淺論TD-LTE終端協(xié)議一致性測試研究

何仕專

摘 要：隨著新一代移動寬帶技術(shù)的不斷發(fā)展以及移動通信與互聯(lián)網(wǎng)的不斷融合，傳統(tǒng)的TD-SCDA逐漸向5G NR發(fā)展。自2012年三四季度以來，中國已開始建設(shè)移動4G網(wǎng)絡(luò)，TD-LTE已在2014年進(jìn)入全球貿(mào)易流通應(yīng)用階段。由于當(dāng)前的5G NR網(wǎng)絡(luò)尚處于發(fā)展尚不成熟的初期階段，因此在網(wǎng)絡(luò)升級過程中處于4/5G網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)階段。根據(jù)TTCN-3語言兼容性測試和測試方法的原理，針對整個測試系統(tǒng)的互操作性提出了兼容性測試協(xié)議解決方案，并基于此解決方案進(jìn)行了4G到5G轉(zhuǎn)發(fā)的測試過程。系統(tǒng)仿真平臺檢查表明，測試流程經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，并檢查TD-LTE/TD-SCDA雙模站的互操作性是否與3GPP一致。該方法的應(yīng)用對于終端的開發(fā)和驗(yàn)證以及一致性測試用例的開發(fā)很重要。

關(guān)鍵詞：TD-LTE;一致性;測試

前言：一致性測試是確保TD-LTE終端質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，也是增強(qiáng)和提高產(chǎn)品成熟度的重要工具。只有通過3GPP一致性測試，我們才能確定不同廠商在物理網(wǎng)絡(luò)上生產(chǎn)的TD-LTE站點(diǎn)的互聯(lián)互通性，促進(jìn)TD-LTE的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和商業(yè)運(yùn)營。本文在對TTCN-3測試模型進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了一種適合3/4G互操作性的一致性協(xié)議測試解決方案，并根據(jù)協(xié)議規(guī)范設(shè)計(jì)了測試程序（該測試方案通過雙模式終端驗(yàn)證），探索外圍問題，促進(jìn)TD-LTE營銷。

一、TD-LTE協(xié)議一致性測試規(guī)范和現(xiàn)狀

TD-LTE協(xié)議測試用于驗(yàn)證UE的信令功能，例如RRC建立和釋放、RRC重配置、RRC狀態(tài)處理和移動性管理等。LTE的另一個要求是與3G/4G系統(tǒng)的互操作性測試。3GPP不僅規(guī)定了LTE系統(tǒng)和終端的主要特征，而且還規(guī)定了LTE終端一致性測試規(guī)范36.523-1，一致性測試標(biāo)準(zhǔn)包括：

UE idle行為測試，例如多種RAT網(wǎng)絡(luò)下的UE PLMN選擇、小區(qū)選擇和重選;只有LTE網(wǎng)絡(luò)下的UE PLMN選擇、小區(qū)選擇和重選等。UE MAC層測試，例如UE競爭和非競爭隨機(jī)接入，上下行數(shù)據(jù)傳輸和傳輸塊分配和選擇等。UE RLC層測試，例如RLC層UM和AM模式測試;PDCP層安全保護(hù)、層層分組數(shù)據(jù)管理編號、編碼和解碼等。UE RRC層測試，例如RRC建立和釋放，RRC重配置;無線承載的建立、釋放、重配置;同頻、異頻、同系統(tǒng)、異系統(tǒng)之間的切換等。UE NAS層測試，例如UE鑒權(quán)、身份驗(yàn)證、安全模式控制，不同網(wǎng)絡(luò)條件下的UE Attach和Detach流程，UETAU過程等;還包括EPS承載的激活，修改，去激活等。

考慮到LTE的發(fā)展現(xiàn)狀和測試設(shè)備的可用性，GCF/PTCRB將所有協(xié)議測試用例分為6個Category，Category A/B/D/E/N/P，并分階段對UE進(jìn)行認(rèn)證。目前，業(yè)界主要關(guān)注的是Category A和B的測試用例。

二、TD-LTE終端協(xié)議一致性測試整體架構(gòu)與方案設(shè)計(jì)

TD-LTE一致性測試用例是根據(jù)3GPP-TS36.523-1規(guī)范開發(fā)，其中系統(tǒng)控制步驟主要包括計(jì)算機(jī)和仿真系統(tǒng)（系統(tǒng)仿真，SS）。其中，TTCN腳本以最新的TTCN-3語言執(zhí)行，并且在計(jì)算機(jī)上設(shè)置了相應(yīng)的符號控件。系統(tǒng)的內(nèi)部接口主要由PC和SS之間的接口控制，該接口連接到網(wǎng)絡(luò)電纜和PC的客戶端;外部接口是標(biāo)準(zhǔn)的U接口，SS和UE通過RF cable連接;計(jì)算機(jī)通過USB串行數(shù)據(jù)線對UE進(jìn)行控制，通過向控制器發(fā)出AT命令，控制UE連接并執(zhí)行測試用例。

解決方案設(shè)計(jì)：主測試單元TTCN-3（MCT）用于控制在TD-LTE/TD-SCDA協(xié)議之間的一致性測試用例開發(fā)過程中實(shí)現(xiàn)的多個并行測試單元（PCT）。本文研究的測試案例主要針對TD-LTE和TD-SCDA系統(tǒng)。其中，MCT是主要測試組件，應(yīng)針對每個測試組。每個測試組必須在MCT中識別并實(shí)施所有測試用例。在執(zhí)行測試用例時，MCT由測試組自動生成。MCT結(jié)束時，測試用例結(jié)束。在整個測試結(jié)構(gòu)中，主要測試組件充當(dāng)測試控制界面（也稱為頂級測試），并負(fù)責(zé)通過AT命令或MIM接口控制和同步PCT和SS行為。

測試套件將1個PCT（并行測試組件）添加到作業(yè)E-UTRAN中，并將1個PCT添加到作業(yè)UTRAN中。PCT是在測試用例執(zhí)行期間動態(tài)生成的，盡管在MCT中指定了所有測試用例，但是需要注意的是要在每個PCT中定義測試用例的主要功能。PCT之間存在相等的關(guān)系，即它們之間沒有明確的層次關(guān)系，PCT不能彼此終止，但是PCT可以終止MCT。

三、TD-LTE終端協(xié)議一致性測試?yán)膶?shí)現(xiàn)

（一）TD-LTE終端協(xié)議一致性測試目的

本文討論了一個交互式用例8.1.3.7 RRC connection release/

Redirection from UTRAN to E-UTRAN，以說明測試用例的特定實(shí)現(xiàn)。該測試用例的測試目的是：UE處于UTRACELL-DCH state，當(dāng)UE接收到RRC connection message（包含Redirection E-URTAN的頻率），UE在UTRAN進(jìn)行RRC release，并在注冊到指定頻率的E-UTRAN網(wǎng)絡(luò)中。

（二） TD-LTE終端協(xié)議一致性測試流程

在運(yùn)行測試用例之前，必須預(yù)先設(shè)置系統(tǒng)仿真器以滿足實(shí)現(xiàn)測試用例的基本條件。此測試用例主要由兩個單元組成：1個E-UTRAN單元，1個URTAN單元，其中UTRAN單元是顯示單元（默認(rèn)優(yōu)先級3），E-UTRAN單元是適當(dāng)?shù)南噜弳卧▋?yōu)先級4），UE在UTRAN斷開后，將完成對第一個4G的初始化。根據(jù)3GPPTS-36.523，初始化過程主要包括創(chuàng)建RRC連接，鑒權(quán)、身份驗(yàn)證和加密操作，附著過程和RRC連接釋放過程。通過調(diào)節(jié)電源以啟動測試過程，將4G小區(qū)設(shè)置為服務(wù)小區(qū)。

（三）TD-LTE終端協(xié)議一致性測試結(jié)果

在基于TTCN-3編寫測試用例之后，使用IBM-RRS Tester將它們編譯為C代碼，并使用VC2018編譯器創(chuàng)建一個可以在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的.dL文件。使用雙模式TD-LTE/TD-SCDA終端檢查測試案例，并發(fā)送開關(guān)命令，以PDP激活以驗(yàn)證雙模式終端是否可以從3G小區(qū)重定向到4D小區(qū)，驗(yàn)證雙模式的互操作性與3GPP協(xié)議一致。在協(xié)議一致性測試結(jié)果中我們可以看到，僅一臺 CMW500就可以模擬2個相對獨(dú)立的服務(wù)小區(qū)， 這在目前的優(yōu)先級2和3的用例測試中是足夠的。 但是在優(yōu)先級4和5的測試用例中，有數(shù)量相當(dāng)?shù)挠美婕暗较到y(tǒng)間的切換，可能會用到多于2個服務(wù)小區(qū)?？梢酝ㄟ^再增加1臺 CMW500，利用2臺CMW500進(jìn)行測試。通過兩臺CMW500配置可以完成現(xiàn)今3GPP定義概念中的所有協(xié)議一致性測試。

四、結(jié)語

本文提出了一種基于TTCN-3的TD-LTE/TD-SCDA一致性測試用例的實(shí)現(xiàn)方案，針對該用例測試開發(fā)并實(shí)現(xiàn)了基于TTCN兼容性測試的狀態(tài)，描述4G至5G測試流程轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)計(jì)過程，并使用TD-LTE/TD-SCDA雙模終端檢查設(shè)計(jì)的測試用例。測試結(jié)果表明，雙模終端設(shè)計(jì)與3GPP一致。本文提出的一致性協(xié)議測試解決方案可用于設(shè)計(jì)其他制造案例，以確保不同制造商外圍設(shè)備的互連性和互操作性，這對TD-LTE的生產(chǎn)和銷售具有重要意義。

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