i o t 测试是考察数据链路层和网络层的协议及功能实现，故本论文在下一章对l 接口 的协议栈进行研究。 i e 塞銮垣厶堂亟堂鱼诠塞 3g s m r 移动智能网及l 接口c a m e l 3 协议栈概述 3 1g s m r 移动智能网简介 g s m r 是在g s m 网络基础之上发展起来的铁路通信系统是为适应铁路高速、 高效、信息化的发展而产生的，基本的语音业务并不能完全满足铁路业务的特殊 需求。智能网不仅能够向用户提供诸多的业务，而且能方便、快速、经济地向用 户提供新的业务。由于它具有业务与交换分离的特点，可以方便地开发和维护新 业务，不仅缩短业务生成周期，降低成本，同时使铁路通行的安全性和可靠性得 到有效的保证，更好地满足铁路特殊业务的需求。因此，基于g s m r 建立智能网 系统是实现铁路专用通信业务的一个较好的解决方案讲】。 g s m r 智能网网络至少包括业务交换点( s s p ) 、业务控制点( s c p ) 、业务管 理系统( s m s ) 三部分，智能外设( i p ) 及业务生成环境( s c e ) 应根据发展和业 务需求情况建设p j 。g s m r 智能网网络结构如图3 1 所示。 1 圣l3 - lg s m - r 智能网网络结构 f i g3 - 1g s m - ri n t e l l i g e n tn e t w o r kn e t w o r kf r a m e w o r k ( 1 ) s c p 为业务控制点，为便于统一维护管理，保证网络可靠性，建网初期， 全路宜设置一对综合s c p ，每个s c p 应有能力开放各种智能业务。随着将来业务 种类及业务量的发展，可以增设s c p ，分区域接入，分业务处理逻辑【2 酣。 成对设置的两个s c p 节点之间通过广域网实现高速互联，建立主备用关系。 任意节点的任何数据变化应实时传送到对端，并实时进行更新，保证s c p 数据实 时同步。 s c p 通过n o 7 信令网与s s p 相连，如果有独立的i p ，s c p 应与m 相连【2 8 】。 ( 2 ) 每个移动业务交换中心应设置s s p ，s s p 采用与m s c 合设方式。 1 4 鱼s m 墨整动蟹能囤厦l 接旦剑曼垃毖这挂撮述 ( 3 ) s m s 是业务管理系统，负责业务数据和用户数据等的管理，由业务管 理接入点( s m a p ) 和业务管理点( s m p ) 组成。s m s 应具备业务逻辑管理、业 务数据管理、用户数据管理、系统数据管理以及对系统的同常操作维护管理等功 能。 ( 4 ) s c e 主要用于开发和测试在智能网中所提供的业务，并将其结果输入到 s m s 中。 了解了相关的协议结构和系统组成后，下一章节将先从互操作性的理论分析 着手，建立一套l 接口测试用例的评估标准，然后在此基础上设计出一套l 接口 的测试用例集。 3 2c a m e l 3 体系结构 随着移动网络的迅速发展，移动用户对于业务的需求越来越多。网络更多的 价值是能够根据用户的需求，提供可运营、可管理的丰富业务，进而通过丰富的 网络功能，去引导用户的需求，提供给用户个性化的服务。在这样的趋势下，移 动网络的含义已经是比较广泛了，完成基本交换功能的服务网络对移动网起着支 撑作用，丰富的业务则使网络更加面向用户，更易被用户所接受。因此，移动网 络引入c a m e l ( c u s t o m i z e da p p l i c a t i o n sf o rm o b i l en e t w o r ke n h a n c e dl o g i c ) 移动网络增强逻辑的客户化应用。 c a m e l 是由e t s i 于1 9 9 7 年初提出的一种移动智能网标准，它适用于以时分 多址为基础的g s m 网络，解决g s m 与智能网的互联问题。c a m e l 的特征是为 用户提供一种与服务网络无关的业务一致性。它是一种网络特性而不是补充业务， 它采用固定智能网的原理，通过在原有的g s m 网络中添加智能网功能实体来为用 户提供更加丰富的业务。c a m e l 中新添的与c a m e l 业务相关的功能实体包括： g s m s s f 、琴m s c f 和g s m s r f l 2 0 1 。 为了能够使这几个功能实体与原有功能实体之间、这几个功能实体之间进行 良好、顺畅的信息交换，就在信令系统中引入c a m e l 应用部分c a p ，同时 在移动应用部分一m a p 中增加了与c a p 配合的操作和信息单元。 图3 - 2 是支持c a m e l 3 体系的结构功能实体图。 韭立窑垣太堂亟堂位监窑 ? ，?： 一一* 一* 一：一 图3 - 2 支持c a m e l 3 的功能结构 f i g 3 - 2f u n c t i o n a la r c h i t e c t u r ef o rs u p p o r to f c a m e l 3 3 2 1c a m e l 3 体系中各功能实体的功能 h l r ( h o m el o c a t i o nr e g i s t e