基于TTCN-3的RRM小區(qū)重選過(guò)程一致性測(cè)試*

董宏成，張 寧，李小文

（重慶郵電大學(xué)重慶市移動(dòng)通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶400065）

1 引言

目前3GPP（第三代合作伙伴計(jì)劃）在TD-LTE終端測(cè)試規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)完成?；诟靼姹疽?guī)范，終端一致性測(cè)試和TTCN(testing and test control notation)測(cè)試代碼編輯工作也陸續(xù)展開(kāi)，進(jìn)一步推動(dòng)了終端認(rèn)證和互操作測(cè)試的開(kāi)展，加快了產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程[1]。而一致性測(cè)試的完善程度標(biāo)志著TD-LTE產(chǎn)業(yè)的成熟度，這也是業(yè)內(nèi)正在關(guān)注的焦點(diǎn)。

RRM是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及終端的關(guān)鍵功能，其正確的功能實(shí)現(xiàn)對(duì)終端設(shè)備性能、用戶體驗(yàn)及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量至關(guān)重要[2]。由于市場(chǎng)上還沒(méi)有專用的TD-LTE RRM一致性測(cè)試儀表，本文根據(jù)正在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的此項(xiàng)目，設(shè)計(jì)基于TTCN-3的RRM一致性測(cè)試整體架構(gòu)。將同頻小區(qū)重選過(guò)程[3]作為切入點(diǎn)，設(shè)計(jì)測(cè)試流程，編寫TTCN-3測(cè)試套，并將其生成的GFT圖和測(cè)試報(bào)告與協(xié)議規(guī)范進(jìn)行對(duì)照，完成RRM中同頻小區(qū)重選過(guò)程的一致性測(cè)試。

2 基于TTCN-3的RRM一致性測(cè)試整體設(shè)計(jì)

2.1 TTCN-3簡(jiǎn)介

TTCN-3是由ETSI(Eur opean Telecommunication Standards Institute，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))發(fā)布的一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并且是一種抽象測(cè)試描述語(yǔ)言[4]。TTCN-3核心語(yǔ)言除了包含一般高級(jí)語(yǔ)言特性外，還包括一系列測(cè)試的專用語(yǔ)言結(jié)構(gòu)和語(yǔ)言對(duì)象，如并行測(cè)試組件、編解碼模塊、測(cè)試匹配機(jī)制和測(cè)試判決等。TTCN-3的核心語(yǔ)言形式可以與其GFT相互轉(zhuǎn)化，其中GFT圖以一種更加簡(jiǎn)單、直觀的圖形表示方式來(lái)描述TTCN-3的行為。

作為新一代的協(xié)議和軟件測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，TTCN-3用于描述在多種通信端口上的各種響應(yīng)系統(tǒng)測(cè)試，典型應(yīng)用于協(xié)議測(cè)試、模塊測(cè)試、服務(wù)測(cè)試以及基于平臺(tái)的CORAB(common object request broker architecture，公用對(duì)象請(qǐng)求調(diào)度體系結(jié)構(gòu))測(cè)試等[5]。TTCN-3逐漸成為一種成熟的測(cè)試語(yǔ)言，受到很多測(cè)試人員的青睞，并將其視為實(shí)現(xiàn)高效、低成本測(cè)試的關(guān)鍵因素[6]。

2.2 RRM一致性測(cè)試簡(jiǎn)介

RRM一致性測(cè)試主要觀察待測(cè)終端在RRM性能方面的能力是否與標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的能力一致[7]，依據(jù)協(xié)議3GPP 36.521-3，其技術(shù)要求協(xié)議是3GPP 36.133。TD-LTE終端RRM一致性測(cè)試項(xiàng)目分為5部分：空閑態(tài)的移動(dòng)性管理、連接態(tài)的移動(dòng)性管理、RRC的連接控制、傳輸時(shí)間特性和測(cè)量性能。與UMTS RRM測(cè)試相比，主要增加了不同接入技 術(shù) 之 間，即 與UTRAN、GSM、CDMA HRPD、cdma2000 1x、E-UTRA的FDD/TDD兩種模式的互操作，如重選、切換、信道測(cè)量等內(nèi)容。

2.3 測(cè)試系統(tǒng)整體架構(gòu)

在德國(guó)Testing Tech公司推出的TTworkbench平臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)基于TTCN-3的TD-LTE RRM一致性測(cè)試中底層支撐平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的架構(gòu)如圖1所示。通過(guò)此平臺(tái)，用戶只需利用TTCN-3語(yǔ)言編寫抽象測(cè)試套，進(jìn)行對(duì)應(yīng)編解碼規(guī)則和被測(cè)系統(tǒng)適配器的配置，然后編譯抽象測(cè)試套生成可執(zhí)行測(cè)試套，即可對(duì)終端進(jìn)行測(cè)試。

其中主要模塊的功能如下。

·TTCN-3抽象測(cè)試套的編輯：即TTworkbench中的TTCN-3編輯環(huán)境，提供了多種輔助功能，如及時(shí)查錯(cuò)和編寫建議等簡(jiǎn)化測(cè)試套的編寫和編譯過(guò)程。

·TTCN-3執(zhí)行環(huán)境：負(fù)責(zé)TTCN-3抽象測(cè)試套的加載和執(zhí)行，并收集執(zhí)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)，為用戶判斷執(zhí)行過(guò)程中是否存在異常提供可用信息。

·編碼/解碼器：完成測(cè)試數(shù)據(jù)的編解碼工作，為TTCN-3的執(zhí)行環(huán)境中定義的類型和底層傳輸?shù)腜DU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）之間提供轉(zhuǎn)換。

·被測(cè)系統(tǒng)適配器：包括TD-LTE協(xié)議通信接口實(shí)現(xiàn)和RRM參考實(shí)現(xiàn)，使TTCN-3測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)TD-LTE系統(tǒng)之間正常通信，以成功完成整個(gè)測(cè)試過(guò)程。

3 RRM中同頻小區(qū)重選測(cè)試設(shè)計(jì)

3.1 小區(qū)重選過(guò)程

小區(qū)重選是終端移動(dòng)性能的重要指標(biāo)。LTE系統(tǒng)中空閑狀態(tài)下的移動(dòng)性管理由終端控制，當(dāng)終端駐留到服務(wù)小區(qū)后即可根據(jù)測(cè)量規(guī)則對(duì)服務(wù)小區(qū)、同頻鄰區(qū)、異頻鄰區(qū)、異系統(tǒng)鄰區(qū)進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)配置的參數(shù)，按照評(píng)估準(zhǔn)則評(píng)估服務(wù)小區(qū)和鄰區(qū)的服務(wù)質(zhì)量，當(dāng)終端駐留到當(dāng)前服務(wù)小區(qū)滿1 s時(shí)，如發(fā)現(xiàn)鄰區(qū)可以提供質(zhì)量更好的服務(wù)且終端對(duì)該鄰區(qū)具有接入權(quán)限時(shí)，即可觸發(fā)小區(qū)重選，以此保證終端始終能獲得質(zhì)量最好的服務(wù)。

在此，需要引入小區(qū)重選的R準(zhǔn)則，用于同頻小區(qū)重選的判決標(biāo)準(zhǔn)。R準(zhǔn)則是指UE計(jì)算出服務(wù)小區(qū)和所有備選小區(qū)的R值，并按照R值大小進(jìn)行排序，排在第一位的小區(qū)將被認(rèn)為是最優(yōu)小區(qū)。R值算法如下：

其中，Rs和Rn分別代表服務(wù)小區(qū)和同頻鄰小區(qū)的R值。其他參數(shù)說(shuō)明見(jiàn)表1。

表1 R準(zhǔn)則參數(shù)說(shuō)明

根據(jù)R值計(jì)算結(jié)果，若某同頻鄰小區(qū)Rn大于服務(wù)小區(qū)Rs，并且持續(xù)時(shí)間達(dá)到TreselectionRAT，即小區(qū)重選定時(shí)器值，并且UE已在當(dāng)前小區(qū)至少駐留1 s，則UE開(kāi)始向該鄰小區(qū)發(fā)起隨機(jī)接入并駐留。

3.2 測(cè)試流程設(shè)計(jì)

同頻小區(qū)重選的測(cè)試是驗(yàn)證當(dāng)前小區(qū)和目標(biāo)小區(qū)在同一載頻上時(shí)，UE能否搜索和測(cè)量鄰小區(qū)并依照R準(zhǔn)則判斷是否滿足同頻小區(qū)重選要求的測(cè)試方法。測(cè)試中需要一個(gè)服務(wù)小區(qū)和一個(gè)同頻鄰小區(qū)，分別稱之為小區(qū)1和小區(qū)2，使UE能在同一個(gè)E-UTRA TDD載頻上監(jiān)測(cè)相鄰小區(qū)，并在合適的條件下開(kāi)始在PRACH（物理隨機(jī)接入信道）上向小區(qū)2發(fā)送前導(dǎo)，完成同頻小區(qū)重選，其測(cè)試流程如圖2所示。

首先，確定UE處于2A狀態(tài)，2A狀態(tài)是UE開(kāi)機(jī)之后從空狀態(tài)進(jìn)入空閑狀態(tài)的測(cè)試模式。與正常模式不同的是，測(cè)試模式中UE收到網(wǎng)絡(luò)端的業(yè)務(wù)資源后會(huì)原樣返回，因此通過(guò)模擬網(wǎng)絡(luò)端的匹配機(jī)制達(dá)到測(cè)試的目的。然后根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)制定的參數(shù)值對(duì)小區(qū)1和小區(qū)2進(jìn)行功率設(shè)置，使目標(biāo)小區(qū)滿足同頻小區(qū)重選的R準(zhǔn)則并完成重選。最后計(jì)算重選時(shí)延，以判斷是否滿足測(cè)試要求并給出判決結(jié)果。其中小區(qū)重選時(shí)延的計(jì)算是測(cè)試判決的關(guān)鍵因素，分為以下兩種情況。

（1）UE重選到一個(gè)未知小區(qū)的時(shí)延

（2）UE重選到一個(gè)已知小區(qū)的時(shí)延

Tdetect，E-UTRAN_Intra是評(píng)估一個(gè)未知同頻小區(qū)是否滿足小區(qū)重選標(biāo)準(zhǔn)的最大時(shí)延；Tevaluate，E-UTRAN_Intra是評(píng)估一個(gè)已知同頻小區(qū)是否滿足小區(qū)重選標(biāo)準(zhǔn)的最大時(shí)延；TSI-EUTRA是從一個(gè)E-UTRAN小區(qū)完全接收系統(tǒng)消息的最大時(shí)延。

3.3 抽象測(cè)試套的設(shè)計(jì)

根據(jù)被測(cè)實(shí)體在不同時(shí)刻執(zhí)行的不同功能，分別設(shè)計(jì)相應(yīng)的測(cè)試套。在此對(duì)TD-LTE終端RRM中同頻小區(qū)重選過(guò)程進(jìn)行測(cè)試，則測(cè)試系統(tǒng)需要對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)端進(jìn)行模擬。具體設(shè)計(jì)步驟如下。

（1）基于TTCN-3核心語(yǔ)言定義消息中數(shù)據(jù)的類型包括發(fā)送消息和期望接收的消息。

（2）根據(jù)自定義的數(shù)據(jù)類型，定義測(cè)試數(shù)據(jù)模板描述發(fā)送消息內(nèi)容和期望得到的結(jié)果。

（3）構(gòu)建測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)終端進(jìn)行通信的端口和組件類型，并自定義其名稱，以便雙方正常通信。

（4）根據(jù)測(cè)試目的及測(cè)試中雙方的交互過(guò)程，編寫測(cè)試用例。

4 測(cè)試結(jié)果

4.1 測(cè)試實(shí)現(xiàn)

將TTworkbench平臺(tái)中的TTthree作為編譯器，將TTCN-3抽象測(cè)試套編譯并打包為可執(zhí)行的擴(kuò)展名為.jar的文件。然后需要編解碼器完成測(cè)試消息的編碼和解碼，被測(cè)系統(tǒng)適配器進(jìn)行測(cè)試執(zhí)行的控制并完成測(cè)試事件記錄。同時(shí)，將TTCN-3核心語(yǔ)言編寫的關(guān)鍵測(cè)試用例通過(guò)TTworkbench自動(dòng)生成GFT圖，如圖3所示。由觀察可知，同頻小區(qū)重選測(cè)試?yán)膶?shí)現(xiàn)完全符合RRM一致性測(cè)試協(xié)議規(guī)范（3GPP 36.521-3）。

4.2 結(jié)果分析

在基于TTworkbench平臺(tái)的TTman運(yùn)行環(huán)境下控制及分析測(cè)試結(jié)果，生成測(cè)試報(bào)告如圖4所示。每個(gè)測(cè)試?yán)呐袥Q結(jié)果有5種：通過(guò)（pass）、失敗（fail）、不確定（inconclusive）、出錯(cuò)（error）和其他（none）。對(duì)于同頻小區(qū)重選過(guò)程，成功執(zhí)行了55個(gè)測(cè)試?yán)?，其中通過(guò)的個(gè)數(shù)為50，失敗的個(gè)數(shù)為5，其他判決結(jié)果為0。計(jì)算通過(guò)率為90.91%，滿足RRM一致性測(cè)試的置信度要求，表明此TD-LTE終端RRM中的同頻小區(qū)重選功能運(yùn)行正常，成功通過(guò)了一致性測(cè)試。類似地，此方案可擴(kuò)展到RRM中其他功能的驗(yàn)證，以完成TD-LTE終端全部RRM功能實(shí)現(xiàn)的一致性測(cè)試。

5 結(jié)束語(yǔ)

終端RRM一致性測(cè)試是研發(fā)終端產(chǎn)品的一個(gè)重要階段，測(cè)試?yán)碚摵头椒ǖ难芯恳恢笔菄?guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界備受關(guān)注的研究領(lǐng)域。本文在介紹TTCN-3和RRM一致性測(cè)試的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了RRM一致性測(cè)試整體架構(gòu)，并通過(guò)設(shè)計(jì)和執(zhí)行TTCN-3測(cè)試套，對(duì)終端RRM中同頻小區(qū)重選過(guò)程進(jìn)行了一致性測(cè)試。該方法操作簡(jiǎn)單、易擴(kuò)展、實(shí)用性和可重用性強(qiáng)，填補(bǔ)了目前市場(chǎng)上TD-LTE系統(tǒng)RRM一致性測(cè)試技術(shù)的空缺，為未來(lái)相關(guān)測(cè)試儀表的商用化提供了關(guān)鍵的技術(shù)支持。但在測(cè)試套的設(shè)計(jì)和運(yùn)行過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些不足，如運(yùn)行時(shí)接口和適配層方面還有待改進(jìn)和完善，這也是下一步研究的重點(diǎn)。

1 Shen Y,Luo T,Win M Z.Neighboring cell search for LTE systems.IEEE Transactions on Wireless Communications,2012,11（3）:908～919

2 3GPP TS 36.521-3.Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）Radio Resource Management（RRM）Conformance Testing（Release 10）,2012

3 馮川,李小文.LTE終端小區(qū)選擇方案設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).電訊技術(shù),2010,50（3）:81～84

4 ETSI ES 201 873-1.The Testing and Test Control Notation Version 3（TTCN-3）,TTCN-3 Core Language（Release 4）,2012

5 孫晶，尚星星,趙會(huì)群等.基于TTCN-3底層協(xié)議測(cè)試方法研究.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2010,27（11）:4165～4181

6 詹寶容，庾錫昌.基于TTCN-3的移動(dòng)業(yè)務(wù)測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2011，32（6）：1893～1897

7 段修文，張德民，李小文.LTE系統(tǒng)確認(rèn)模式的設(shè)計(jì)與一致性測(cè)試。計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2011,28（12）：4708～4710