IxCatapult數(shù)字通信測(cè)試系統(tǒng)在TD—LTE系統(tǒng)中的應(yīng)用

黃騫+胡群超+贠超

【摘 要】

IxCatapult DCT2000數(shù)字通信測(cè)試系統(tǒng)，可支持900余種通信協(xié)議及其變種衍生版本。首先簡(jiǎn)要介紹IxCatapult數(shù)字通信測(cè)試系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)以及測(cè)試系統(tǒng)的搭建，然后通過實(shí)例詳細(xì)闡述基站測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行和異常分析，為TD-LTE系統(tǒng)特別是基站設(shè)備的測(cè)試提供了另一種思路。

【關(guān)鍵詞】

TD-LTE 數(shù)字通信測(cè)試系統(tǒng) IXIA M500 基站包裹測(cè)試

1 引言

目前，中國(guó)已進(jìn)入發(fā)展TD-LTE的重要窗口期，下一步將繼續(xù)加強(qiáng)TD-LTE芯片、終端、基站、測(cè)試儀表設(shè)備等薄弱環(huán)節(jié)的研發(fā)，統(tǒng)籌研究TD-LTE發(fā)展所需頻率資源，推進(jìn)TD-LTE的國(guó)際化發(fā)展。在部署TD-LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)，測(cè)試物理層數(shù)據(jù)收發(fā)、高層信令發(fā)送正確性等工作，已成為外場(chǎng)測(cè)試過程中必要的測(cè)試環(huán)節(jié)和驗(yàn)收指標(biāo)。

本文將首先簡(jiǎn)要介紹IxCatapult數(shù)字通信測(cè)試系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)以及測(cè)試系統(tǒng)的搭建，然后通過實(shí)例詳細(xì)介紹基站測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行，并對(duì)異常進(jìn)行分析。

2 IxCatapult測(cè)試系統(tǒng)

IxCatapult數(shù)字通信測(cè)試系統(tǒng)由綜合IP測(cè)試儀表制造商意達(dá)康（IXIA）公司生產(chǎn)，其測(cè)試范圍從因特網(wǎng)核心網(wǎng)絡(luò)到無線接入網(wǎng)絡(luò)。IxCatapult無線通訊測(cè)試系統(tǒng)擁有多用戶、多協(xié)議棧、可編程的特點(diǎn)。軟硬件相結(jié)合的IxCatapult測(cè)試系統(tǒng)，由提供可擴(kuò)展、模塊化軟件平臺(tái)的Linux工作站搭配用戶自定義的硬件模塊組件組成，同時(shí)測(cè)試系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的測(cè)試、分析軟件工具鏈。IxCatapult測(cè)試系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)支持多個(gè)用戶在硬件資源有限的情況下同時(shí)進(jìn)行不同測(cè)試項(xiàng)目，各自完成獨(dú)立的測(cè)試工作。并行測(cè)試大大提高了測(cè)試、研發(fā)調(diào)測(cè)的效率，特別是在基站設(shè)備研發(fā)初期可以模擬基站設(shè)備的周邊網(wǎng)元，例如終端、核心網(wǎng)等網(wǎng)元。IxCatapult系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)外諸多設(shè)備廠商、運(yùn)營(yíng)商得到應(yīng)用，完成LTE系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能驗(yàn)證、一致性測(cè)試、交互性測(cè)試、負(fù)載壓力測(cè)試、安裝與驗(yàn)收測(cè)試等功能。

2.1 硬件平臺(tái)

TD-LTE基站設(shè)備測(cè)試的硬件平臺(tái)主要由安裝有cPCI（Compact PCI）型板卡[1]的Linux工作站機(jī)箱（M500）、模擬終端的基帶處理模塊（XAir）、無線射頻模塊（r10）三大硬件模塊組成[2]。

M500機(jī)箱是整套測(cè)試系統(tǒng)的核心部件，內(nèi)嵌一臺(tái)x86的Linux單板工作站（SBC，Single-Board Computer），機(jī)箱正面可插入18塊運(yùn)算處理板卡（mCU，mesh Computing Unit）或物理接口板卡（mPI，mesh Physical Interface），機(jī)箱背面可以插入18塊背板傳輸模塊（RTM，Rear Transition Module）。運(yùn)算處理板卡作為L(zhǎng)inux工作站的協(xié)處理器模塊使用，針對(duì)TD-LTE系統(tǒng)測(cè)試的性能需求選用計(jì)算能力強(qiáng)大的五處理器mCU5板卡。物理接口板卡（mPI）負(fù)責(zé)處理物理層數(shù)據(jù)，搭配背板傳輸模塊（RTM）使用，作為高帶寬以太網(wǎng)接口，完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。M500不僅可以負(fù)責(zé)模擬核心網(wǎng)（EPC，Evolved Packet Core）的功能，還可以實(shí)現(xiàn)模擬終端的高層協(xié)議功能，包括分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議層[3]（PDCP，Packet Data Convergence Protocol）、無線資源控制層[4]（RRC，Radio Resource Control）、非接入層[5]（NAS，Non-Access Stratum）。

XAir基帶處理模塊負(fù)責(zé)模擬TD-LTE終端基帶數(shù)據(jù)的處理，包括RLC層、MAC層和PHY層。

r10無線模塊是測(cè)試系統(tǒng)中模擬終端的射頻模塊，有兩對(duì)發(fā)送（Tx）、接收（Rx）端口，支持單輸入單輸出（SISO，Single Input Single Output）和多輸入多輸出（MIMO，Multiple Input Multiple Output）模式，通過通用公共無線接口（CPRI，Common Public Radio Interface）與XAir相連。XAir基帶處理模塊和r10無線模塊使用以太網(wǎng)線與M500相連接，共同實(shí)現(xiàn)完整的模擬終端功能。

2.2 軟件平臺(tái)

基于SUSE Linux企業(yè)版操作系統(tǒng)的測(cè)試軟件系統(tǒng)DCT2000[2]由以下三個(gè)主要部分組成：

（1）測(cè)試工具鏈[2]，用于配置、管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控（運(yùn)行時(shí)的）IxCatapult系統(tǒng)；

（2）協(xié)議測(cè)試模型，通信協(xié)議棧的各層協(xié)議封裝成編解碼器或狀態(tài)機(jī)的API庫；

（3）測(cè)試腳本開發(fā)工具，用于各種圖形化、腳本化的電訊通信測(cè)試腳本的編寫，實(shí)現(xiàn)某些定制條件下的測(cè)試、驗(yàn)證功能。

IxCatapult系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 在TD-LTE系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于整個(gè)LTE系統(tǒng)極為復(fù)雜、規(guī)模巨大，因此針對(duì)TD-LTE系統(tǒng)網(wǎng)元的測(cè)試將是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。TD-LTE系統(tǒng)的網(wǎng)元由接入網(wǎng)（E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）和核心網(wǎng)組成，其中接入網(wǎng)系統(tǒng)包括終端設(shè)備（UE，User Equipment）和基站（eNodeB）；核心網(wǎng)主要由移動(dòng)性管理實(shí)體（MME）、服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW，Serving Gateway）、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（P-GW，Packet Gateway）等組成。TD-LTE系統(tǒng)基站設(shè)備的測(cè)試分為空中接口測(cè)試、S1控制面和用戶面接口測(cè)試、X2接口測(cè)試。本文重點(diǎn)敘述針對(duì)基站設(shè)備的IxCatapult測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用。

3.1 測(cè)試環(huán)境的搭建

在eNodeB測(cè)試中，IxCatapult無線通訊測(cè)試系統(tǒng)主要完成整個(gè)核心網(wǎng)以及多TD-LTE終端的模擬，針對(duì)基站設(shè)備實(shí)現(xiàn)完整的包裹測(cè)試。M500作為模擬核心網(wǎng)的設(shè)備，與待測(cè)基站通過千兆以太網(wǎng)線連接，在其上運(yùn)行EPC腳本。同時(shí)，M500作為仿真終端的高層（NAS層、RRC層、PDCP層）協(xié)議處理模塊，運(yùn)行TD-LTE仿真終端腳本。endprint

實(shí)際測(cè)試中，IxCatapult系統(tǒng)的r10射頻模塊與待測(cè)基站的射頻拉遠(yuǎn)單元（RRU，Radio Remote Unit）采用射頻直連的方式相連接；XAir板卡作為仿真終端的基帶處理模塊，提供標(biāo)準(zhǔn)CPRI接口與待測(cè)基站的基帶處理模塊之間的直接光纖連接，實(shí)現(xiàn)層對(duì)層的數(shù)據(jù)測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)與待測(cè)基站的硬件連接框圖如圖2所示。待測(cè)基站的SCTP鏈路與M500的千兆以太網(wǎng)型背板傳輸模塊（GIGE）相連。其中，RX1、RX2、TX1、Y1和Y2為射頻線接端口，標(biāo)明IP的為千兆以太網(wǎng)接口，其他標(biāo)示的端口為CPRI接口。

圖2中，M500設(shè)備上主控單板工作站（SBC）的1號(hào)網(wǎng)口與計(jì)算機(jī)PC#1相連接，PC#1的功能是遠(yuǎn)程登陸并控制IxCatapult測(cè)試系統(tǒng)，SBC的2號(hào)網(wǎng)口連接千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，SBC作為DHCP服務(wù)器向模擬終端的無線射頻模塊r10及基帶處理模塊XAir板卡提供DHCP服務(wù)。M500的GIGE型接口板卡上共有4個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口，GIGE型板卡的網(wǎng)口1連接XAir板卡的2號(hào)網(wǎng)口，用于傳輸模擬終端高層與基帶處理模塊之間的交互數(shù)據(jù)；網(wǎng)口2連接計(jì)算機(jī)PC#2，用于模擬終端的數(shù)據(jù)面操作，計(jì)算機(jī)PC#2的網(wǎng)口IP地址需要配置成模擬終端的IP，需要從將要運(yùn)行的測(cè)試腳本配置文件中查找填入；網(wǎng)口3作為模擬核心網(wǎng)S1鏈路端口，與待測(cè)基站的S1鏈路端口相連接，如圖2所示，IP需配置在同一網(wǎng)段；網(wǎng)口4與PC#3相連接，PC#3作為應(yīng)用服務(wù)器，提供數(shù)據(jù)面的服務(wù)，從PC#3進(jìn)行ping包、灌包、FTP傳輸文件等操作。需要說明的是，圖2所示是針對(duì)單獨(dú)一臺(tái)待測(cè)基站的連接方式。

3.2 測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行[5]

測(cè)試系統(tǒng)上電開機(jī)之后，使用計(jì)算機(jī)PC#1中的RealVNC Viewer軟件，遠(yuǎn)程登錄到M500上，在SUSE Linux系統(tǒng)的終端窗口鍵入命令“hminfo”，查看IxCatapult系統(tǒng)的硬件信息，確定XAir板卡和r10已連接上測(cè)試系統(tǒng)。輸入命令“l(fā)aunch xxx.lch”（xxx.lch為實(shí)際測(cè)試用例的名稱，例如eNB_r8.lch），打開已建立完成的測(cè)試用例launch圖，點(diǎn)擊圖3所示的三角形運(yùn)行按鈕，啟動(dòng)測(cè)試用例。開始運(yùn)行后，測(cè)試軟件會(huì)自動(dòng)彈出控制測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試日志顯示的對(duì)話框，信令的交互可以通過命令或可視化界面打開并記錄。

3.3 測(cè)試異常的分析

在基站設(shè)備的研發(fā)階段，IxCatapult系統(tǒng)的實(shí)時(shí)日志系統(tǒng)及分析工具鏈完成測(cè)試中的以太網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包、信令數(shù)據(jù)乃至基帶IQ數(shù)據(jù)的抓取，保存的原生日志（.out）文件可以直接被開源的Wireshark網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封包分析軟件讀取并解析。基于層對(duì)層的測(cè)試，不僅可以讓操作人員開啟日志記錄功能、跟蹤高層數(shù)據(jù)交互的流程，還提供從M500遠(yuǎn)程登錄到XAir板卡抓取記錄MAC、PHY層數(shù)據(jù)的功能。

在IxCatapult數(shù)字通信測(cè)試系統(tǒng)的使用中，對(duì)測(cè)試日志的分析成為定位、解決測(cè)試所發(fā)生的異常的重要手段，對(duì)通信協(xié)議的熟悉程度亦會(huì)對(duì)測(cè)試日志的分析產(chǎn)生影響。例如，筆者在圖2所示測(cè)試環(huán)境下進(jìn)行基站設(shè)備測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)模擬終端掃頻接收不到基站小區(qū)的系統(tǒng)信息，即模擬終端未與待測(cè)基站同步。通過對(duì)日志的分析，得到如圖4所示的日志信息。

如圖4所示，造成終端無法同步的原因?yàn)槟M終端天線端口上的可調(diào)衰減器設(shè)置的衰減值過大，導(dǎo)致下行功率比正常功率小15dB。解決方法是調(diào)小衰減，即可使模擬終端順利同步并獲取到系統(tǒng)信息。

4 結(jié)束語

本文介紹了IxCatapult系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)、測(cè)試環(huán)境的搭建以及對(duì)測(cè)試異常的分析，為TD-LTE系統(tǒng)特別是基站設(shè)備的測(cè)試提供了另一種思路。

作為無線通訊基站設(shè)備測(cè)試工具，IxCatapult測(cè)試系統(tǒng)以其優(yōu)越的可擴(kuò)展性和可操作性成為國(guó)內(nèi)外各大設(shè)備廠商及運(yùn)營(yíng)服務(wù)商的青睞對(duì)象。IxCatapult系統(tǒng)不僅可用于對(duì)TD-LTE設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)收，而且其可編程的測(cè)試用例還可方便地應(yīng)用到基站、終端、核心網(wǎng)等諸多LTE網(wǎng)元設(shè)備的研發(fā)測(cè)試工作中，掌握該測(cè)試系統(tǒng)的使用可大大加快LTE系統(tǒng)的研發(fā)和商業(yè)化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉鑫. CompactPCI/PXI關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 航天控制， 2004，22（3）： 62-68.

[2] 王頌一. IxCatapult DCT2000數(shù)字通信測(cè)試系統(tǒng)及其在LTE測(cè)試的解決方案[J]. 電信網(wǎng)技術(shù)， 2009（12）： 55-59.

[3] 3GPP TS 36.323. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（EUTRA）； Packet Data Convergence Protocol（PDCP） specification Version 9[S]. 2009.

[4] 3GPP TS 36.331. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA） Radio Resource Control（RRC）； Protocol Specification Version 9[S]. 2010.

[5] 3GPP TS 24.301. Non-Access-Stratum（NAS） protocol for Evolved Packet System（EPS）； Stage 3 Version 9[S]. 2012.

作者簡(jiǎn)介

黃騫：碩士就讀于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院軟件工程專業(yè)，主要研究方向?yàn)橥ㄐ艆f(xié)議軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用等。

胡群超：碩士畢業(yè)于中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所，現(xiàn)任職于中科院南京寬帶無線移動(dòng)通信研發(fā)中心，主要研究方向?yàn)檐浖到y(tǒng)設(shè)計(jì)、LTE通信協(xié)議研究等。

贠超：博士畢業(yè)于中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，副研究員，現(xiàn)任職于中科院南京寬帶無線移動(dòng)通信研發(fā)中心，主要研究方向?yàn)閷拵o線接入系統(tǒng)物理層算法研究、無線寬帶技術(shù)在高鐵和電力通信的應(yīng)用等。endprint

實(shí)際測(cè)試中，IxCatapult系統(tǒng)的r10射頻模塊與待測(cè)基站的射頻拉遠(yuǎn)單元（RRU，Radio Remote Unit）采用射頻直連的方式相連接；XAir板卡作為仿真終端的基帶處理模塊，提供標(biāo)準(zhǔn)CPRI接口與待測(cè)基站的基帶處理模塊之間的直接光纖連接，實(shí)現(xiàn)層對(duì)層的數(shù)據(jù)測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)與待測(cè)基站的硬件連接框圖如圖2所示。待測(cè)基站的SCTP鏈路與M500的千兆以太網(wǎng)型背板傳輸模塊（GIGE）相連。其中，RX1、RX2、TX1、Y1和Y2為射頻線接端口，標(biāo)明IP的為千兆以太網(wǎng)接口，其他標(biāo)示的端口為CPRI接口。

圖2中，M500設(shè)備上主控單板工作站（SBC）的1號(hào)網(wǎng)口與計(jì)算機(jī)PC#1相連接，PC#1的功能是遠(yuǎn)程登陸并控制IxCatapult測(cè)試系統(tǒng)，SBC的2號(hào)網(wǎng)口連接千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，SBC作為DHCP服務(wù)器向模擬終端的無線射頻模塊r10及基帶處理模塊XAir板卡提供DHCP服務(wù)。M500的GIGE型接口板卡上共有4個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口，GIGE型板卡的網(wǎng)口1連接XAir板卡的2號(hào)網(wǎng)口，用于傳輸模擬終端高層與基帶處理模塊之間的交互數(shù)據(jù)；網(wǎng)口2連接計(jì)算機(jī)PC#2，用于模擬終端的數(shù)據(jù)面操作，計(jì)算機(jī)PC#2的網(wǎng)口IP地址需要配置成模擬終端的IP，需要從將要運(yùn)行的測(cè)試腳本配置文件中查找填入；網(wǎng)口3作為模擬核心網(wǎng)S1鏈路端口，與待測(cè)基站的S1鏈路端口相連接，如圖2所示，IP需配置在同一網(wǎng)段；網(wǎng)口4與PC#3相連接，PC#3作為應(yīng)用服務(wù)器，提供數(shù)據(jù)面的服務(wù)，從PC#3進(jìn)行ping包、灌包、FTP傳輸文件等操作。需要說明的是，圖2所示是針對(duì)單獨(dú)一臺(tái)待測(cè)基站的連接方式。

3.2 測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行[5]

測(cè)試系統(tǒng)上電開機(jī)之后，使用計(jì)算機(jī)PC#1中的RealVNC Viewer軟件，遠(yuǎn)程登錄到M500上，在SUSE Linux系統(tǒng)的終端窗口鍵入命令“hminfo”，查看IxCatapult系統(tǒng)的硬件信息，確定XAir板卡和r10已連接上測(cè)試系統(tǒng)。輸入命令“l(fā)aunch xxx.lch”（xxx.lch為實(shí)際測(cè)試用例的名稱，例如eNB_r8.lch），打開已建立完成的測(cè)試用例launch圖，點(diǎn)擊圖3所示的三角形運(yùn)行按鈕，啟動(dòng)測(cè)試用例。開始運(yùn)行后，測(cè)試軟件會(huì)自動(dòng)彈出控制測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試日志顯示的對(duì)話框，信令的交互可以通過命令或可視化界面打開并記錄。

3.3 測(cè)試異常的分析

在基站設(shè)備的研發(fā)階段，IxCatapult系統(tǒng)的實(shí)時(shí)日志系統(tǒng)及分析工具鏈完成測(cè)試中的以太網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包、信令數(shù)據(jù)乃至基帶IQ數(shù)據(jù)的抓取，保存的原生日志（.out）文件可以直接被開源的Wireshark網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封包分析軟件讀取并解析。基于層對(duì)層的測(cè)試，不僅可以讓操作人員開啟日志記錄功能、跟蹤高層數(shù)據(jù)交互的流程，還提供從M500遠(yuǎn)程登錄到XAir板卡抓取記錄MAC、PHY層數(shù)據(jù)的功能。

在IxCatapult數(shù)字通信測(cè)試系統(tǒng)的使用中，對(duì)測(cè)試日志的分析成為定位、解決測(cè)試所發(fā)生的異常的重要手段，對(duì)通信協(xié)議的熟悉程度亦會(huì)對(duì)測(cè)試日志的分析產(chǎn)生影響。例如，筆者在圖2所示測(cè)試環(huán)境下進(jìn)行基站設(shè)備測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)模擬終端掃頻接收不到基站小區(qū)的系統(tǒng)信息，即模擬終端未與待測(cè)基站同步。通過對(duì)日志的分析，得到如圖4所示的日志信息。

如圖4所示，造成終端無法同步的原因?yàn)槟M終端天線端口上的可調(diào)衰減器設(shè)置的衰減值過大，導(dǎo)致下行功率比正常功率小15dB。解決方法是調(diào)小衰減，即可使模擬終端順利同步并獲取到系統(tǒng)信息。

4 結(jié)束語

本文介紹了IxCatapult系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)、測(cè)試環(huán)境的搭建以及對(duì)測(cè)試異常的分析，為TD-LTE系統(tǒng)特別是基站設(shè)備的測(cè)試提供了另一種思路。

作為無線通訊基站設(shè)備測(cè)試工具，IxCatapult測(cè)試系統(tǒng)以其優(yōu)越的可擴(kuò)展性和可操作性成為國(guó)內(nèi)外各大設(shè)備廠商及運(yùn)營(yíng)服務(wù)商的青睞對(duì)象。IxCatapult系統(tǒng)不僅可用于對(duì)TD-LTE設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)收，而且其可編程的測(cè)試用例還可方便地應(yīng)用到基站、終端、核心網(wǎng)等諸多LTE網(wǎng)元設(shè)備的研發(fā)測(cè)試工作中，掌握該測(cè)試系統(tǒng)的使用可大大加快LTE系統(tǒng)的研發(fā)和商業(yè)化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉鑫. CompactPCI/PXI關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 航天控制， 2004，22（3）： 62-68.

[2] 王頌一. IxCatapult DCT2000數(shù)字通信測(cè)試系統(tǒng)及其在LTE測(cè)試的解決方案[J]. 電信網(wǎng)技術(shù)， 2009（12）： 55-59.

[3] 3GPP TS 36.323. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（EUTRA）； Packet Data Convergence Protocol（PDCP） specification Version 9[S]. 2009.

[4] 3GPP TS 36.331. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA） Radio Resource Control（RRC）； Protocol Specification Version 9[S]. 2010.

[5] 3GPP TS 24.301. Non-Access-Stratum（NAS） protocol for Evolved Packet System（EPS）； Stage 3 Version 9[S]. 2012.

作者簡(jiǎn)介

黃騫：碩士就讀于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院軟件工程專業(yè)，主要研究方向?yàn)橥ㄐ艆f(xié)議軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用等。

胡群超：碩士畢業(yè)于中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所，現(xiàn)任職于中科院南京寬帶無線移動(dòng)通信研發(fā)中心，主要研究方向?yàn)檐浖到y(tǒng)設(shè)計(jì)、LTE通信協(xié)議研究等。

贠超：博士畢業(yè)于中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，副研究員，現(xiàn)任職于中科院南京寬帶無線移動(dòng)通信研發(fā)中心，主要研究方向?yàn)閷拵o線接入系統(tǒng)物理層算法研究、無線寬帶技術(shù)在高鐵和電力通信的應(yīng)用等。endprint

實(shí)際測(cè)試中，IxCatapult系統(tǒng)的r10射頻模塊與待測(cè)基站的射頻拉遠(yuǎn)單元（RRU，Radio Remote Unit）采用射頻直連的方式相連接；XAir板卡作為仿真終端的基帶處理模塊，提供標(biāo)準(zhǔn)CPRI接口與待測(cè)基站的基帶處理模塊之間的直接光纖連接，實(shí)現(xiàn)層對(duì)層的數(shù)據(jù)測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)與待測(cè)基站的硬件連接框圖如圖2所示。待測(cè)基站的SCTP鏈路與M500的千兆以太網(wǎng)型背板傳輸模塊（GIGE）相連。其中，RX1、RX2、TX1、Y1和Y2為射頻線接端口，標(biāo)明IP的為千兆以太網(wǎng)接口，其他標(biāo)示的端口為CPRI接口。

圖2中，M500設(shè)備上主控單板工作站（SBC）的1號(hào)網(wǎng)口與計(jì)算機(jī)PC#1相連接，PC#1的功能是遠(yuǎn)程登陸并控制IxCatapult測(cè)試系統(tǒng)，SBC的2號(hào)網(wǎng)口連接千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，SBC作為DHCP服務(wù)器向模擬終端的無線射頻模塊r10及基帶處理模塊XAir板卡提供DHCP服務(wù)。M500的GIGE型接口板卡上共有4個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口，GIGE型板卡的網(wǎng)口1連接XAir板卡的2號(hào)網(wǎng)口，用于傳輸模擬終端高層與基帶處理模塊之間的交互數(shù)據(jù)；網(wǎng)口2連接計(jì)算機(jī)PC#2，用于模擬終端的數(shù)據(jù)面操作，計(jì)算機(jī)PC#2的網(wǎng)口IP地址需要配置成模擬終端的IP，需要從將要運(yùn)行的測(cè)試腳本配置文件中查找填入；網(wǎng)口3作為模擬核心網(wǎng)S1鏈路端口，與待測(cè)基站的S1鏈路端口相連接，如圖2所示，IP需配置在同一網(wǎng)段；網(wǎng)口4與PC#3相連接，PC#3作為應(yīng)用服務(wù)器，提供數(shù)據(jù)面的服務(wù)，從PC#3進(jìn)行ping包、灌包、FTP傳輸文件等操作。需要說明的是，圖2所示是針對(duì)單獨(dú)一臺(tái)待測(cè)基站的連接方式。

3.2 測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行[5]

測(cè)試系統(tǒng)上電開機(jī)之后，使用計(jì)算機(jī)PC#1中的RealVNC Viewer軟件，遠(yuǎn)程登錄到M500上，在SUSE Linux系統(tǒng)的終端窗口鍵入命令“hminfo”，查看IxCatapult系統(tǒng)的硬件信息，確定XAir板卡和r10已連接上測(cè)試系統(tǒng)。輸入命令“l(fā)aunch xxx.lch”（xxx.lch為實(shí)際測(cè)試用例的名稱，例如eNB_r8.lch），打開已建立完成的測(cè)試用例launch圖，點(diǎn)擊圖3所示的三角形運(yùn)行按鈕，啟動(dòng)測(cè)試用例。開始運(yùn)行后，測(cè)試軟件會(huì)自動(dòng)彈出控制測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試日志顯示的對(duì)話框，信令的交互可以通過命令或可視化界面打開并記錄。

3.3 測(cè)試異常的分析

在基站設(shè)備的研發(fā)階段，IxCatapult系統(tǒng)的實(shí)時(shí)日志系統(tǒng)及分析工具鏈完成測(cè)試中的以太網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包、信令數(shù)據(jù)乃至基帶IQ數(shù)據(jù)的抓取，保存的原生日志（.out）文件可以直接被開源的Wireshark網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封包分析軟件讀取并解析?；趯訉?duì)層的測(cè)試，不僅可以讓操作人員開啟日志記錄功能、跟蹤高層數(shù)據(jù)交互的流程，還提供從M500遠(yuǎn)程登錄到XAir板卡抓取記錄MAC、PHY層數(shù)據(jù)的功能。

在IxCatapult數(shù)字通信測(cè)試系統(tǒng)的使用中，對(duì)測(cè)試日志的分析成為定位、解決測(cè)試所發(fā)生的異常的重要手段，對(duì)通信協(xié)議的熟悉程度亦會(huì)對(duì)測(cè)試日志的分析產(chǎn)生影響。例如，筆者在圖2所示測(cè)試環(huán)境下進(jìn)行基站設(shè)備測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)模擬終端掃頻接收不到基站小區(qū)的系統(tǒng)信息，即模擬終端未與待測(cè)基站同步。通過對(duì)日志的分析，得到如圖4所示的日志信息。

如圖4所示，造成終端無法同步的原因?yàn)槟M終端天線端口上的可調(diào)衰減器設(shè)置的衰減值過大，導(dǎo)致下行功率比正常功率小15dB。解決方法是調(diào)小衰減，即可使模擬終端順利同步并獲取到系統(tǒng)信息。

4 結(jié)束語

本文介紹了IxCatapult系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)、測(cè)試環(huán)境的搭建以及對(duì)測(cè)試異常的分析，為TD-LTE系統(tǒng)特別是基站設(shè)備的測(cè)試提供了另一種思路。

作為無線通訊基站設(shè)備測(cè)試工具，IxCatapult測(cè)試系統(tǒng)以其優(yōu)越的可擴(kuò)展性和可操作性成為國(guó)內(nèi)外各大設(shè)備廠商及運(yùn)營(yíng)服務(wù)商的青睞對(duì)象。IxCatapult系統(tǒng)不僅可用于對(duì)TD-LTE設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)收，而且其可編程的測(cè)試用例還可方便地應(yīng)用到基站、終端、核心網(wǎng)等諸多LTE網(wǎng)元設(shè)備的研發(fā)測(cè)試工作中，掌握該測(cè)試系統(tǒng)的使用可大大加快LTE系統(tǒng)的研發(fā)和商業(yè)化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉鑫. CompactPCI/PXI關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 航天控制， 2004，22（3）： 62-68.

[2] 王頌一. IxCatapult DCT2000數(shù)字通信測(cè)試系統(tǒng)及其在LTE測(cè)試的解決方案[J]. 電信網(wǎng)技術(shù)， 2009（12）： 55-59.

[3] 3GPP TS 36.323. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（EUTRA）； Packet Data Convergence Protocol（PDCP） specification Version 9[S]. 2009.

[4] 3GPP TS 36.331. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA） Radio Resource Control（RRC）； Protocol Specification Version 9[S]. 2010.

[5] 3GPP TS 24.301. Non-Access-Stratum（NAS） protocol for Evolved Packet System（EPS）； Stage 3 Version 9[S]. 2012.

作者簡(jiǎn)介

黃騫：碩士就讀于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院軟件工程專業(yè)，主要研究方向?yàn)橥ㄐ艆f(xié)議軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用等。

胡群超：碩士畢業(yè)于中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所，現(xiàn)任職于中科院南京寬帶無線移動(dòng)通信研發(fā)中心，主要研究方向?yàn)檐浖到y(tǒng)設(shè)計(jì)、LTE通信協(xié)議研究等。

贠超：博士畢業(yè)于中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，副研究員，現(xiàn)任職于中科院南京寬帶無線移動(dòng)通信研發(fā)中心，主要研究方向?yàn)閷拵o線接入系統(tǒng)物理層算法研究、無線寬帶技術(shù)在高鐵和電力通信的應(yīng)用等。endprint