TD-LTE終端USIM/ME接口一致性測試技術(shù)及系統(tǒng)研究

王黎媛 中國信息通信研究院泰爾終端實(shí)驗(yàn)室助理工程師

李瑋 中國信息通信研究院泰爾終端實(shí)驗(yàn)室助理工程師

TD-LTE終端USIM/ME接口一致性測試技術(shù)及系統(tǒng)研究

王黎媛 中國信息通信研究院泰爾終端實(shí)驗(yàn)室助理工程師

李瑋 中國信息通信研究院泰爾終端實(shí)驗(yàn)室助理工程師

對TD-LTE終端USIM/ME接口一致性測試進(jìn)行了介紹，闡述了測試系統(tǒng)的架構(gòu)以及具體的測試內(nèi)容和方法，并對目前常見的測試問題進(jìn)行了總結(jié)和分析。

TD-LTE USIM/ME 一致性測試

1 引言

TD-LTE終端的USIM卡存儲著用戶最基本、最敏感的信息，它通過USIM/ME接口和網(wǎng)絡(luò)交互，故此USIM/ME接口是用戶側(cè)與網(wǎng)絡(luò)側(cè)交互的最直接平臺，其信息的準(zhǔn)確、高效傳輸在整個(gè)通信系統(tǒng)中具有十分重要的作用。

本文主要針對TD-LTE終端USIM/ME接口一致性測試做一總結(jié)和分享。

2 USIM/ME接口一致性測試介紹

LTE終端USIM/ME接口一致性測試系統(tǒng)所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)分為兩類，即技術(shù)要求（YD/T-1762系列）和測試方法（YD/T-1763系列）。其中，LTE機(jī)卡接口電氣特性部分參考3G的標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)內(nèi)容和測試方法無變化。支持LTE的USIM和USAT特性目前處于標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿狀態(tài)，已上報(bào)還沒有標(biāo)準(zhǔn)批號。技術(shù)要求說明各種相關(guān)過程的原理，測試方法說明具體測試?yán)牟僮鞑襟E和測試目的、判定要求等，相同技術(shù)方面的技術(shù)要求和測試方法應(yīng)配套參照。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之下列出了對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，國際標(biāo)準(zhǔn)中部分內(nèi)容較行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更為詳細(xì)，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中就有很多細(xì)節(jié)參考了國際標(biāo)準(zhǔn)。

LTE終端機(jī)卡接口技術(shù)內(nèi)容如圖1所示，分為3個(gè)模塊。

從圖1可見，UICC物理電氣邏輯特性，支持LTE的USIM應(yīng)用特性，支持LTE的USAT特性。以下針對本文涉及的物理電器邏輯特性和支持LTE的USIM應(yīng)用特性進(jìn)行詳細(xì)介紹。

圖1 LTE終端機(jī)卡接口技術(shù)內(nèi)容

物理電氣邏輯特性主要是對USIM/ME接口各觸點(diǎn)的物理電氣特性和初始通信建立階段、傳輸協(xié)議等進(jìn)行測試。

USIM應(yīng)用特性定義了支持LTE的通用集成電路卡（UICC）與終端間Cu接口的USIM應(yīng)用特性的技術(shù)要求，包括USIM應(yīng)用相關(guān)的文件結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，和終端、USIM應(yīng)支持的應(yīng)用協(xié)議、安全特性和USIM命令。

3 USIM/ME接口一致性測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

測試系統(tǒng)由支持LTEUSIM應(yīng)用的卡模擬器、網(wǎng)絡(luò)模擬器（LTE、GSM、3G網(wǎng)絡(luò)）組成。

終端（或UE）在本部分中若非特殊聲明應(yīng)表示LTE終端，可以是TDD終端，也可以是FDD終端。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供測試所需2G/3G和LTE網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)環(huán)境。

圖2所示LTE終端機(jī)卡接口結(jié)構(gòu)圖適用于對終端Cu接口的檢測。終端直接對USIM模擬器進(jìn)行操作，在操作過程中，USIM卡模擬器監(jiān)視Cu接口的信號和數(shù)據(jù)流，終端對USIM卡的數(shù)據(jù)讀寫操作結(jié)果可以通過USIM卡模擬器來確認(rèn)接口上的各種操作過程是否正確。USIM卡模擬器提供各測試項(xiàng)所需的USIM卡中的測試數(shù)據(jù)文件，模擬USIM卡各種正常和異常的操作過程、信號或數(shù)據(jù)輸出。網(wǎng)絡(luò)模擬器由于CMW500對TD-SCDMA的支持尚不完善，故選擇變成界面交熟悉、開發(fā)環(huán)境更開放的Anristsu：MD8475網(wǎng)絡(luò)模擬器實(shí)現(xiàn)2G/3G網(wǎng)絡(luò)模擬和部分測試?yán)蠰TE網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的模擬，實(shí)現(xiàn)多制式優(yōu)先選網(wǎng)測試的開發(fā)，筆者主要工作也是在MD8475儀表硬件和開發(fā)環(huán)境基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)2G/3G和LTE等網(wǎng)絡(luò)制式腳本的開發(fā)。

圖2 LTE終端卡接口測試環(huán)境

卡接口測試系統(tǒng)測試內(nèi)容，其測試?yán)_本開發(fā)都必須先分析標(biāo)準(zhǔn)中的測試過程語言描述和判定要求、系統(tǒng)配置、注意事項(xiàng)等，然后根據(jù)分析轉(zhuǎn)換成信令流程圖（標(biāo)志出判定點(diǎn)），以使后續(xù)的腳本開發(fā)和調(diào)試更加清晰簡單，然后在卡模擬器上編寫測試腳本，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)要求的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置、卡參數(shù)配置，完成最終判定并給出顯示結(jié)果。

對于上文分析的測試內(nèi)容，物理電氣邏輯特性基本都是單表（卡模擬器）即可完成測試，無需與網(wǎng)絡(luò)交互，故只需配置卡模擬器參數(shù)；其他LTEUSIM應(yīng)用特性則還需開發(fā)多個(gè)制式網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置腳本并給出網(wǎng)絡(luò)側(cè)參數(shù)更新的判定。

4 典型測試?yán)_發(fā)過程

典型測試?yán)_發(fā)著重在優(yōu)先選網(wǎng)和雙網(wǎng)絡(luò)，即多模式、多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下終端優(yōu)先系統(tǒng)開發(fā)。開發(fā)難點(diǎn)主要有以下3個(gè)方面：

（1）網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置要與標(biāo)準(zhǔn)一致，卡與網(wǎng)絡(luò)模擬器鑒權(quán)參數(shù)要保持匹配，以保證終端正常完成鑒權(quán)加密流程。

（2）多個(gè)判定都要遍歷，終端與兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)模擬的交互狀態(tài)都要記錄并給出綜合判定。

（3）Attach Accept中GUTI參數(shù)有誤，導(dǎo)致EFEPSLOCI更新錯(cuò)誤。

以典型測試?yán)幪枌?yīng)標(biāo)準(zhǔn)中的7.2.6——UE識別用戶控制PLMN選擇器列表中ACT優(yōu)先級——UTRAN/E-UTRAN為例介紹，具體內(nèi)容如下：

●定義和適用范圍

UPLMN選擇列表按優(yōu)先級高低定義了優(yōu)選的UPLMN，終端依據(jù)該表的優(yōu)先級選擇PLMN進(jìn)行注冊。無線接入標(biāo)識符定義了終端可選的無線網(wǎng)絡(luò)。UPLMN選擇列表存貯于USIM的EFPLMNwACT中，用戶可以更新或刪除UPLMN列表中的條目。

●一致性要求

當(dāng)注冊到一個(gè)VPLMN時(shí)，UE應(yīng)考慮UPLMN列表中的UPLMN的ACT的優(yōu)先級順序。

●測試目的

驗(yàn)證當(dāng)UE執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)選擇時(shí)具有高優(yōu)先級的ACT優(yōu)先級要高于低優(yōu)先級的PLAN。UE應(yīng)能正確處理RATE-UTRAN的編碼。

●測試方法

初始條件這個(gè)測試?yán)枰猆TRAN USS和E-UTRANE-USS；USS發(fā)送BCCH，并攜帶相關(guān)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；E-UTRANUICC使用默認(rèn)的缺省參數(shù)；終端處于自動PLMN選擇模式，UICC已插入終端。

●測試過程

①UE開機(jī)。

②在收到與發(fā)送MCC/MNC244/003的BCCH相關(guān)的UE的RRC CONNECTION REQUEST消息后，E-USS向UE發(fā)送RRCCONNECTIONSETUP消息，隨后UE會向E-USS發(fā)送RRC CONNECTION SETUP COMPLETE消息。

③在收到UE的ATTACH REQUEST消息后，E-USS向UE發(fā)送ATTACHACCEPT信令。

④在接收到UE發(fā)來的ATTACHCOMPLETE消息后，E-USS向UE發(fā)送RRC CONNECTION RELEASE消息。

⑤UE軟關(guān)機(jī)。

●預(yù)期結(jié)果

在步驟①之后，UE應(yīng)該向E-USS發(fā)送MCC/MNC 244/003的BCCH相關(guān)的RRC CONNECTION REQUEST消息。

在步驟②之后，UE應(yīng)當(dāng)向E-USS發(fā)送ATTACH REQUST。

在步驟③之后，UE應(yīng)當(dāng)回復(fù)ATTACH COMPLETE。

在步驟⑤之后，USIM應(yīng)當(dāng)包含對應(yīng)參數(shù)。

5 TD-LTE卡接口測試系統(tǒng)的驗(yàn)證

測試系統(tǒng)儀表選型、搭建完和測試?yán)_發(fā)完成后，測試系統(tǒng)的驗(yàn)證至關(guān)重要，作為一個(gè)終端一致性測試平臺，首先保證自身的正確性才能對終端進(jìn)行測試從而保證LTE終端機(jī)卡接口的標(biāo)準(zhǔn)符合性。

在充分借鑒國內(nèi)外驗(yàn)證流程情況下，項(xiàng)目開發(fā)組對本系統(tǒng)測試?yán)M(jìn)行了內(nèi)部驗(yàn)證及討論，參考GCF和TCG（TD-SCDMA測試系統(tǒng)認(rèn)證工作組）等國內(nèi)外組織的認(rèn)證流程，對TD-LTE卡接口測試系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證流程如下：

●評估測試系統(tǒng)的測試方法、測試流程、系統(tǒng)參數(shù)配置與標(biāo)準(zhǔn)的符合性，如有偏離，不再執(zhí)行后續(xù)的驗(yàn)證步驟，認(rèn)定為驗(yàn)證不通過。

●評估測試系統(tǒng)的測量范圍及不確定度是否在引用的標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍之內(nèi)，并評估申請方提供的不確定度算法，如有偏離，不再執(zhí)行后續(xù)的驗(yàn)證步驟，認(rèn)證為驗(yàn)證不通過。用參考終端在已通過認(rèn)證的Cu接口測試系統(tǒng)上進(jìn)行測試，記錄測試結(jié)果。用同一參考終端在待驗(yàn)證的測試系統(tǒng)上進(jìn)行測試，記錄測試結(jié)果。評估測試結(jié)果的差值，是否在可接受的范圍以內(nèi)（被測系統(tǒng)不確定度與已通過認(rèn)證的測試系統(tǒng)的不確定度的聯(lián)合不確定度）。對于其他類的測試項(xiàng)，再通過至少兩部參考終端進(jìn)行測試，記錄測試結(jié)果。

●滿足以上所有要求后，由項(xiàng)目組根據(jù)以上驗(yàn)證結(jié)果編寫驗(yàn)證報(bào)告。驗(yàn)證結(jié)束后，項(xiàng)目組向?qū)嶒?yàn)室提交驗(yàn)證報(bào)告，由實(shí)驗(yàn)室對驗(yàn)證報(bào)告進(jìn)行評估審核。

6 常見問題總結(jié)

通過驗(yàn)證測試，發(fā)現(xiàn)終端或測試系統(tǒng)的各種問題，與各LTE芯片平臺終端的調(diào)試、溝通與整改也是測試?yán)_發(fā)的重要工作，現(xiàn)將驗(yàn)證過程中終端或系統(tǒng)的問題列表進(jìn)行闡述，具體參見表1。

驗(yàn)證所使用的參考終端軟硬件版本如表2所示。

表1、2僅列出芯片平臺出現(xiàn)頻率較高、比較嚴(yán)重的問題。目前，本系統(tǒng)與多家LTE終端平臺制造商都順利完成了調(diào)試工作，很好地驗(yàn)證了系統(tǒng)搭建和測試?yán)_發(fā)工作的正確性。

7 結(jié)束語

從LTE的發(fā)展和完善過程看，作為一種面向未來的移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其采用正交頻復(fù)用、多進(jìn)出天線等物理電子層面的關(guān)鍵技術(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整獲得了性能上的提升。LTE-A還引入了多種先進(jìn)技術(shù)，如載波聚合技術(shù)、增強(qiáng)型多天線技術(shù)、無線網(wǎng)編碼技術(shù)、無線網(wǎng)MIMO增強(qiáng)技術(shù)等，使其性能指標(biāo)獲得了較大的改善，這也是未來發(fā)展的重要趨勢。

1 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿.LTE數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)通用用戶識別模塊(USIM)與終端(ME)間Cu接口測試方法第1部分∶支持LTE的USIM應(yīng)用特性

2 劉占波.TD-LTE系統(tǒng)外場測試情況介紹.大唐移動通信設(shè)備有限公司

3 3 GPP技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).中國峰會

4 ETSITS102221V7.0.0

5 ETSITS102230V7.16.0

6 3 GPPTS31.102和3GPPTS31.111R9版本及ISO/IEC7816系列標(biāo)準(zhǔn)

7 3GPPTS31.121和3GPPTS31.102R9版本及ISO/IEC7816系列標(biāo)準(zhǔn)

8 LTECu接口測試程序開發(fā)文檔

Studyon theTechnology and System of the Interface ConformanceTesting forUSIM/MEInterface

This paper introduces the mobile terminal conformance testing ofTD-LTE’s card interface. It outlines the architectureof test system in detail, also introduces specific test contents and methods. Besides, it summarizes and analyzes some commonproblems in the process of testing.

TD-LTE,USIM/ME,interfaceconformancetesting

表1 驗(yàn)證過程中終端或系統(tǒng)問題列表

表2 驗(yàn)證所使用的參考終端軟硬件版本

2015-03-23）