（电磁场与微波技术专业论文）基于ttcn语言的tdscdma自动化测试平台设计与应用.pdf

一一 lilll、一 n j 飞0。礴，t霉_一0蔼霉1 !ii。1毋， ，。，&。、 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： 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： 、 导师签名： 仝 f 日期：! ! ：! ：! f 卜 、 i i l 1 一 v 警 嚏 l 争 北京邮电大学硕士毕业论文 基于t t c n 语言的t d - s c d m a 自动化测试平台设计与应用 摘要 近年来，随着移动通信技术的蓬勃发展，3 g 已经成为一块潜力 巨大的新兴市场。而t d s c d m a 作为我国首次提出的、具有自主知 识产权的一个3 g p p 标准，无疑给中国3 g 市场带来更多的活力。与此 同时，国内外厂商都面临着前所未有的挑战和快速发展的机遇。如何 加快t d s c d m a 产品的研发速度，并且保证t d s c d m a 产品的可靠 质量已成为研发过程的一个重要环节。自动化测试不但可以提高产品 质量，提升系统性能，减少由于软件瑕疵而产生的巨大损失，也可以 提高效率，争取最短的时间进入市场，获得较大的市场份额和较高的 利润。 本论文主要是对t d s c d m a 无线接入网系统中的n o d e b 设备所 进行的自动化测试，并提出了一套新的自动化测试平台方案。本文首 先介绍了t d s c d m a 技术及无线接入网系统中n o d e b 产品的软硬件 架构；然后提出了自动化测试平台的需求；再根据其需求，使用 t t c n 3 语言实现了自动化测试平台的设计；最后举例说明了自动化 测试平台的应用。该平台可使得测试效率大大增加，并且以更直观， 更方便的方式统计出测试结果。 关键词：自动化测试t d s c d m an o d e bt t c n 3 。 铀 噎 ， 垴 r l q 北京邮电大学硕士毕业论文 d e s i g na n da p p l i c a t i o no ft d s c d m a a u t o a 僵a t i ct e s tp l a t f o r mb a s e do n t t c nl a n g u a g e a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，a l o n gw i mt h ev i g o r o u sd e v e l o p m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y , 3 gh a sb e c o m eah u g e p o t e n t i a le m e r g i n gm a r k e t t d s c d m a , a sa 3 g p ps t a n d a r dl a u n c h e db yc h i n a , w i l lu n d o u b t e d l yb r i n gm o r ev i t a l i t yt oc h i n e s e 3 gm a r k e t m e a n w h i l e ，a l lm a n u f a c t u r e sa f a c i n gu n p r e c e d e n t e dc h a l l e n g e sa n d o p p o r t u n i t i e s h o wt o a c c e l e r a t et h et dp r o d u c t s d e v e l o p m e n ta n de n s u r et h e i r q u a l i t yi sb e c o m i n gav i t a lp a r to fr & dp r o c e s s a u t o m a t i ct e s tc a nn o to n l yi m p r o v e q u a l i t yo fp r o d u c t s ，p e r f o r m a n c eo fs y s t e m st or e d u c eb u g sc a u s e db yd e f e c t so f s o f t w a r e ，b u ta l s oi n c r e a s et h ee f f i c i e n c yt oo b t a i nl a r g em a r k e ts h a r ea n dh i g hp r o f i t s 1 1 1 et h e s i si sm a i n l ya b o u tt h ea u t o m a t i ct e s tf o rn o d e bd e v i e c e sl o c a t e di n u t r a n a n di tp r o p o s e san e wp l a no fa u t o m a t i ct e s tp l a t f o r m f i r s t l y , t h et h e s i s i n t r o d u c e st h et e c h n o l o g yo ft d - s c d m aa n dt h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r es t r u c t u r eo f t h en o d e b s e c o n d l y , i ta n a l y z e sd e m a n d so fa u t o m a t i ct e s t p l a t f o r m t 1 1 i r d l y , a c c o r d i n gt ot h ed e m a n d s ，i ta c h i e v e st h ed e s i g no fa u t o m a t i o nt e s tp l a t f o r mu s i n g t t c n 一3 f i n a l l y , i ti l l u s t r a t e sa na p p l i c a t i o no fa u t o m a t i o nt e s tp l a t f o r m t m s p l a t f o r mi n c r e a s e st e s t i n ge f f i c i e n c yf o rn o d e ba n dp r o v i d e sm o r ei n t u i t i v ea n de a s i e r w a y t om a k es t a t i s t i c so nt e s tr e s u l t s 髓yw o r d s ：a u t o m a t i ct e s tt d s c d m an o d e bt t c n 3 h t 1 、 气 k _ “ f k 北京邮电大学硕士毕业论文 目录 第一章绪论1 1 1 论文研究背景l 1 1 1t d s c d m a 简介1 1 1 2 自动化测试简介2 1 1 3t t c n 3 简介3 1 2 论文研究意义一4 1 3 论文的主要工作4 第二章基础知识6 2 1t d s c d m a 系统概述6 2 1 1t d s c d m a 系统网络结构6 2 1 2u t r a n 网络接口7 2 1 3c s 业务信令流程1 0 2 1 4t d s c d m a 物理层1 2 2 2n o d e b 产品介绍。l3 2 2 1 硬件架构13 2 2 2 软件架构1 4 2 3 本章小结15 第三章自动化测试平台需求分析。1 6 3 1 背景1 6 3 1 1 持续集成简介1 6 3 1 2 持续集成架构- l6 3 2 自动化测试平台开发环境1 8 3 2 1 硬件环境1 8 3 2 2 软件环境l9 3 3 本章小结2l 第四章自动化测试平台设计2 2 4 1 自动化测试系统原理2 2 4 2 自动化测试系统工程总体设计2 3 4 2 1 自动化测试系统工程软件架构2 4 4 2 2 模块间接口概述。2 5 4 3 自动化测试系统工程详细设计2 5 4 3 1m m l 模块2 5 4 3 2m s c a l l 模块3 9 4 3 3c o m m o n 模块4 5 4 3 4a s n 模块。4 6 4 4 测试报告处理系统设计4 7 4 4 1 测试报告处理系统简介。4 7 4 4 2 测试报告处理系统设计一4 8 4 4 3 测试报告处理系统实现一4 8 4 5 本章小结5 0 i l l 北京邮电大学硕士毕业论文 第五章自动化测试平台应用5l 5 1 自动化测试流程。5l 5 2 自动化测试例编写5 2 5 2 1t c _ m m l _ n o d e b _ l o g l n o 与t c _ m m l _ r n c _ l o g l n ( ) 5 2 5 2 2t c _ s e r v i c e _ a u t o c a l l 0 5 3 5 3 自动化测试平台运行5 4 5 4 自动化测试平台运行结果5 6 5 4 1 从c r u i s e c o n t r o l 输出的x m l 文件中查看5 6 5 4 2 从静态网页上查看。5 7 5 4 3 从g t r 的o u t p u t 窗口中查看5 7 5 4 4 从m s c a l l 软件上的查看u e 状态5 8 5 4 5 从l m t 查看码树图状态和u u i u b 口信令。5 9 5 5 本章小结6 0 第六章总结与展望。6 1 6 1 全文总结6 l 6 2 未来展望6 l 参考文献6 3 致谢。6 4 论文发表情况6 5 i v l j 参 v ， 0 童 k k _ i 北京邮电大学硕士学位论文 1 1 论文研究背景 第一章绪论 1 1 1t d - s c d m a 简介 第三代移动通信系统( 1 m t - 2 0 0 0 ) ，按其设计思想，是一代有能力解决第一、 二代移动通信系统主要弊端的先进移动通信系统。它的一个突出特点就是要实现 个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、任何地点、与任何人、用任意方式、 高质量地完成任何信息之间的移动通信与传输。目前，3 g 标准主要包括 w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、t d s c d m a 、w i m a x 四大标准体系。t d s c d m a 作为 中国首次提出的具有自主知识产权的国际3 g 标准，已经得到了中国政府、运营 商以及设备制造商等各界同仁的极大关注和支持。3 g 频谱规划的出台，t d d ( 时 分复用) 技术获得了总共1 5 5 m 的频谱资源，结合t d s c d m a 技术在频谱利用 率方面的优势，必将为t d s c d m a 在未来的发展上提供更广阔的空间。同时， t d s c d m a 试验网的成功试运行，及n o k i a 、t i 、l g 、普天、大唐移动、飞利 浦、三星、华为、中兴、中电、中国普天等国际知名的电信企业加入t d s c d m a 阵营，将进一步加速t d s c d m a 的产业化及商用进程。 t d s c d m a 系统【1 l 是t d m a 和c d m a 两种基本传输模式的灵活结合，它由 中国无线通信标准化组织c w t s 提出并得到i t u 通过的3 g 无线通信标准。在 3 g p p 内部，它也被视为低码片速率的t d d 工作方式。t d s c d m a 系统特别适 合于在城市人口密集区提供高密度大容量的话音、数据和多媒体业务。它的主要 特点如下： 1 t d d 方式便于提供非对称业务 可根据不同的业务类型来灵活地调整链路的上下行时隙转换点。在传输对称 业务( 如话音、交互式实时数据业务等) 时，可选用对称的转换点位置( 上下行 各三个时隙) ；在传输非对称业务( 如互联网) 时，可在非对称的转换点位置范 围内选择( 上下行时隙比例为2 ：4 或1 ：5 ) ，从而提供最佳频谱利用率和最佳业务 容量。 2 智能天线 t d s c d m a 系统的上、下行信道使用同一载频，上下行射频信道完全对称， 从而有利于智能天线的使用。智能天线系统是由一组天线阵及相连的收发信机和 先进的数字信号处理算法构成。在发送端，根据终端的位置信息，有效地产生多 波束赋形，每个波束指向一个特定终端并自动地跟踪终端移动，从而有效地减少 北京邮电大学硕+ 毕业论文 了同信道干扰，提高了下行容量。在接收端，智能天线通过空间选择性分集，可 大大提高接收灵敏度，减少不同位置同信道用户的干扰，有效合并多径分量，抵 消多径衰落，提高上行容量。 3 联合检测 t d s c d m a 系统是干扰受限系统。系统干扰包括多径干扰、小区内多用户 干扰和小区间干扰。联合检测技术即“多用户干扰抑制技术”，是消除和减轻多 用户干扰的主要技术。它把所有用户的信号都当作有用信号进行处理，这样可充 分利用用户信号的扩频码、幅度、定时、延迟等信息，从而大幅度降低多径多址 干扰。 4 同步c d m a 同步c d m a 指上行链路各终端信号在基站解调器完全同步。它通过软件及 物理层设计来实现，这样可使正交扩频码的各个码道在解扩时完全正交，相互间 不会产生多址干扰，提高了t d s c d m a 系统的容量和频谱利用率。 5 软件无线电 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。在t d s c d m a 系统 中，软件无线电可用来实现智能天线、同步检测、载波恢复和各种基带信号处理 等功能模块。 1 1 2 自动化测试简介 测试是一种保证软件质量的技术，测试技术不仅要保证测试用例具有发现缺 陷的高可移植性，而且还要保证测试用例设计地经济有效。测试用例的开销，即 测试用例的分析、调试和执行是否经济；以及测试用例的可修改性，即每次软件 修改后对测试用例的维护成本。通常要对这两个方面予以平衡。 自动化测试的应用使人们重新认识到测试的源动力：最优的质量成本，软 件开发过程中的测试及各种质量保证活动。这无疑是在追求软件质量成本和收益 之间的最佳平衡点。对于任何一个大型设备商来说，软件测试自动化的实现都是 不可或缺的。因为软件内部的复杂逻辑和应用特性决定了测试工程师必须用大量 的测试用例完成对设备的可靠测试。然而完全机械手工的测试是对人员、时间和 设备资源的浪费，从而使得测试工作变得枯燥乏味。自动化测试恰恰可以改善这 些测试工作的不足。它可以减少浪费在重复性手工测试工作上的时间；创建优良 可靠的测试过程，减少人为错误；增强测试的覆盖率及产品质量。同样，在后期 的测试中，自动化测试可谓事半功倍。很少的测试人员，却完成了多得不可想象 的测试用例。达到这样的成果，需要前期的不断积累。公司竞争力的提高就是要 2 ， o + r p v 7 l 名 k ， k “ # 0 北京邮电人学硕士毕业论文 在短期内完成仅靠手工不可能完成的任务，从而获取客户的高度信赖。达到此目 标的最重要手段之一就是要我们的产品达到自动化的测试。 自动化测试方案包含了从测试分析、测试设计、测试实现到测试执行的各阶 段。自动化测试工程师也需要做各方面的工作。比如制定自动化分析与计划，自 动化测试方案设计，自动化测试方案评审，自动化要素分析，自动化要素实现， 测试脚本、代码、数据准备，自动化用例调试，以及自动化测试工具开发及维护 等等。 自动化测试带来好处的同时，也面临着各种挑战。比如，测试工具的不稳定 性，测试用例的多样性，测试时间的紧迫性等等，这都需要在日后的过程中进行 改进和完善。 1 1 3t t c n - 3 简介 t t c n 3 t 3 】是由i s o i e c 9 6 4 6 和i t u x 2 9 2 系列所提出的实现o s i 与i t u 协议 定义的一致性测试方法的标准。由于t t c n 3 集成开发环境g t r ( g e n e r a lt e s t r u n n e r ) 能够自动生成a n s ic 测试代码，因此测试的主要工作量集中在利用形 式化语言描述测试流程上，这同时避免了由于手工编程可能导致的错误。测试过 程出现的问题可由g t r 生成相应的测试报告，减少跟踪调试程序的工作量。并 且所有与具体平台相关的代码都被集中在测试的内核中，因此t t c n 3 所生成的 测试模块可重用性好、容易维护。它支持多个p t c 同时执行，由m t c 控制整 个执行流程。t t c n 一3 与a s n 1 ( a b s t r a c ts y n t a xn o t a t i o n 1 ) 兼容，使t t c n 3 的应用更加广泛。 t t c n 3 分为核心语言，表格表示格式，消息序列图、表示格式等多种使用 形式。核心语言是其他形式的基础，是完整的、独立的，也是t t c n 3 工具之间 的标准交互格式，是其他格式的语义基础。 t t c n 3 最顶层单元是模块，它内部不能再有子模块。t t c n 3 模块之间相 互独立，他们可以通过i m p o r t 语义共享数据定义。一个模块有两部分：定义部 分和控制部分。定义部分定义了测试组件、通讯端口、数据类型、常量、测试数 据模板、函数、端口程序呼叫信号、测试例等。控制部分包含局部变量定义、调 用测试例并控制其执行顺序。 t t c n 3 规范中对t t c n 3 测试系统的概念模型规范进行了描述。t t c n 3 测试系统由一组具有特定功能的实体组成。这些实体管理测试的顺序，解释和执 行已经编译过的t t c n 3 代码，实现和被测系统s u t 之间的正确通信以及实现 外部函数和处理定时器的操作等。 t t c n - 3 测试系统分解为测试管理( t e s tm a n a g e m e n t ，简称t m ) 、测试执行 北京邮电大学硕士毕业论文 实体( t t c n 3e x e c u t a b l e ，简称t e ) 、s u t 适配器( s y s t e mu n d e r t e s ta d a p t e r ， 简称s a ) 和测试平台适配器( p l a t f o n l la d a p t o r ，简称p a ) 。t t c n 3 测试系统 中有两个主要的接口：t t c n 3 控制接口( t t c n 3 c o n t r o li n t e r f a c e ，简称t c i ) 和t t c n 3 运行接口( t t c n 3r u n t i m ei n t e r f a c e ，简称t r i ) 。它们分别用于t m 与t e 之间的接口，t e 与适配器( s a 和p a ) 之间的接口。目前，t t c n 3 规范 只对t r i 进行了接口定义，而给予测试工具开发在测试系统实现中很大的灵活 性。一般情况下，t r i 需要由j a v a 或c c + + 等语言来开发完成。 t t c n 3 可以用作对多种通信端口上各种响应系统进行测试的描述语言。典 型的应用领域是协议测试( 包括移动协议和互联网协议) 、服务测试( 包括增值 服务) 、模块测试、基于平台、a p i s 等的c o r b a 测试。t t c n 3 并不仅仅局限 于一致性测试，它可用于多种类型的测试，如互操作性测试、性能测试、健壮性 测试、回归测试、系统和集成测试。 1 2 论文研究意义 目前中国的t d 市场正迎来革命性的、突飞猛进的发展。对于每个t d 开发 厂商来说，功能全面、系统稳定的设备是当前市场上最紧迫的需求。为了满足市 场的各种需求，每一次版本的升级都不会有充足的时间进行完备测试，而完备的 测试工作又是产品走向市场必不可少的途径。为了达到这一目标，事半功倍的测 试途径只有自动化测试。不但可以提高产品质量，提高整个系统的性能和功能， 减少由于软件瑕疵而产生的巨大损失，也可以提高效率，争取最短的时间进入市 场，获得较大的市场份额和较高的利润。 本论文的工作内容正是为了保证t d s c d m a 无线接入网系统中n o d e b 产品 的质量和研发速度，研究出一套全新的自动化测试策略。并在自动化测试工具， 测试方法，测试环境上都做出了详尽的考虑。 1 3 论文的主要工作 本论文的内容正是对某通信设备公司的新一代n o d e b 产品所进行的自动化 测试项目。本论文主要对自动化测试平台的整体架构及各个主要模块的设计进行 了深入的分析，并使用t t c n 3 作为自动化测试平台的开发语言。本文主要的研 究工作如下： 1 介绍了t d 。s c d m a ，自动化测试，以及t t c n 3 的基本概念； 2 阐述了t d s c d m a 网络的结构和t d s c d m a 技术的主要特点。同时介 4 7 1 、 p 名 _ 。k - l “ t 0 北京邮电大学硕士毕业论文 绍了n o d e b 产品的软硬件结构； 3 结合持续集成的概念，提出满足n o d c b 测试的自动化测试平台需求分析； 4 设计自动化测试平台的整体架构及各个功能模块，并详细介绍各个功能 模块的实现方法； 5 以一个c s ( 电路交换) 呼叫流程为例，详细介绍了自动化测试平台的工 作过程、测试步骤及测试结果； 6 总结自动化测试平台尚还存在的问题及需要改进的地方，并提出日后对 自动化测试的展望。 北京邮电大学硕+ 毕业论文 第二章基础知识 2 1t d s c d m a 系统概述 2 1 it d s c d m a 系统网络结构 通用移动通信系统【4 】( u m t s ：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 ) 是i m t - 2 0 0 0 的一种。它的网络结构由核心网( c n ：c o r en e t w o r k ) 、u m t s 陆 地无线接入网( u t r a n ：u m t st e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r k ) 和用户设备 ( u e ：u s e re q u i p m e n t ) 三部分组成。为了与g s m 系统相互兼容，t d s c d m a 与g s m 共用同一个核心网c n ，如图2 1 所示。 u m t s 的网络接口主要包括：c n 和r n c ( 无线网络控制器r a d i on e t w o r k c o n t r o l l e r ) 之间的i u 接口、不同r n c 之间的i u r 接口、r n c 和n o d e b 之间的 i u b 接口以及u t r a n 和u e 之间u u 无线接口。 图2 - 1 通用移动通信系统网络结构 u t r a n 由r n s ( 无线网络子系统r a d i on e t w o r ks u b s y s t e m ) 组成。其中一 个r n s 包含一个r n c 和一个或多个n o d e b ，而n o d e b 通过i u b 接口与r n c 相 连接。n o d e b 应该可以支持f d d 模式、t d d 模式或者以上2 个模式。并且，对 t d d 模式下的一个小区来说，应该支持码片速率为3 8 4 m c h i p s 或1 2 8 m c h i p s 中的一种。 在u t r a n 内部，r n c 之间通过i u r 接口进行信息交互，i u 和i u r 是逻辑接 口，i u r 接口可以是r n c 之间的直接物理连接，也可以通过任何合适传输网络的 虚拟连接来实现。u t r a n 的内部结构如图2 2 所示。 6 a 一 。k “- 北京邮电大学硕十毕业论文 核心网 - i 廿上t n 一 l r 髓a 0 赋s r 2 嘻s i u r r n c l l麟c 吵b八? 剀剀( ) ib 。c i ； ? ：7 “2 ” “? “ i n0 谚 图2 2 u t r a n 的内部结构 2 1 2u t r a n 网络接口 u t r a n 接口的通用协议模型如2 3 所示。从图中可以看出，u t r a n 分为 无线网络层和传输网络层。传输网络层为用户平面传输、信令传输和特定的运行 与维护( o & m ) 传输提供服务，与u t r a n 特定的功能无关。其中，无线网络 层又分为用户平面和控制平面，传输网络层又分为传输网络用户平面和传输网络 控制平面。 无线控制半面用户半面 r 叫：，l 丁 i 层 应用切议 l 数擎l | l f；i l ：，4 i ? | 一j 一l 麓、| = “+l1 醴二鼍， ，- 传输 一传硎网络一；： 传输网络 l l 。”传输闷络一” l 网绍层用户半面 5 ； 控制半面 ! l 。 用户半面 l i i i l l a l c a p ( s ) i l l l ； ：t l l 1r i l 信多承载 l ： r 信令承载。 f 一l i ： 数据承载 l ：i 丰 ； ：il ：| 物适层 l ： 一一 ；一一一一一一一 _ _ - 一 _ 图2 - 3u t r a n 接口的通用协议模型 控制平面包括应用协议和用于传输应用消息的信令承载，在i u 接口上的应 用协议是无线接入网络应用部分( r a n a p ：r a d i oa c c e s sn e t w o r ka p p l i c a t i o n p a r t ) ，负责c n 和r n s 之间的信令交互。在i u r 接口上的应用协议是无线网络 子系统应用部分( r n s a p ：r a d i on e t w o r ks u b s y s t e ma p p l i c a t i o np a r t ) ，负责两 个r n s 之间的信令交互。i u b 接口上的应用协议是n o d e b 应用部分( n b a p ： n o d eb a p p l i c a t i o np a r t ) ，负责r n s 内部的r n c 与n o d eb 之间的信令交互。在 7 北京邮电大学硕士毕业论文 传输网络层，以上3 个接口都使用a t m 传输技术，3 g p p 还建议可支持七号信 令的s c c p 、m t p 以及i p 等技术。用户平面包括数据流和用于数据流传输的数 据承载。传输网络控制平面只在传输层，不包含任何无线网络层的信息。它包含 用于用户平面建立传输承载所需的接入链路控制应用部分( a l c a p ：a c c e s sl i n k c o n t r o la p p l i c a t i o np a r t ) 协议和用于a l c a p 的信令承载。用户平面的数据承载 和应用协议的信令承载都属于传输网络用户平面。 我们要实现的是对n o d e b 的自动化测试，因此我们重点讨论一下n o d e b 与 r n c 之间i u b 接口和n o d e b 与u e 之间u u 接口的功能及结构。 1 i u b 接口 i u b 接口的协议结构可以分为两个功能层：无线网络层和传输网络层。i u b 接口协议结构如图2 4 所示。 7 77 “ k a c m o 烈锻臀哿绲 ”“ r f a n 孳p o n ”7 ” u 雾嚣张勰嚣 ? 毽蕊j ； 一 c o n 露o lp l a n e 一， n e t w o 缘 。、一。 |。j一，? j 每 誊萼 c o m m lp l a n e ：；一， 器：。 r a d i o n 羹。辫d e b t l l - 宅一一 ： o ，磊赛 建 l 辩e t w o 嫒 ： o 巴 zo o - = ： 喇 z z 匐 = z l a y e r 1 屯屯 习 勺 1 0 1 ia l c a p ? l q 2 6 ：o 2 l q 2 ：5 0 2 。, t r a n 蹭o f t i ss c f u x z 、l a y e f s s e f - u 弼 l j 囊之，? ，。j j l s s c o p i s s c o p ： i a l 强辨5 l a 盟t y p e2 lll = 点a lf y p e5 a j 磁 弛y 螽：a il a 冀。 图2 - 4i u b 接口协议结构 无线网络层由无线网络控制平面和无线网络用户平面组成。无线网络层由 控制平面的n o d eb 应用部分n b a p 和用户平面的f p 协议组成。无线网络用户 平面又分为i u b 公共传输信道数据流用户平面协议和i u r i u bd c h 用户平面协议。 传输网络层目前采用a t m 方式。 其中，i u b 接口的无线网络层控制平面协议是由n o d eb 应用部分的n b a p 协议构成。n b a p 的功能包括以下方面。小区配置管理功能：负责小区建立、小 区重配置、小区删除；公共传输信道管理功能：负责公共传输信道建立、公共传 输信道重配置、公共传输信道删除；资源事件管理功能：负责闭塞资源、解闭塞 资源、资源状态指示；公共资源测量功能：负责公共测量初始化、公共测量结果 上报；专用资源测量功能：负责专用测量初始化、专用测量结果上报；无线链路 北京邮电大学硕士毕业论文 管理功能：负责无线链路建立、无线链路增加、无线链路删除、非同步的无线链 路重配置、同步的无线链路重配置准备、同步的无线链路重配置提交、同步的无 线链路重配置取消、无线链路预先释放；无线链路监视功能：负责报告无线链路 的失败和恢复状况；物理共享信道管理功能：负责物理共享信道的重配置：及下 行功率时隙控制及校正功能。 2 u u 接口 u m t s 系统中，u u 接口协议栈的分层结构如图2 5 所示。 图2 - 5u u 接口协议栈结构 在u u 接口上，协议栈按其功能和任务，被分为物理层( l 1 ) 、数据链路层 ( l 2 ) 和网络层( l 3 ) 三层结构。其中数据链路层又分为媒体接入控制( m a c ： m e d i aa c c e s sc o n t r 0 1 ) 、无线链路控制( r l c ：r a d i ol i i l l ( c o n t r 0 1 ) 、分组数据会 聚协议( p d c p - p a c k e td a t ac o n v e r g e n c ep r o t o c 0 1 ) 和广播多播控制( b m c ： b r o a d c a s t m u l t i c a s tc o n t r 0 1 ) 等四个子层。l 3 和r l c 按其功能又被分为控制平 面( c 一平面) 和用户平面( u 平面) ，l 2 的p d c p 和b m c 只存在于用户平面中。 在控制平面上，l 3 又分为无线资源控制( r r c ：r a d i or e s o u r c ec o n t r 0 1 ) 、移动 性管理( m m ：m o b i l i t ym a n a g e m e n t ) 和连接管理( c m ：c o n n e c t i o nm a n a g e m e n t ) 等3 个子层。其中c m 层还可按其任务可进一步进行划分，如呼叫控制、补充业 务、短消息等功能模块。按其信令及过程是否和接入有关，叫接口协议也被分 作接入层( 包括l 1 、l 2 和l 3 的r r c 子层) 和非接入层( m m 、c m 等) ，其中， 非接入层信令属于核心网功能。在图中，用圆圈来标注的是层或子层之间的业务 接入点( s a p ：s e r v i c ea c c e s sp o i n t s ) 。在物理层和m a c 子层之间的s a p 提供 北京邮电大学硕士毕业论文 传输信道，在r l c 子层和m a c 子层之间的s a p 提供逻辑信道。低层通过s a p 向高层提供服务，这些服务是通过原语来实现的。 u e 在空闲模式下( 指从u e 开机到连接建立这段时间) 的任务包括：p l m n 网络的选择和重选；小区选择和重选；位置登记；监视寻呼信息等。 2 1 3c s 业务信令流程 1 开机小区搜索过程 d w p t s ，确定d w p t s 同步； 识别扰码和基本m i d a m b l e 码； 控制复帧同步； 解读b c h 广播信息。 3 随机接入过程 使u e 以估算的时间和发送的功率来选择同步码，调整定时和功率，发 起随机接入请求。如图2 - 6 所示。 图2 - 6 随机接入过程 4 r r c 连接建立过程 当u e 的非接入层请求建立信令连接时，u e 将发起r r c 连接建立，每 个u e 最多只有一个r r c 连接。如图2 7 所示。 1 0 v - 北京邮电大学硕士毕业论文 图2 7 r r c 连接建立过程 5 初始直传过程。 用于u e 与c n 之间交互n a s 信息，如鉴权、业务请求、连接建立等。如 图2 8 所不。 图2 8 初始直传过程 l l 北京邮电大学硕士毕业论文 6 r a b 建立过程。 r a b 用于用户平面的承载。即为u e 和c n 之间传递的语音、数据及多媒体 业务提供载体。如图2 - g 所示。 图2 - g r a t 3 建立过程 工二】互二二 二受至三二 二二二 ：子帧( 5 m s ) 、- - _ - ”j 6 墓三一兰曼啬。 e 亟量 工夏匿三 亚互习二二： 亟二三j 。 1 2 北京邮电大学硕士毕业论文 码共同扩频。信道码是一个正交可变扩频因子( o v s f ) ，扩频因子值可以取1 1 6 不同值。物理信道数据符号速率取决于所用的o v s f 码的扩频因子值。 在物理层中，t d s c d m a 基带信号处理主要有以下过程，如图2 1 1 所示。 图2 - 1 1 基带信号处理过程 信道编码及复用的目的是为了将传输信道映射到物理信道。物理层接收到 m a c 层的数据流，经过c r c 校验，传输块级联分割，信道编码( 通常是卷积 编码或t u r b o 编码) ，无线帧均衡( 根据物理资源的配置情况以及传输时间间隔 对码块进行均匀化处理) ，交织，速率匹配，传输信道复用，物理信道复用，第 二次交织，子帧分割，物理信道映射这些过程后，完成信道的编码及复用。 经过物理信道映射之后，信道上的数据根据不同业务类型选择不同的调制 方式( 语音及普通数据业务采用q p s k ，h s d p a 业务采用1 6 q a m ) 。 随后，将进行扩频和扰码处理。所谓扩频就是用高于数据比特速率的数字 序列与信道数据相乘，相乘的结果扩展了信号的带宽，将比特速率的数据流转换 成具有码片速率的数据流。扩频处理通常也叫做信道化处理，所使用的数字序列 称为信道化码。信道化码是一组长度可以不同但仍相互正交的码组。 扰码与扩频类似，也是用一个数字序列与扩频处理后的数据相乘。与扩频 不同的是，扰码用的数字序列与扩频后的信号序列具有相同的码片速率，所作的 乘法运算是一种逐码片相乘的运算。扰码的目的是为了标识数据的小区属性。 2 2n o d e b 产品介绍 2 2 1 硬件架构 n o d e b 是由b b u ( b a s e b a n du n i t ) 基带单元，r r u ( r a d i or e m o t eu i l i t ) 射频拉远单元和天线组成。它们的连接结构如图2 1 2 所示。其中，b b u 中的b b i 单板通过光纤与r r u 相连，r r u 通过馈线连接天线。 北京邮电大学硕士毕业论文 图2 1 2n o d e b 连接示意图 b b u 的硬件结构如表2 1 所示。b b p ( 基带板) 用于处理载波；b b i 与b b p 的功能相同，不过它是连接r r u 的基带板；u t r p 传输板( 选配) ；m p t 主控 板，主要完成主控、交换、时钟、传输功能。 表2 - 1b b u 的硬件结构 1 3 b p 0 1 3 b p4 瞧 风 b b p lb 1 3 p 5源 扇b b l2 u i 鼯燃p t 6 咆 嚣b l 3m p t7源 2 2 2 软件架构 b b u 要完成n o d e b 对数据的处理功能，其软件架构如图2 1 3 所示。 图2 1 3n o d e b 软件架构 1 4 北京邮电大学硕士毕业论文 n b a pt e r m i n a t i o n ：a s n 1 编解码，消息验证，错误处理和报告，分发n b a p 消息给相应子系统。 c c bc p ：管