TD-SCDMA終端一致性測試技術研究

2019-11-03 09:25:43

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

大唐移動通信設備有限公司系統集成測試部　王鵬　孫嘉晨　頊文勝　謝永斌

　　一、前言

　　1.技術背景

　　　　隨著TD-SCDMA產業的迅速發展，眾多終端廠家的產品由研發階段逐漸進入到了白箱聯調和集成測試階段，終端產業鏈也逐漸形成。但由于3G標準的復雜性，其中有很多不同的實現方法和標準的可選項以及參數范圍的廣泛性，根據以往WCDMA系統多年來難以兼容的經驗教訓，如果不進行終端一致性測試，那么多廠商終端的一致性和互聯互通性將成為制約TD-SCDMA產業化和商業運營的關鍵因素之一，所以盡早開展終端一致性測試方面的工作就顯得尤為重要。

　　多個廠家進行設備互聯時，通過一致性測試能夠充分檢查設備實現與相應協議標準的符合程度，提高相同標準不同實現之間成功互聯的概率。因此，通過一個標準配置的試驗環境，多廠家根據協議規定的測試例來進行標準的、實用的一致性和互聯互通性測試，以準確地驗證移動終端設備的各項技術、信令和性能要求就具有重要的意義。

　　2.TD-SCDMA系統簡介

　　TD-SCDMA第三代移動通信標準是大唐電信集團代表中國提出并被國際電聯所接受的第三代移動通信標準，是近百年來我國通信史上第一個具有完全自主知識產權的國際通信標準。TD-SCDMA系統全面滿足IMT-2000的基本要求。它采用不需對稱頻譜資源的TDD模式以及FDMA/TDMA/CDMA相結合的多址接入方式，同時使用1.28Mc/s的低碼片速率，擴頻帶寬為1.6MHz。

　　TD-SCDMA系統綜合了TDD和CDMA的所有技術優勢，具有靈活的空中接口，并采用智能天線（SmartAntenna）、聯合檢測（JointDetection）、軟件無線電（Software Radio）、接力切換（Baton Handover）等先進技術，具有相當高的技術先進性，在三個主流標準中具有最高的頻譜效率，在系統容量、抗干擾能力等方面也都具有突出的優勢。

　　TD－SCDMA移動通信系統的無線接口被劃分為3個協議層：物理層（L1）、數據鏈路層（L2）和網絡層（L3）。物理層由下行物理信道和上行物理信道組成；數據鏈路層接受物理層的服務，并向網絡層提供服務，它分為媒質接入控制子層（MAC）、無線鏈路控制子層（RLC）、分組數據匯聚協議子層（PDCP）和廣播／多播控制子層（BMC）。MAC子層控制無線信道的接入信令過程。RLC子層提供無線接口的邏輯鏈路控制。BMC－SAP子層在無線接口的用戶平面對公共用戶數據提供廣播／多播服務。PDCP子層完成將上層協議映射成下層的無線接口協議特性，使上層的協議具有透明性，PDCP層還提供協議控制信息的壓縮和解壓縮。網絡層和RLC又分為控制平面和用戶平面，PDCP和BMC只存在于用戶平面中。網絡層控制平面的最低層為無線資源管理子層（RRC），負責處理移動終端和無線接入網（RAN）之間在網絡層控制面的信令，網絡層控制平面的高層為移動性管理子層（MM）、呼叫控制子層（CC），分組交換移動性管理子層（GMM）和會話管理子層（SM），屬于非接入層。

　　3.一致性測試簡介

　　所謂一致性測試就是驗證設備實現與相應協議標準的一致性，檢驗不同的待測設備是否能夠滿足一個統一的要求，從而在相同的外部條件下進行相同的動作，并且輸出相同的結果。

　　終端一致性測試的開展是為了保證不同廠家的終端在網絡內的表現一致并能夠互聯互通，保證終端的開發人員有據可依，從而為運營商保證質量。隨著TD-SCDMA產業化進程的推進和商用系統的呼之欲出，研究終端標準和終端測試就成了我們的當務之急。其中，解決TD-SCDMA移動終端設備非一致性問題將成為整個系統演進過程中一個不可忽略的重要因素。

　　積極開展TD-SCDMA移動終端一致性測試技術的研究，提供標準的、實用的一致性測試方法和工具，以準確地驗證移動終端設備的各項技術、信令和性能要求，對于TD-SCDMA產業化進程具有十分重要的意義。

　　二、一致性測試原理

　　一致性測試實質上是利用一組特定的測試例，在一定的網絡環境下，對待測設備進行黑箱測試，通過比較實際輸出與預期輸出的異同，判定待測設備在多大的程度上與標準描述相一致，并借此來保證通過一致性測試的設備在不同網絡中的表現一致。

　　同一類待測設備只有在通過了一致性測試后，才能保證在變化的環境中始終都做出同樣的處理，從而有效保證在同一個網絡內的其他實體不會發生由此帶來的異常處理，確保了所有設備在公共部分實現的一致性。

　　很多情況下，我們很容易將一致性測試和集成測試混淆，實際上，這兩者之間是有一定區別的：

　　1.實現手段上來講，集成測試通常是由多個實際的網絡設備來進行的，而一致性測試則是用可控的設備來模擬實際網絡；

　　2.從關注目標來講，集成測試較多關注系統的整體實現是否滿足3GPP規范和設計規范，而一致性測試則更多關注某一類設備是否滿足要求的一致性原則，即各廠家設備的實現是否一致；

　　3.從期待結果來講，一致性測試較多地關注消息和流程尤其是異常情況的處理流程，而集成測試所關心的消息和流程則更多是系統操作中所能控制的流程，其中多數是正常流程，同時集成測試更為關注系統整體所表現出的性能。

　　三、終端一致性測試內容

　　從TD-SCDMA技術出發，應該不僅給用戶提供普通的電話業務和功能，還應該根據自身的無線性能指標和所支持的協議提供更安全更豐富的業務。從普遍意義上來講，終端一致性測試應該包括射頻指標測試（TS34.122）、協議信令測試（TS34.123-1,2,3）和其他測試（TS31.120等）3類測試，其中協議信令測試部分最為龐大和復雜。

　　1.射頻指標測試

　　由于TD-SCDMA是被國際認可的3G標準之一，所以在無線指標方面大致與其他標準相同，包括四個部分。

　　(1)發射機特性測試，包括UE最大輸出功率、頻率容限、最小輸出功率、占用帶寬、鄰道泄漏抑制比、雜散輻射、發射互調、矢量幅度誤差（EVM）、峰值碼域誤差等。

　　(2)接收機特性測試，包括參考靈敏度電平、最大輸入電平、鄰信道選擇性、雜散輻射等。

　　(3)無線性能指標測試，包括靜態傳播條件下的解調性能要求、各種不同衰落條件下DCH解調性能要求等。

　　(4)支持無線資源管理的測試，包括小區選擇、重選、切換、測量能力等。

　　2.協議信令測試

　　協議信令測試部分，保證UE的信令、協議的一致性、規范化。這部分測試主要包括3項內容：3G網絡的基本功能、電路域基本過程和分組域基本過程。

　　(1)3G網絡業務的基本功能

　　在UE的Idle模式下的基本操作：對不同PLMN選擇、小區選擇；系統信息接收；RRC層功能，安全模式控制和功率控制（包括了上行閉環功率控制和上行開環功率控制等相關項目）。

　　(2)電路域基本過程

　　電路域基本過程包括位置更新和呼叫控制。其中位置更新包括IMSI附著，周期性位置更新和正常位置更新等。呼叫控制要求UE應支持呼叫的建立及釋放過程，包括UE發起呼叫（MOC）、UE被呼（MTC）、UE發起語音呼叫釋放、數據呼叫及網絡發起的語音呼叫釋放等項目。

　　(3)分組域基本過程

　　分組域基本過程包括移動性管理和會話管理。移動性管理主要有GPRS附著/分離和周期性路由區更新。會話管理包括UE發起的PDP上下文激活、UE發起的PDP上下文去激活、PS域UE主叫、PS域UE發起呼叫釋放等項目。

　　3.其他測試

　　(1)UICC/USIM測試

　　UICC/USIM的測試方法和測試要求應遵照TS31.120及TS31.121中的相關內容，包括物理特性，電氣特性和傳輸協議等。

　　(2)聲學測試

　　聲學部分的測試應遵照TS26.131及TS26.132中的相關要求來進行。

　　四、終端一致性測試方法

　　一致性測試是由ISO9446國際標準定義的一個完善的測試方法。根據ISO9646一致性測試方法論的規定，測試標準包括3個部分：抽象測試集（ATS，AbstractTest Suite）、協議實現一致性說明（PICS）和協議實施附加信息（PLXIT）?？蓤绦袦y試集（ETS）是在以上3個部分的基礎上生成的。一致性測試的主要步驟如圖1所示。

圖1一致性測試過程的圖示

　　ATS：抽象測試集，是描述過程的文本，它提供測試項的規范。

　　PICS：協議實現一致說明，用來說明實施的要求，能力及可選項實施的情況。

　　PIXIT：協議實施附加信息，用來提供測試時必須標明的協議參數。

　　ETC：可執行測試集，是測試集有軟件實現體。

　　IUT：被測協議實現，是指一個實際開放系統將要進行一致性測試的那部分，它應該是一個或多個OSI協議的實現。

　　下面我們介紹兩種終端一致性測試方法（如圖2所示），其重點都在于一致性測試集和相應軟件的編制。

　　1.SS+TTCN的方式

　　這是較為通用的方式，硬件采用SS（SystemSimulator），軟件采用TTCN描述所實現的一致性測試集。

　　TTCN是一種規范的標準化的測試描述語言（ISO/IEC9646-3），全稱是Treeand Tabular Combined Notation，即樹表組合表述法。最初這種語言是為明確指定測試指令序列而開發的，它與內部實現沒有關系，協議執行測試作為OSI參考模式（即通信堆棧）的一部分。

　　SS+TTCN的測試方式通過一系列TTCN測試步的設計來進行通用設置，如通過CPHY－PCO配置小區、物理信道和通用傳輸信道，通過CMAC－PCO配置MAC子層，通過CRLC－PCO配置RLC子層，通過TR－PCO發送系統信息，通過AM／UM－PCO來建立RRC連接，通過AM－PCO分配無線承載，通過Dc－PCO進行MM／GMM注冊，通過Dc－PCO建立一電路交換呼叫或PDP上下文。

　　抽象語法描述（ASN．1）模塊和TTCN模塊是抽象測試集設計中用到的兩個最重要的特征。UT和LT分別為上測試器和下測試器，上測試器（UT）位于測試系統中，作為與移動終端的人機接口界面（MMI），并提供該界面的asp，TTCN通過在上測試器控制和觀察點（UtPCO）發送相應的原語與上測試器（UT）通信；下測試器（LT）為CC、SM、MM、GMM、SMS、RRC、RLC、MAC、PDCP和BMC測試設置測試方法，并仿真RLC、MAC和PHY子層以便與被測移動終端通信，仿真的配置和初始化均由TTCN通過抽象服務原語（ASPs）控制。

　　2.NodeB+K1297腳本的方式

　　　　在現階段SS硬件還不是非常完善的情況下，我們也可以采用另一種較為可行的方式來進行TD-SCDMA終端的一致性測試，硬件采用K1297+NodeB的組合，軟件采用K1297 腳本所實現的一致性測試集。

　　K1297-G20是Tektronix公司提供的一種通信協議測試儀，目前被廣泛應用在3G移動通信網絡系統中的協議測試。它的硬件使用緊湊的硬件設計，將業務和數據處理功能與測試應用程序分開，在每一塊處理板中都帶有專用的處理器和通信控制器。它的硬件使用VME總線系統，帶有至少5個插槽，支持在需求增長時擴容。它的人機交互界面使用高對比彩色TFT顯示器，自帶便攜式鍵盤，通過外置光驅安裝應用程序軟件,并且使用通用的WINNT或者WINXP操作系統，在使用上與普通的PC感覺沒有什么區別。

　　K1297-G20通過自身獨特的協議測試軟件支持對UMTSIu,Iub與Iur接口的協議測試，為CS以及PS中相關的信令協議和用戶面協議提供檢測、模擬和仿真功能。在目前的TD-SCDMA白箱測試和黑箱測試中，K1297-G20承擔了NodeB/RNC/MSC/SGSN等網絡實體仿真功能，應用于系統驗證，功能實體和協議層的異常過程測試，CS/PS用戶數據通道驗證等，為TD-SCDMA系統中設備的啟動/運行，呼叫跟蹤，協議數據分析和錯誤定位發揮了重要作用。

　　通過K1297-G20的模擬和仿真功能，測試人員可以實現以下目標：

　　(1)仿真Iub/Iur/Iu接口的基本功能，完成實體協議層測試；

　　(2)仿真NodeB/RNC/MSC/SGSN等網絡實體，完成設備基本功能測試；

　　(3)協議一致性測試，為不同TD-SCDMA廠家設備的互聯互通提供依據；

　　(4)Iub/Iu/Iur接口信令檢測和數據分析。

　　3.兩種測試方法的區別及聯系

圖2兩種一致性測試實現方式的圖示

　　目前，這兩種測試方法的相關工作我們都在進行，現階段以NodeB+K1297的方式為主，今后將逐漸向SS+ TTCN的方式轉變。

　　五、結束語

　　TD-SCDMA移動終端一致性測試集的編制和測試軟件的開發，將為TD-SCDMA產品的研究開發和網絡運營的操作維護提供理想的測試支持。隨著對測試規范的深入研究，我們的測試集將得到進一步的充實，更進一步地保證經過測試驗證以后的TD-SCDMA移動終端能夠達到最大的一致性。

----《通信世界》