田兵，李盘林，陈吉力，丰勇
（重庆邮电学院移动通信重点实验室，重庆400065）
摘 要：根据我国基于TD－SCDMA技术的第三代移动通信系统的发展战略，提出TD－SCDMA移动终端协议一致性测试技术的研究。着重介绍了一致性测试的原理，TD－SCDMA移动终端协议一致性测试的方法，测试系统的设计和实现，抽象测试集的生成。通过对该项技术的研究，可为TD－SCDMA移动终端设备提供标准的、实用的协议一致性测试方法和工具，以解决接入网络时产生的协议非一致性问题。
关键词：TD－SCDMA系统；一致性测试；被测协议实现；抽象测试集；可执行测试集
0 引 言
近年来，一致性测试是国际上非常关注的、也是发展较快的一个研究领域。所谓一致性测试就是验证协议实现与相应的协议标准的一致性。一致性测试只关心协议实现呈现于外部的性能。在多个厂家进行设备互联时，通过一致性测试会提高人们对设备（协议实现）符合相应协议标准的置信程度，提高相同标准不同实现之间互联的概率。时分同步码分多址（TD－SCDMA：Time－DivisionSynchronousCode－Division－Multiple－Access）是第三代移动通信技术主流标准之一。根据我国基于TD－SCDMA技术的第三代移动通信技术的发展战略，尽快开通 以GSM移动通信网络为基础的TD－SCDMA试验系统（重点研制和开发基站和TD－SCDMA移动终端），迫切需要相应测试标准的制定以及测试设备的研制和开发，其中，解决TD－SCDMA移动终端设备协议非一致性问题将成为整个系统演进过程中一个不可忽略的因素。因此，积极开展TD－SCDMA移动终端一致性测试技术的研究，提供标准的、实用的一致性测试方法和工具，以准确地验证移动终端设备的各项技术、信令和性能要求具有重要意义。
1 一致性测试的原理
协议一致性测试实质上是利用一组测试序列，在一定的网络环境下，对被测协议实现（IUT）进行黑盒测试，通过比较IUT的实际输出与预期输出的异同，判定IUT在多大程度上与协议描述相一致，确立通过一致性测试的IUT在互联时成功率的高低。根据一致性测试方法论的规定，测试标准包括3部分：抽象测试集（ATS）、协议实现一致性说明（PICS）和协议实施附加信息（PIXIT）。可执行测试集（ETS）在以上3部分的基础上生成。图1给出了一致性测试的过程和原理。
来自于规范，是描述测试过程的文本。每个ATS规定某一标准协议的测试目的、测试内容和步骤，所以ATS的形成决定了测试的质量。PICS说明实施的要求、能力及选项实现的情况；PIXIT提供测试时必须标明的协议参数，其具体步骤如下。
①IUT的PICS分析 对IUT进行IUT的静态一致性要求SCR检查，分析该PICS与有关标准指定的SCR是否一致。
②测试选择 PICS和PIXIT被用来从一致性测试集中选取适当的测试例，并使用PIXIT提供的信息来量化这些测试例，从ATS生成可执行测试集ETS，最终产生参数化的可执行测试集ETS。
③测试执行 使用ETS对IUT进行一致性测试，形成详细的测试报告。
④IUT的最终一致性考查 综合已知的PICS和PIXIT分析与测试结果，获得IUT关于标准要求的一致性结论，记录在一致性测试报告中。
2 TD-SCDMA系统的无线接口协议
TD－SCDMA移动通信系统的无线接口被划分为3个协议层：物理层（L1）、数据链路层（L2）和网络层（L3），如图2所示。
物理层由下行物理信道和上行物理信道组成；数据链路层接受物理层的服务，并向网络层提供服务，它分为媒质接入子层（MAC）、无线链路控制子层（RLC）、分组数据集中协议子层（PDCP）和广播／多播控制子层（BMC）。MAC子层控制无线信道的接入信令过程。RLC子层提供无线接口的逻辑链路控制。BMC－SAP子层在无线接口的用户平面对公共用户数据提供广播／多播服务。PDCP子层完成将上层协议映射成下层的无线接口协议特性，使上层的协议具有透明性，PDCP层还提供协议控制信息的压缩和解压缩。网络层和RLC又分为控制平面和用户平面，PDCP和BMC只存在于用户平面中。网络层控制平面的最低层为无线资源管理子层（RRC），负责处理移动终端和无线接入网（RAN）之间在网络层控制面的信令，网络层控制平面的高层为移动性管理子层（MM）、呼叫控制子层（CC），分组交换移动性管理子层（GMM）和会话管理子层（SM），属于非接入层。
3 TD-SCDMA移动终端协议一致性测试方法和测试系统
对于TD－SCDMA移动终端协议一致性测试采用分布测试法，其测试系统设计如图3所示，测试系统利用抽象服务原语（ASP）和协议数据单元（PDU），在控制和观察点（PCO）对来自被测实现的输出和输入进行控制和观察。
图3中SUT为被测系统（移动终端）。TTCN为树表组合表述法，通过一系列TTCN测试步的设计来进行通用设置，如通过CPHY－PCO配置小区、物理信道和通用传输信道，通过CMAC－PCO配置MAC子层，通过CRLC－PCO配置RLC子层，通过TR－PCO发送系统信息，通过AM／UM－PCO来建立RRC连接，通过AM－PCO分配无线承载，通过Dc－PCO进行MM／GMM注册，通过Dc－PCO建立一电路交换呼叫或PDP上下文。抽象语法描述（ASN．1）模块和TTCN模块是抽象测试集设计中用到的两个最重要的特征。UT和LT分别为上测试器和下测试器，上测试器（UT）位于测试系统中，作为与移动终端的人机接口界面（MMI），并提供该界面的ASP，TTCN通过在上测试器控制和观察点（Ut PCO）发送相应的原语与上测试器（UT）通信；下测试器（LT）为CC、SM、MM、GMM、SMS、RRC、RLC、MAC、PDCP和BMC测试设置测试方法，并仿真RLC、MAC和PHY子层以便与被测移动终端通信，仿真的配置和初始化均由TTCN通过抽象服务原语（ASPs）控制。
4 TD-SCDMA移动终端协议一致性测试集设计
根据TD－SCDMA移动终端无线接口技术规范，定义一致性抽象测试集：
（1）非接入层（NAS）的抽象测试集（ATS）
①GSM MAP L3 ATS：包括移动性管理（MM）、呼叫控制（CC）、分组交换移动性管理（GMM）、会话管理（SM）测试组；
②短消息抽象测试集（SMSATS）。
（2）接入层（AS）的抽象测试集（ATS）
①无线资源管理抽象测试集（RRCATS）；②无线链路控制抽象测试集（RLCATS）；
③媒质接入控制抽象测试集（MACATS）；
④广播／多播控制抽象测试集（BMCATS）；
⑤分组数据集中协议抽象测试集（PDCPATS）；
⑥无线接入承载抽象测试集（RABATS）。
由于TD－SCDMA移动终端一致性测试内容太多，这里仅以非接入层（NAS）的抽象测试集（ATS）中MM测试组为例，MM测试组又分为TMSI再分配测试组、鉴权测试组、通用识别测试组、位置更新测试组和移动性管理连接测试组，再往下分，如鉴权测试组分为鉴权接受测试组和鉴权拒绝测试组，而鉴权拒绝测试组还可根据不同的拒绝原因分成多个测试组；鉴权接受测试组再往下分则只有鉴权接受测试项，鉴权接受测试项具体流程如表1所示。
测试项由前测试步、测试体、后测试步组成，每个测试步都是由一组有序的测试步和／或测试事件组成的，每个测试事件表示发送或接收一个消息。前测试步设置IUT的初始测试状态；测试体是在一个测试组中，对达到测试目的所必需的一组测试步；后测试步把IUT从结束状态置回到一个稳定的空闲状态。
5 相关PICS／PIXIT的设计
一般来说，整个测试集并不可能应用于所有的IUT，必须执行一个测试选择程序来决定一个测试项对某一特殊IUT的可应用性。这种选择程序应该以协议实现一致性说明（PICS）和协议实现附加测试信息（PIXIT）为依据。在设计PICS／PIXIT时，应根据ATS中的规定，确定哪些参数包含在PICS和PIXIT中，然后，给这些参量赋一个相应的值，并能够根据IUT的不同属性来修改内容。
如非接入层抽象测试集的MM测试组中，其PICS主要包括以下一些内容：
①IUT的主要性能：包括是否支持TMSI再分配程序、是否支持鉴权程序、是否支持通用识别程序、是否支持位置更新程序、是否支持移动性管理连接程序；
非接入层抽象测试集的MM测试组中，其PIXIT主要包括以下一些内容：
①IUT各定时器（T3210、T3211、T3212、T3213、T3214、T3216、T3218、T3220、T3230、T3240、T3241）的值；
②各信令消息的具体信息元素的细节；如Au－thentication request信令消息的具体信息元素有：移动性管理协议识别单元、跳跃指示单元、加密密匙序列号（CKSN）单元、备用半字节单元、鉴权随机数单元和鉴权参数单元。
6 软件开发
在研究TD－SCDMA移动终端无线接口协议的基础上，我们开发了TD－SCDMA移动终端协议一致性测试软件，该软件具有以下特点：
①具有较丰富的测试集；
②具有较丰富的测试项目，能检验TD－SCD－MA移动终端无线接口高层协议实现是否符合标准规范的规定，是否具备该协议的功能；
③提供便利的菜单修改功能，提供给软件操作者PICS、PIXIT菜单，由操作者根据被测试实体（IUT）的不同属性，修改其中的值；
④提供给操作者测试项的选择菜单，操作者可以在一次测试中选择某些特定的测试组，也可以选择测试组中某些特定的测试项；
⑤当一个测试项结束后，可以由操作者暂时中断自动测试，对测试记录进行分析，查找IUT协议实现中的问题，同时也可以将测试记录存于磁盘中，以待进一步进行详尽地分析；
⑥在测试执行后，产生详尽的测试报告，生成相应的报表。
TD－SCDMA系统属于全新的第三代移动通信系统，为确保其移动终端的接入及业务的正常提供，对移动终端设备进行协议一致性测试是十分必要的。TD－SCDMA移动终端协议一致性测试集的编制和测试软件的开发将为研究开发移动通信产品及运营网络的操作维护提供理想测试。随着对TD－SCDMA测试规范的深入研究，抽象测试集ATS将得到进一步的充实，更进一步地保证经过测试以后的移动终端能够达到最大的一致性。
参考文献
［1］ ISO／IEC 9646，OSIConformance TestingMethodology and Framework［S］．1992．
［2］ 3GPPTS24．008，Mobile Radio InterfaceLayer 3 specification；Core Network Proto－cols［S］．2000．
［3］ 3GPPTS25．301，Radio Interface ProtocolArchitecture［S］．2000．
［4］ 3GPP TS34．108，Common Test Environ－ments for UE Conformance Testing［S］．
2000．
［5］ 3GPPTS34．109，TerminalLogicalTest In－terface；Special conformance testing func－tions［S］．2000．
［6］ 3GPPTS34．123，UEConformance Specifica－tion［S］．2000．
［7］ 李盘林，田兵，丰勇，等．第三代移动通信系统TD－SCDMA信令测试软件．重庆邮电学院学报（自然科学版），2002，14（2）：9－11．
摘自 北极星电技术网
|