TD_SCDMA终端协议一致性测试方法

1、 T D2SCDM A终端协议一致性测试方法收稿日期:2009205220曾年,曾莉(重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆400065摘要:通信设备的协议非一致性问题日趋严重。以我国提出的T D2S CDMA标准为基础,利用S DL提供的TTC N 测试工具对终端协议栈G MM层路由更新过程进行测试与仿真,得出仿真的结果消息序列图MSC来介绍3GPP中的协议一致性测试过程。关键词:T D2SC DMA移动通信系统;终端无线接口协议;一致性测试;路由更新过程;消息序列图Conformance testi n g m ethods of TD2SCDM Auser equ i p m en t p

2、rotocolZENG N ian,ZE NG L i(College of Communicati on I nf or mati on Engineering,Chongqing University of Posts and Telecommunicati ons,Chongqing400065,P.R.ChinaAbstract:The p r oble m of the p r ot ocol non2conf or mance in the communicati on equi pments becomes increasingly seri ous.Based on the T

3、 D2SCDMA standard in China,the G MM layer p r ocedures was tested and si m ulated by S DL and TTCN,and the message sequence chart(MSCwas used t o intr oduce the conf or mance testing p r ocess in3GPP.Key words:T D2SCDMA mobile communicati on syste m;Uu p r ot ocol;confor mance testing;r outing area

4、update p r ocess;message sequence chart(MSC0引言目前,中国移动采用T D2SCDMA系统已在全国主要城市开通3G网络并大力推进T D2SCDMA商用化进程。不过T D2SCDMA系统通信软件实现是否完全符合协议的要求在很大程度上影响着T D2SCD2 MA的发展前景。其中,解决T D2SCDMA移动终端设备协议非一致性问题将成为整个系统不断完善过程中一个不可忽略的因素。所以,积极开展T D2 SCDMA移动终端一致性测试技术的研究,提供标准的、实用的一致性测试方法和工具,以准确地验证移动终端设备的各项技术、信令和性能要求具有非常的重要意义。1一致性测

5、试原理所谓一致性,是指协议的形式规范和协议实现行为之间的一致,即协议实现是否符合协议规范的要求。协议一致性测试就是通过测试执行活动,检查被测实体(I U T是否符合协议规范的要求。一致性测试是一种“功能测试”,它依据一个协议的描述,对协议的某个实现进行测试,从而判别一个协议的实现与所对应的协议标准是否相一致。对于T D2SCDMA终端的高层协议开发测试而言,我们重点关心的是协议栈开发是否满足标准,是否能与其他基于同一个协议标准的产品(如T D2 SCDMA系统网络实现互通等问题。因此,对于终端通信协议测试采用一致性测试方法。2TD2SCDM A系统无线接口协议在通用移动通信系统(UMTS中,无

6、线接口(Uu 接口位于UT RAN(UMTS陆地无线接入网与UE (用户设备之间的接口,也被叫作Uu接口1。如图1所示。 图1U M TS 的结构在UMTS 系统中,Uu 接口上协议栈的分层结构如图2所示。在Uu 接口上,协议栈按其功能和任务,被分为物理层(L1、数据链路层(L2和网络层(L3等3层。其中L2又分为媒体接入控制(MAC 、无线链路控制(RLC 、分组数据会聚协议(P DCP 和广播/多播控制(BMC 等4个子层。L3和RLC 按其功能又分为控制平面(C 平面和用户平面(U 平面,L2的P DCP 和BMC 只存在于U 平面中。在C 平面上,L3又分为无线资源控制(RRC 、移动

7、性管理(MM 和G MM 、连接管理(C M 等3个子层,其中C M 层还可按其任务进一步进行划分(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,Uu 接口协议也被分作接入层(包括L l 、L2和L3的RRC 子层和非接入层(MM ,G MM ,C M 等,其中,非接入层信令属于核心网功能。在图2中,用圆圈来标注的是层(或子层之间的业务接入点S AP 。在物理层和MAC 子层之间的S AP 提供传输信道,在RLC 子层和MAC 子层之间的S AP 提供逻辑信道 。图2终端无线接口协议栈分层结构3TD 2SCDM A 终端协议一致性测试方法311协议一致性测试方法和测试系

8、统协议一致性测试最主要的工作之一就是测试例的生成。国际标准化组织I S O 推荐了一种专门描述测试集的半形式化描述语言树表结合表示法(tree and tabular combined notati on,TT C N ,它具有明确的语法和语义,且是可执行的,用以描述独立于任何实现的通用测试集。针对测试领域,TT CN 提供了许多有用的元素,目前已经发展成为一种通用的测试规格语言。根据I S O /I EC 9646的定义,TT CN 需要满足以下几项需求:测试系统能够定义和构造发送和接收被测试实体(I U T 的抽象服务原语(ASP ;能够定义和构造嵌入在ASP 中的协议数据单元(P DU

9、;在指定控制和观察点(PC O 上,能够规定ASP 的发送或接收顺序,能够构造测试例2。按照上面的要求,我们可以得出TT CN 的测试模型,如图3所示。TTCN 的测试采用黑盒测试法。它把协议栈软件整个看作一个被测实体(I U T 来考虑。在对T D 2SCDMA 高层软件进行测试时,TT CN 虽然采用黑盒测试方法进行测试,但通过与S DL 的协仿真,可以生成消息序列流图(MSC ;通过观察I U T 内部和I U T 与环境(测试系统之间的消息序列和数据流,达到查找错误的目的。S DL 3是I T U 开发的一种形式描述语言,用于规范描述实时系统。在协仿真测试中S DL 基于有限状态机原理

10、构造被测试实体,可编译生成一个可以同TT CN 进行消息信号通信的协仿真程序,测试时先在S DL 的SI M U 2LAT OR 中运行编译好的协仿真程序,再通过SI M U 2LAT OR 的命令建立与测试工具TT CN 的通信相连,然后运行TT CN 中构造好的测试例与被测实体进行消息交互 。图3TTCN 测试模型 312G MM 层路由更新过程测试G MM 层位于无线接口层3规范中的非接入层属于核心网功能,管理分组交换(PS 域功能。路由更新过程是G MM 层的特殊过程之一,终端进行路由更新过程主要用于以下几个方面。1正常路由区更新。当检测到路由区发生变化时,UE 通过它更新在网络中注册

11、的路由区。2组合路由区/位置区更新。当检测到路由区/位置区发生变化时,UE 通过它更新在网络中注册的路由区和位置区。3周期性路由区更新。由定时器T3312触发,UE 通过它定期与网络联络。4当UE 已成功进行PS 域的I M SI 附着,需要进行CS 域的I M SI 附着时。5UMTS 系统与GS M 系统间改变时。6当由于原因为“直接信令连接重建”引起的RRC 连接释放后,UE 和网络之间的重同步。路由区更新过程只能由UE 发起。在路由区更新的过程中,UE 和网络端的数据传输都将继续进行(仅适用于UMTS 系统。若为GS M ,则UE 端的数据传输将被挂起。路由区更新流程如图4所示。运用T

12、T CN 实现3GPP TS 341123312242121a 测试用例部分步骤:UE 从小区A 重选到小区B 进行路由更新过程。 图4G MM 层路由更新流程1测试目的:检查UE 是否正确进行路由更新过程。2测试条件。网络模拟器(SS :配置2个不同路由区小区,小区相关参数参见3GPP TS 341123312242121a 。UE:有一个有效I M SI,并在CS 域成功注册。3测试过程:UE 开机正常注册到小区A 后返回空闲状态;网络模拟器调整小区B 功率,使之大于小区A;UE 测量到小区B 为更好的小区,进行小区重选过程到小区B ;UE 在小区B 发起正常的路由更新过程。4测试进程及消

13、息内容见表1。表1路由更新过程消息流程步骤方向UESS消息内容1UE UE 开机正常注册到小区A ,返回空闲2SS 调整小区A 、B 功率,小区B 成为服务小区3UEUE 重选到小区B ,建立RRC 连接4->ROUTI N G AREA UP 2DATE REQUESTUpdate type =RA up 2dating P 2T MSI 21signatureRouting area identity =RA I 215<-ROUTI N G AREA UP 2DATE ACCEPTNo ne w mobile identity as 2signed P 2T MSI not

14、included .Update result =RA up 2dated P 2T MSI 22signatureRouting area identity =RA I 225TT CN 树表流程编写。路由更新主要TTCN 流程见表2。表2路由更新过程TTCN 流程N r LabelBehavi or Descri p ti on Constrains RefVerdict1+cellselecti onCELLA 2DSP !L1_I D LE _MEAS_I N D cs_idle Measur meantI nd 3+cell Reslecti onCE LLB 4+rrcConnec

15、ti onSetup 5DSP ?NAS_PS_DA 2T A_REQcr_r outing A rea Updat 2eRequest6DSP !NAS_PS_DA 2T A_I N D cs_r outing Area Update 2Accept7+rrcConnecti onRelease6仿真结果分析。S DL 和TT C N 协议仿真生成的消息序列图(MSC图见图5。由仿真出的MSC 图得ROUTI N G AREA UP 2DATE REQUST (图3中NAS_PS_DAT A _REQ 原语消息字符流如下:08,08,70,64,F0,70,8C,A1,09,05,33,36

16、,00,40,43,19,00,00,01,字符流含义参见3GPP TS 2410085914114Rou 2ting area update request 。 图5路由更新M SC图简要说明:第1字节08:表示为G MM层消息4;第2字节08:表示消息类型为路由区更新请求;第3字节70:7表加密序列号为无效,0表示路由区更新请求类型为正常路由区更新;后6字节64, F0,70,8C,A1,09:表示路由区标识由P L MN(公共陆地移动网、LAC(位置区码、RAC(路由区码组成;再后6字节05,33,36,00,40,43:表示从USI M 卡中读到的UE无线接入能力。由仿真出的MSC图得

17、ROUTI N G ARE A UP DATE ACCEPT(图3中NAS_PS_DAT A_I N D原语消息字符流如下:08,09,00,E0,64,F0,70,8C,A1,09,19,00, 00,02字符流含义参见3GPP TS2410085914115Rou2 ting area update accep t。简要说明:第1字节08:表示为G MM层消息4;第2字节09:表示消息类型为路由区更新接受;第3字节00:0表示Force t o standby指示,0表示路由区更新结果为正常路由区更新;第4字节E0:表明周期性路由区更新定时器T3312无效;后6字节64,F0,70,8C,

18、A1,09:表示路由区标识;再后4字节19,00,00,02:表示P2T MSI签名。结论:由MSC图仿真出的消息流程和内容,参照3GPP241008-850中Routing area update request 和Routing area update accep t消息内容与测试用例,消息流程表1所要求UE发送和接收的消息内容完全相同,说明成功达到了仿真测试的目的,协议栈软件代码能成功通过测试。4结束语本文提出采用S DL和TTCN协仿真的方法对T D2SCDMA终端协议中G MM层路由更新过程进行一致性测试,通过生成MSC图能清晰地观察到消息交互流程,同样采用该测试方法可针对无线接口协议中其他各子层单层测试和对整个协议栈软件进行集成测试。参考文献:1李小文,李贵勇,陈贤亮,等.T D2SC DMA第三代移动通信系统信令及实现M.