TD-SCDMA 終端一致性測試技術(shù)研究

1、TD-SCDMA終端一致性測試技術(shù)研究一、前言 1.技術(shù)背景 隨著TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，眾多終端廠家的產(chǎn)品由研發(fā)階段逐漸進(jìn)入到了白箱聯(lián)調(diào)和集成測試階段，終端產(chǎn)業(yè)鏈也逐漸形成。但由于3G標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性，其中有很多不同的實現(xiàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)的可選項以及參數(shù)范圍的廣泛性，根據(jù)以往WCDMA系統(tǒng)多年來難以兼容的經(jīng)驗教訓(xùn)，如果不進(jìn)行終端一致性測試，那么多廠商終端的一致性和互聯(lián)互通性將成為制約TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)運(yùn)營的關(guān)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(jìn)行設(shè)備互聯(lián)時，通過一致性測試能夠充分檢查設(shè)備實現(xiàn)與相應(yīng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的符合程度，提高相同標(biāo)準(zhǔn)不同實現(xiàn)之間成功

2、互聯(lián)的概率。因此，通過一個標(biāo)準(zhǔn)配置的試驗環(huán)境，多廠家根據(jù)協(xié)議規(guī)定的測試?yán)齺磉M(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的、實用的一致性和互聯(lián)互通性測試，以準(zhǔn)確地驗證移動終端設(shè)備的各項技術(shù)、信令和性能要求就具有重要的意義。 2.TD-SCDMA系統(tǒng)簡介 TD-SCDMA第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)是大唐電信集團(tuán)代表中國提出并被國際電聯(lián)所接受的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，是近百年來我國通信史上第一個具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國際通信標(biāo)準(zhǔn)。TD-SCDMA系統(tǒng)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(jié)合的多址接入方式，同時使用1.28Mc/s的低碼片速率，擴(kuò)頻帶寬為1.6MHz。 TD-SCD

3、MA系統(tǒng)綜合了TDD和CDMA的所有技術(shù)優(yōu)勢，具有靈活的空中接口，并采用智能天線（SmartAntenna）、聯(lián)合檢測（JointDetection）、軟件無線電（Software Radio）、接力切換（Baton Handover）等先進(jìn)技術(shù)，具有相當(dāng)高的技術(shù)先進(jìn)性，在三個主流標(biāo)準(zhǔn)中具有最高的頻譜效率，在系統(tǒng)容量、抗干擾能力等方面也都具有突出的優(yōu)勢。 TDSCDMA移動通信系統(tǒng)的無線接口被劃分為3個協(xié)議層：物理層（L1）、數(shù)據(jù)鏈路層（L2）和網(wǎng)絡(luò)層（L3）。物理層由下行物理信道和上行物理信道組成；數(shù)據(jù)鏈路層接受物理層的服務(wù)，并向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，它分為媒質(zhì)接入控制子層（MAC）、無線鏈路控制

4、子層（RLC）、分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)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。BMCSAP子層在無線接口的用戶平面對公共用戶數(shù)據(jù)提供廣播多播服務(wù)。PDCP子層完成將上層協(xié)議映射成下層的無線接口協(xié)議特性，使上層的協(xié)議具有透明性，PDCP層還提供協(xié)議控制信息的壓縮和解壓縮。網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)層控制平面的最低層為無線資源管理子層（RRC），負(fù)責(zé)處理移動終端和無線接入網(wǎng)（RAN）之間在網(wǎng)絡(luò)層控制面的信令，網(wǎng)絡(luò)層控制平面的高層為移動性管理子層（MM）、呼叫控制子層（C

5、C），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(shè)備實現(xiàn)與相應(yīng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的一致性，檢驗不同的待測設(shè)備是否能夠滿足一個統(tǒng)一的要求，從而在相同的外部條件下進(jìn)行相同的動作，并且輸出相同的結(jié)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(wǎng)絡(luò)內(nèi)的表現(xiàn)一致并能夠互聯(lián)互通，保證終端的開發(fā)人員有據(jù)可依，從而為運(yùn)營商保證質(zhì)量。隨著TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)和商用系統(tǒng)的呼之欲出，研究終端標(biāo)準(zhǔn)和終端測試就成了我們的當(dāng)務(wù)之急。其中，解決TD-SCDMA移動終端設(shè)備非一致性問題將成為整個系統(tǒng)演進(jìn)過程中一個不可忽略的重要因素。 積極開展TD

6、-SCDMA移動終端一致性測試技術(shù)的研究，提供標(biāo)準(zhǔn)的、實用的一致性測試方法和工具，以準(zhǔn)確地驗證移動終端設(shè)備的各項技術(shù)、信令和性能要求，對于TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)化進(jìn)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(zhì)上是利用一組特定的測試?yán)谝欢ǖ木W(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，對待測設(shè)備進(jìn)行黑箱測試，通過比較實際輸出與預(yù)期輸出的異同，判定待測設(shè)備在多大的程度上與標(biāo)準(zhǔn)描述相一致，并借此來保證通過一致性測試的設(shè)備在不同網(wǎng)絡(luò)中的表現(xiàn)一致。 同一類待測設(shè)備只有在通過了一致性測試后，才能保證在變化的環(huán)境中始終都做出同樣的處理，從而有效保證在同一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他實體不會發(fā)生由此帶來的異常處理，確保了所有設(shè)備在公共部分實

7、現(xiàn)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(qū)別的： 1.實現(xiàn)手段上來講，集成測試通常是由多個實際的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來進(jìn)行的，而一致性測試則是用可控的設(shè)備來模擬實際網(wǎng)絡(luò)； 2.從關(guān)注目標(biāo)來講，集成測試較多關(guān)注系統(tǒng)的整體實現(xiàn)是否滿足3GPP規(guī)范和設(shè)計規(guī)范，而一致性測試則更多關(guān)注某一類設(shè)備是否滿足要求的一致性原則，即各廠家設(shè)備的實現(xiàn)是否一致； 3.從期待結(jié)果來講，一致性測試較多地關(guān)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(guān)心的消息和流程則更多是系統(tǒng)操作中所能控制的流程，其中多數(shù)是正常流程，同時集成測試更為關(guān)注系統(tǒng)整體所表現(xiàn)出的性能。 三、終端一致性測

8、試內(nèi)容 從TD-SCDMA技術(shù)出發(fā)，應(yīng)該不僅給用戶提供普通的電話業(yè)務(wù)和功能，還應(yīng)該根據(jù)自身的無線性能指標(biāo)和所支持的協(xié)議提供更安全更豐富的業(yè)務(wù)。從普遍意義上來講，終端一致性測試應(yīng)該包括射頻指標(biāo)測試（TS34.122）、協(xié)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(xié)議信令測試部分最為龐大和復(fù)雜。 1.射頻指標(biāo)測試 由于TD-SCDMA是被國際認(rèn)可的3G標(biāo)準(zhǔn)之一，所以在無線指標(biāo)方面大致與其他標(biāo)準(zhǔn)相同，包括四個部分。 (1發(fā)射機(jī)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(fā)射互調(diào)、矢量幅度誤差（EVM）、峰值

9、碼域誤差等。 (2接收機(jī)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(biāo)測試，包括靜態(tài)傳播條件下的解調(diào)性能要求、各種不同衰落條件下DCH解調(diào)性能要求等。 (4支持無線資源管理的測試，包括小區(qū)選擇、重選、切換、測量能力等。 2.協(xié)議信令測試 協(xié)議信令測試部分，保證UE的信令、協(xié)議的一致性、規(guī)范化。這部分測試主要包括3項內(nèi)容：3G網(wǎng)絡(luò)的基本功能、電路域基本過程和分組域基本過程。 (13G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)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(qū)選擇；系統(tǒng)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(huán)功率控制和上行開環(huán)功率控

10、制等相關(guān)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(yīng)支持呼叫的建立及釋放過程，包括UE發(fā)起呼叫（MOC）、UE被呼（MTC）、UE發(fā)起語音呼叫釋放、數(shù)據(jù)呼叫及網(wǎng)絡(luò)發(fā)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(qū)更新。會話管理包括UE發(fā)起的PDP上下文激活、UE發(fā)起的PDP上下文去激活、PS域UE主叫、PS域UE發(fā)起呼叫釋放等項目。 3.其他測試 (1UICC/USIM測試 UICC/USIM的測試方法和測

11、試要求應(yīng)遵照TS31.120及TS31.121中的相關(guān)內(nèi)容，包括物理特性，電氣特性和傳輸協(xié)議等。 (2聲學(xué)測試 聲學(xué)部分的測試應(yīng)遵照TS26.131及TS26.132中的相關(guān)要求來進(jìn)行。 四、終端一致性測試方法 一致性測試是由ISO9446國際標(biāo)準(zhǔn)定義的一個完善的測試方法。根據(jù)ISO9646一致性測試方法論的規(guī)定，測試標(biāo)準(zhǔn)包括3個部分：抽象測試集（ATS，AbstractTest Suite）、協(xié)議實現(xiàn)一致性說明（PICS）和協(xié)議實施附加信息（PLXIT）?？蓤?zhí)行測試集（ETS）是在以上3個部分的基礎(chǔ)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

12、過程的文本，它提供測試項的規(guī)范。 PICS：協(xié)議實現(xiàn)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(xié)議實施附加信息，用來提供測試時必須標(biāo)明的協(xié)議參數(shù)。 ETC：可執(zhí)行測試集，是測試集有軟件實現(xiàn)體。 IUT：被測協(xié)議實現(xiàn)，是指一個實際開放系統(tǒng)將要進(jìn)行一致性測試的那部分，它應(yīng)該是一個或多個OSI協(xié)議的實現(xiàn)。 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(yīng)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(xiàn)的一致性測試集。 TTCN是一種規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化的測試描述語言

13、（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(fā)的，它與內(nèi)部實現(xiàn)沒有關(guān)系，協(xié)議執(zhí)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(shè)計來進(jìn)行通用設(shè)置，如通過CPHYPCO配置小區(qū)、物理信道和通用傳輸信道，通過CMACPCO配置MAC子層，通過CRLCPCO配置RLC子層，通過TRPCO發(fā)送系統(tǒng)信息，通過AMUMPCO來建立RRC連接，通過AMPCO分配無線承載，通過DcPCO進(jìn)行MMGMM注冊，通過DcPCO建立一電路交換呼叫或

14、PDP上下文。 抽象語法描述（ASN1）模塊和TTCN模塊是抽象測試集設(shè)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(tǒng)中，作為與移動終端的人機(jī)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(fā)送相應(yīng)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(shè)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(wù)原語（ASPs）控制。 2.NodeB+K1297腳本的方式 在現(xiàn)階段SS硬

15、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(jìn)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(xiàn)的一致性測試集。 K1297-G20是Tektronix公司提供的一種通信協(xié)議測試儀，目前被廣泛應(yīng)用在3G移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的協(xié)議測試。它的硬件使用緊湊的硬件設(shè)計，將業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)處理功能與測試應(yīng)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(tǒng)，帶有至少5個插槽，支持在需求增長時擴(kuò)容。它的人機(jī)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(qū)安裝應(yīng)用程序軟件,并且使用通用的WINN

16、T或者WINXP操作系統(tǒng)，在使用上與普通的PC感覺沒有什么區(qū)別。 K1297-G20通過自身獨特的協(xié)議測試軟件支持對UMTSIu,Iub與Iur接口的協(xié)議測試，為CS以及PS中相關(guān)的信令協(xié)議和用戶面協(xié)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(dān)了NodeB/RNC/MSC/SGSN等網(wǎng)絡(luò)實體仿真功能，應(yīng)用于系統(tǒng)驗證，功能實體和協(xié)議層的異常過程測試，CS/PS用戶數(shù)據(jù)通道驗證等，為TD-SCDMA系統(tǒng)中設(shè)備的啟動/運(yùn)行，呼叫跟蹤，協(xié)議數(shù)據(jù)分析和錯誤定位發(fā)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(xiàn)以下目標(biāo)： (1仿真Iub/Iur/Iu接口的基本功能，完成實體協(xié)議層測試； (2仿真NodeB/RNC/MSC/SGSN等網(wǎng)絡(luò)實體，完成設(shè)備基本功能測試； (3協(xié)議一致性測試，為不同TD-SCDMA廠家設(shè)備的互聯(lián)互通提供依據(jù)； (4I