董宏成，張 寧，李小文

（重慶郵電大學(xué)重慶市移動通信技術(shù)重點實驗室 重慶400065）

1 引言

目前3GPP（第三代合作伙伴計劃）在TD-LTE終端測試規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)完成?；诟靼姹疽?guī)范，終端一致性測試和TTCN(testing and test control notation)測試代碼編輯工作也陸續(xù)展開，進(jìn)一步推動了終端認(rèn)證和互操作測試的開展，加快了產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程[1]。而一致性測試的完善程度標(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。

RRM是無線網(wǎng)絡(luò)及終端的關(guān)鍵功能，其正確的功能實現(xiàn)對終端設(shè)備性能、用戶體驗及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量至關(guān)重要[2]。由于市場上還沒有專用的TD-LTE RRM一致性測試儀表，本文根據(jù)正在實驗室研發(fā)的此項目，設(shè)計基于TTCN-3的RRM一致性測試整體架構(gòu)。將同頻小區(qū)重選過程[3]作為切入點，設(shè)計測試流程，編寫TTCN-3測試套，并將其生成的GFT圖和測試報告與協(xié)議規(guī)范進(jìn)行對照，完成RRM中同頻小區(qū)重選過程的一致性測試。

2 基于TTCN-3的RRM一致性測試整體設(shè)計

2.1 TTCN-3簡介

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

作為新一代的協(xié)議和軟件測試標(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)測試，典型應(yīng)用于協(xié)議測試、模塊測試、服務(wù)測試以及基于平臺的CORAB(common object request broker architecture，公用對象請求調(diào)度體系結(jié)構(gòu))測試等[5]。TTCN-3逐漸成為一種成熟的測試語言，受到很多測試人員的青睞，并將其視為實現(xiàn)高效、低成本測試的關(guān)鍵因素[6]。

2.2 RRM一致性測試簡介

RRM一致性測試主要觀察待測終端在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一致性測試項目分為5部分：空閑態(tài)的移動性管理、連接態(tài)的移動性管理、RRC的連接控制、傳輸時間特性和測量性能。與UMTS RRM測試相比，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、信道測量等內(nèi)容。

2.3 測試系統(tǒng)整體架構(gòu)

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

其中主要模塊的功能如下。

·TTCN-3抽象測試套的編輯：即TTworkbench中的TTCN-3編輯環(huán)境，提供了多種輔助功能，如及時查錯和編寫建議等簡化測試套的編寫和編譯過程。

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

·編碼/解碼器：完成測試數(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。

·被測系統(tǒng)適配器：包括TD-LTE協(xié)議通信接口實現(xiàn)和RRM參考實現(xiàn)，使TTCN-3測試系統(tǒng)和被測TD-LTE系統(tǒng)之間正常通信，以成功完成整個測試過程。

3 RRM中同頻小區(qū)重選測試設(shè)計

3.1 小區(qū)重選過程

小區(qū)重選是終端移動性能的重要指標(biāo)。LTE系統(tǒng)中空閑狀態(tài)下的移動性管理由終端控制，當(dāng)終端駐留到服務(wù)小區(qū)后即可根據(jù)測量規(guī)則對服務(wù)小區(qū)、同頻鄰區(qū)、異頻鄰區(qū)、異系統(tǒng)鄰區(qū)進(jìn)行測量，根據(jù)測量結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)配置的參數(shù)，按照評估準(zhǔn)則評估服務(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，如發(fā)現(xiàn)鄰區(qū)可以提供質(zhì)量更好的服務(wù)且終端對該鄰區(qū)具有接入權(quán)限時，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)說明見表1。

表1 R準(zhǔn)則參數(shù)說明

根據(jù)R值計算結(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)時間達(dá)到TreselectionRAT，即小區(qū)重選定時器值，并且UE已在當(dāng)前小區(qū)至少駐留1 s，則UE開始向該鄰小區(qū)發(fā)起隨機(jī)接入并駐留。

3.2 測試流程設(shè)計

同頻小區(qū)重選的測試是驗證當(dāng)前小區(qū)和目標(biāo)小區(qū)在同一載頻上時，UE能否搜索和測量鄰小區(qū)并依照R準(zhǔn)則判斷是否滿足同頻小區(qū)重選要求的測試方法。測試中需要一個服務(wù)小區(qū)和一個同頻鄰小區(qū)，分別稱之為小區(qū)1和小區(qū)2，使UE能在同一個E-UTRA TDD載頻上監(jiān)測相鄰小區(qū)，并在合適的條件下開始在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開機(jī)之后從空狀態(tài)進(jìn)入空閑狀態(tài)的測試模式。與正常模式不同的是，測試模式中UE收到網(wǎng)絡(luò)端的業(yè)務(wù)資源后會原樣返回，因此通過模擬網(wǎng)絡(luò)端的匹配機(jī)制達(dá)到測試的目的。然后根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)制定的參數(shù)值對小區(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。最后計算重選時延，以判斷是否滿足測試要求并給出判決結(jié)果。其中小區(qū)重選時延的計算是測試判決的關(guān)鍵因素，分為以下兩種情況。

（1）UE重選到一個未知小區(qū)的時延

（2）UE重選到一個已知小區(qū)的時延

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

3.3 抽象測試套的設(shè)計

根據(jù)被測實體在不同時刻執(zhí)行的不同功能，分別設(shè)計相應(yīng)的測試套。在此對TD-LTE終端RRM中同頻小區(qū)重選過程進(jìn)行測試，則測試系統(tǒng)需要對TD-LTE網(wǎng)絡(luò)端進(jìn)行模擬。具體設(shè)計步驟如下。

（1）基于TTCN-3核心語言定義消息中數(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)建測試系統(tǒng)和被測終端進(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)測試目的及測試中雙方的交互過程，編寫測試用例。

4 測試結(jié)果

4.1 測試實現(xiàn)

將TTworkbench平臺中的TTthree作為編譯器，將TTCN-3抽象測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試消息的編碼和解碼，被測系統(tǒng)適配器進(jìn)行測試執(zhí)行的控制并完成測試事件記錄。同時，將TTCN-3核心語言編寫的關(guān)鍵測試用例通過TTworkbench自動生成GFT圖，如圖3所示。由觀察可知，同頻小區(qū)重選測試?yán)膶崿F(xiàn)完全符合RRM一致性測試協(xié)議規(guī)范（3GPP 36.521-3）。

4.2 結(jié)果分析

在基于TTworkbench平臺的TTman運(yùn)行環(huán)境下控制及分析測試結(jié)果，生成測試報告如圖4所示。每個測試?yán)呐袥Q結(jié)果有5種：通過（pass）、失敗（fail）、不確定（inconclusive）、出錯（error）和其他（none）。對于同頻小區(qū)重選過程，成功執(zhí)行了55個測試?yán)渲型ㄟ^的個數(shù)為50，失敗的個數(shù)為5，其他判決結(jié)果為0。計算通過率為90.91%，滿足RRM一致性測試的置信度要求，表明此TD-LTE終端RRM中的同頻小區(qū)重選功能運(yùn)行正常，成功通過了一致性測試。類似地，此方案可擴(kuò)展到RRM中其他功能的驗證，以完成TD-LTE終端全部RRM功能實現(xiàn)的一致性測試。

5 結(jié)束語

終端RRM一致性測試是研發(fā)終端產(chǎn)品的一個重要階段，測試?yán)碚摵头椒ǖ难芯恳恢笔菄鴥?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一致性測試的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了RRM一致性測試整體架構(gòu)，并通過設(shè)計和執(zhí)行TTCN-3測試套，對終端RRM中同頻小區(qū)重選過程進(jìn)行了一致性測試。該方法操作簡單、易擴(kuò)展、實用性和可重用性強(qiáng)，填補(bǔ)了目前市場上TD-LTE系統(tǒng)RRM一致性測試技術(shù)的空缺，為未來相關(guān)測試儀表的商用化提供了關(guān)鍵的技術(shù)支持。但在測試套的設(shè)計和運(yùn)行過程中也發(fā)現(xiàn)了一些不足，如運(yùn)行時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。

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)計及實現(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,趙會群等.基于TTCN-3底層協(xié)議測試方法研究.計算機(jī)應(yīng)用研究,2010,27（11）:4165～4181

6 詹寶容，庾錫昌.基于TTCN-3的移動業(yè)務(wù)測試平臺的設(shè)計.計算機(jī)工程與設(shè)計，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)計與一致性測試。計算機(jī)應(yīng)用研究，2011,28（12）：4708～4710