基于TTCN的TD-SCDMA終端接力切換的一致性測試

1、基于TTCN的TD-SCDMA終端接力切換的一致性測試張國彪1,俞欣星21北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院,北京(1008762寧夏大學(xué)物理電氣信息學(xué)院,寧夏銀川(750021E-mail:bupt_zgb摘要:接力切換作為TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)采用的一種新的越區(qū)切換方法,擁有在不丟失信息、不中斷通信的情況下節(jié)約信道資源的特點(diǎn)。本文首先根據(jù)接力切換的基本過程,設(shè)計(jì)了測試終端接力切換性能的信令流程,然后分析和討論了TD-SCDMA的N頻點(diǎn)技術(shù)及其在接力切換中的應(yīng)用,最后采用TD-SCDMA 終端RRM一致性測試系統(tǒng)軟件架構(gòu)1,提出了基于樹表結(jié)合表示法(TTCN的多載波接力切換的實(shí)現(xiàn)方案。關(guān)鍵詞:T

2、D-SCDMA 接力切換N頻點(diǎn) TTCN RRM一致性測試中圖分類號:TN929.531引言目前,TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基本完成,已經(jīng)開始逐步進(jìn)入到商用之前的大規(guī)模友好用戶測試階段。隨著TD-SCDMA試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的順利展開,TD-SCDMA的產(chǎn)業(yè)規(guī)模得以快速發(fā)展,TD-SCDMA的各種核心技術(shù)也逐步得到了應(yīng)用。接力切換(Baton Handover作為TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一,通過與智能天線和上行同步的技術(shù)有機(jī)結(jié)合,巧妙地將軟切換的高成功率和硬切換的高信道利用率綜合起來。其設(shè)計(jì)思想是利用智能天線和上行同步等技術(shù),在對UE的距離和方位進(jìn)行定位的基礎(chǔ)上,根據(jù)UE的距離和方位信

3、息作為輔助信息來判斷目前UE是否到了可進(jìn)行切換的相鄰基站的臨近區(qū)域。如果UE進(jìn)入切換區(qū),則RNC通知該基站做好切換的準(zhǔn)備,從而達(dá)到快速、可靠和高效切換的目的2,同時(shí)接力切換還能降低系統(tǒng)的切換率,避免頻繁的乒乓切換的缺點(diǎn)。本文在接力切換中引入N頻點(diǎn)的概念,采用“TD-SCDMA RRM一致性測試系統(tǒng)”的實(shí)現(xiàn)方法,提出了基于樹表結(jié)合表示法(TTCN的接力切換流程的實(shí)現(xiàn)方案。2接力切換及其測試流程2.1接力切換的過程接力切換(Baton Handover,不需要同時(shí)有多個(gè)基站為一個(gè)移動臺提供服務(wù),其斷開原基站和與目標(biāo)基站建立通信鏈路幾乎是同時(shí)進(jìn)行的。接力切換分為三個(gè)過程:測量過程、判決過程和執(zhí)行過程

4、。(1接力切換的測量接力切換與硬切換的測量過程和要求是相同的,即需要終端進(jìn)行信號強(qiáng)度、質(zhì)量和符合切換條件的相鄰小區(qū)的同步時(shí)間參數(shù)進(jìn)行測量、計(jì)算和保存。這種測量可以是周期性的,也可以由事件觸發(fā),還可以是由RNC指定進(jìn)行的測量(在本測試?yán)械臏y量都是由事件觸發(fā)的。測量過程中一旦發(fā)現(xiàn)本小區(qū)和鄰小區(qū)的導(dǎo)頻強(qiáng)度、信號質(zhì)量等滿足一定條件,則通過測量上報(bào)觸發(fā)切換判決過程。(2接力切換的判決接力切換的判決過程由RNC完成,其判決過程是根據(jù)各種測量信息、綜合系統(tǒng)信息,按照一定的判決準(zhǔn)則(例如基于接收信號強(qiáng)度的判決準(zhǔn)則形成目標(biāo)小區(qū)列表,然后通過接納判決算法等流程,來判決UE是否應(yīng)當(dāng)切換和如何進(jìn)行切換。UE或Nod

5、e B測量觸發(fā)一個(gè)測量報(bào)告到RNC,切換模塊對測量結(jié)果進(jìn)行處理。如果允許接入,則RNC通知目標(biāo)小區(qū)對UE進(jìn)行掃描,確定信號最強(qiáng)的方向,做好建立信道的準(zhǔn)備并反饋給RNC。RNC通過原基站通知UE無線資源重配置的消息,并通知UE向目標(biāo)基站取得上行同步的相關(guān)信息。(3接力切換的執(zhí)行UE要切換的目標(biāo)小區(qū)確定后,RNC在發(fā)出切換命令之前,還應(yīng)當(dāng)對目標(biāo)小區(qū)發(fā)送無線鏈路建立請求。當(dāng)RNC收到目標(biāo)小區(qū)的無線鏈路建立完成消息之后,將向原小區(qū)和目標(biāo)小區(qū)同時(shí)發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)承載,同時(shí)RNC向UE發(fā)送切換命令。此命令應(yīng)附上在目標(biāo)小區(qū)建立通信需要的各項(xiàng)基本數(shù)據(jù),如小區(qū)ID、載波頻率等。UE接收到接力切換命令后,繼續(xù)在原小區(qū)

6、的下行鏈路接收業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和信令,同時(shí),通過開環(huán)同步和開環(huán)功率控制,在目標(biāo)小區(qū)發(fā)射上行的承載業(yè)務(wù)和信令。此分別收發(fā)的過程持續(xù)一段時(shí)間后,將接收來自目標(biāo)小區(qū)的下行數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)閉環(huán)功率和同步控制,中斷和原小區(qū)的通信,完成切換過程。2.2接力切換測試?yán)帕盍鞒谈鶕?jù)接力切換的測試的基本流程,終端RRM一致性測試中接力切換測試?yán)男帕盍鞒虉D如圖1所示。在該圖中,信令流程中主要包含了小區(qū)注冊、建立呼叫以及切換的信令,但是省略了鑒權(quán)和加密的信令流程。 圖1 接力切換的信令流程3Fig1 Signalling flow chart of Baton Handover3接力切換測試?yán)械腘頻點(diǎn)技術(shù)N頻點(diǎn)技術(shù)就是在業(yè)務(wù)

7、時(shí)隙采用同頻組網(wǎng),而在承載廣播信道的TS0時(shí)隙采取類似異頻組網(wǎng)的主-輔載波技術(shù)。N頻點(diǎn)技術(shù)和傳統(tǒng)多載頻技術(shù)不同的是,這多個(gè)載頻同屬于一個(gè)小區(qū)/扇區(qū),共享公共的資源和信道,從而減少了小區(qū)/扇區(qū)數(shù)量。3.1N頻點(diǎn)技術(shù)對于每小區(qū)/扇區(qū)配置N個(gè)載波,其中包含一個(gè)主載頻,N-1個(gè)輔載頻。將小區(qū)/扇區(qū)內(nèi)承載主公共控制信道(P-CCPCH的載頻稱為主載頻,不承載主公共控制信道(P-CCPCH的載頻稱為輔載頻,而且僅在主載頻的TS0上全向發(fā)送Dw-PTS和廣播信息(P-CCPCH,輔載頻的TS0不使用。同一個(gè)小區(qū)內(nèi)不同的載頻需使用相同的擾碼和基本Midamble碼。業(yè)務(wù)的多時(shí)隙配置限定在同一載頻上,同一UE所

8、占用的上下行時(shí)隙需分配在同一頻點(diǎn)上?？紤]到設(shè)備的可實(shí)現(xiàn)性,同一扇區(qū)的各個(gè)小區(qū)主載頻和輔載頻的時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)一般相同。在一個(gè)小區(qū)上的所有公共信道均配置在主載波,輔載波僅配置業(yè)務(wù)信道和有條件地配置部分公共信道,如:S-CCPCH、DwPCH、PRACH、PICH只在主載頻上進(jìn)行發(fā)送,而UpPCH、FPACH通常在主載頻上進(jìn)行發(fā)送;在輔載頻上可以有條件使用,如UE在切換時(shí)可以在輔載頻上使用UpPCH、FPACH信道。3.2接力切換測試?yán)械腘頻點(diǎn)技術(shù)在行標(biāo)4中規(guī)定接力切換的測試?yán)兄鬏d波->主載波同頻接力切換和主載波->副載波異頻接力切換。在這兩個(gè)測試?yán)行枰o小區(qū)配置3個(gè)頻點(diǎn),一個(gè)主頻,兩

9、個(gè)副頻點(diǎn),主載波->主載波同頻切換時(shí)兩個(gè)小區(qū)主載波均使用頻點(diǎn)b(URAFCN為10062,副載波均為頻點(diǎn)a (URAFCN為10054、c(URAFCN為10070;而主載波->副載波異頻切換時(shí)小區(qū)1主載波使用頻點(diǎn)b,副載波使用a、c;小區(qū)2主載波使用頻點(diǎn)b,副載波為a、c,切換從小區(qū)1的載波b向小區(qū)2的載波a切換,切換過程是同頻測量,異頻切換。在切換測試?yán)谐嗽诒径诵^(qū)及系統(tǒng)消息中添加小區(qū)多頻點(diǎn)信息外還需要對一些空口消息進(jìn)行修改,首先,Uu接口上行消息修改方案為:RRC CONNECTION REQUEST消息中的IE“UE Specific Behavior Informat

10、ion 1 idle” 用來上報(bào)UE的N頻點(diǎn)能力。由可選項(xiàng)變?yōu)楸剡x項(xiàng),其中賦予0000代表支持N頻點(diǎn)。UE Capability Information消息中原有的IE“UE radio access capability extension”中新增IE“UE specific capability TDD 128 extension”,這個(gè)IE的類型為CV(視值而定,上報(bào)是否能支持N頻點(diǎn)。這個(gè)IE除了在RRC CONNECTION SETUP COMPLETE消息中不需要,其他情況下,此IE必須存在。其次,Uu接口下行消息修改方案為:在IE“Uplink Timing Advance Con

11、trol”中新增IE“Frequency info”,用來指明主輔頻點(diǎn)(由于行標(biāo)5中規(guī)定測試?yán)呐渲迷Z中最多可以配置1-2個(gè)頻點(diǎn),所以在主載波->副載波異頻切換時(shí)第二個(gè)Frequency info是切換時(shí)承載業(yè)務(wù)的頻點(diǎn),所涉及到的消息包括:RRC CONNECTION SETUP,RADIO BEARER SETUP,PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATION等。4基于TTCN的RRM一致性測試系統(tǒng)4.1RRM一致性測試系統(tǒng)中TTCN的應(yīng)用樹表描述語言(TTCN,Tree Tabular Combine Notation是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO推薦的一種專門描述測試

12、集的半形式化描述語言,它在協(xié)議一致性測試方法和框架(CTMF標(biāo)準(zhǔn)(ISO/IEC 9646的第3部分定義6,其主要表現(xiàn)為樹表結(jié)合形式,用于一致性測試的測試表示法,TTCN的測試模型如圖2所示。 圖2 TTCN軟件測試模型Fig2 Testing model of TTCN software由于接力切換測試?yán)膶?shí)現(xiàn)復(fù)雜,參數(shù)眾多,測試步驟繁瑣,不能全部列出,只選取了其中較為關(guān)鍵的參數(shù)、測試步和測試?yán)鳛楹唵蔚慕榻B;(1觀察控制點(diǎn)(PCOPCO是測試?yán)c其它協(xié)議層、其它實(shí)體進(jìn)行通信的窗口,ASP、PDU等都需要通過PCO 進(jìn)行傳輸。在RRM測試?yán)?一般頻繁使用的PCO有:與物理層控制窗口CPHY

13、、與MAC 層控制窗口CMAC、與RLC層控制窗口CRLC、與GSM協(xié)議中層1的控制窗口G_CL1、與GSM 協(xié)議中層2的控制窗口G_CL2,及與RLC層傳輸數(shù)據(jù)的觀察點(diǎn)TM、UM、AM。(2抽象服務(wù)原語(ASPASP是在PCO中承載PDU的傳輸媒介,PDU加上相應(yīng)的控制信息就構(gòu)成了ASP。ASP通過PCO向協(xié)議上層請求相關(guān)服務(wù),向下層提供其請求的服務(wù)。在RRM測試?yán)?定義了大量的ASP。例如:ASP原語CPHY_Cell_Config_REQ用來請求配置小區(qū)的各種參數(shù)。(3協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDUPDU是在對等的協(xié)議實(shí)體間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和消息。在RRM測試?yán)?PDU嵌入在ASP中,在TD-SCD

14、MA系統(tǒng)和TD-SCDMA終端的對等層之間傳遞雙方需要交互的信息。例如: PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATION用在進(jìn)行切換時(shí)對目標(biāo)小區(qū)的物理信道進(jìn)行重配置。(4定時(shí)器和測試集參數(shù)在RRM測試?yán)惺褂昧艘恍┒〞r(shí)器和測試集參數(shù)。定時(shí)器在測試?yán)兄饕糜谔峁r(shí)間保護(hù),避免測試?yán)L時(shí)間運(yùn)行或者運(yùn)行過程中無法退出的情況出現(xiàn)。測試集參數(shù)也稱PICS/PIXIT參數(shù),其作用主要分為:z用來指示被測終端能力,即終端是否支持某項(xiàng)業(yè)務(wù);z用來配置被測終端的特定參數(shù),如每一臺終端的IMSI號不同,在鑒權(quán)時(shí)可能需要使用到此IMSI號,故必須對被測終端的IMSI號在測試集參數(shù)中進(jìn)行聲明;z測

15、試?yán)囟▍?shù)設(shè)置。每一個(gè)測試?yán)加衅涮囟ǖ膮?shù),這些參數(shù)都需要在參數(shù)表中進(jìn)行聲明。測試集參數(shù)在測試?yán)兄恍枰M(jìn)行聲明,其具體值需在測試執(zhí)行前在PICS/PIXIT表中進(jìn)行賦值,這樣,使得測試?yán)芍С趾瓦m用于不同類型終端的RRM測試。4.2測試系統(tǒng)的軟件架構(gòu)“TD-SCDMA RRM一致性測試系統(tǒng)”中軟件架構(gòu)由三部分組成:主控軟件、協(xié)議棧軟件、物理層軟件,其中的協(xié)議棧軟件主要完成TD-SCDMA RNC相關(guān)功能,該部分作為“TD-SCDMA RRM一致性測試系統(tǒng)”中主控軟件和物理層軟件的承上啟下者,又表現(xiàn)出與普通TD-SCDMA RNC不同的其他功能。如圖3所示,根據(jù)TTCN一致性測試原理,把網(wǎng)

16、絡(luò)側(cè)分為上測試器(Upper Tester、可執(zhí)行測試集(ETS和下測試器(Lower Tester三個(gè)部分。 圖3 終端RRM一致性測試系統(tǒng)的軟件架構(gòu)圖Fig3 Framework of the terminal RRM conformance testing systemUpper Tester位于測試系統(tǒng)的最高層,其主要功能是:通過PCO-Ut接收來自ETS的狀態(tài)信息、測試報(bào)告并實(shí)時(shí)向用戶顯示;接收ETS的終端控制命令(請求原語且以一定的命令格式(AT命令或MMI發(fā)送至終端,同時(shí)將終端返回的狀態(tài)信息以確認(rèn)原語發(fā)送給ETS。可執(zhí)行測試集由非接入層(NAS、無線資源控制層(RRC和適配層(A

17、daptation Layer三個(gè)部分組成,是整個(gè)測試系統(tǒng)的核心,用來發(fā)送測試?yán)兴械目刂菩畔?。其?NAS 和 RRC是使用TTCN來構(gòu)造測試?yán)龑?shí)現(xiàn)的,在測試?yán)龢?gòu)造完畢后,編譯并利用TTCN提供的服務(wù)器將測試?yán)D(zhuǎn)換成C語言,由于適配層主要完成TTCN數(shù)據(jù)和C數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換功能,所以此時(shí)可將轉(zhuǎn)換得到的C代碼與適配層連接,生成可執(zhí)行測試集,從而使TTCN實(shí)現(xiàn)的NAS和RRC可以和系統(tǒng)模擬器實(shí)現(xiàn)正常通信。下測試器就是一個(gè)系統(tǒng)模擬器,負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA系統(tǒng)中低層協(xié)議棧RLC、MAC和PHY的功能,同時(shí)包括了類似天線的射頻收發(fā)功能。終端側(cè)主要包括人機(jī)接口界面(EMMI和被測試體(IUT兩個(gè)部分

18、,其中,IUT在測試?yán)杏玫降氖荰D-SCDMA終端;而EMMI與網(wǎng)絡(luò)側(cè)測試系統(tǒng)中的上測試器之間通過AT 命令或其他格式命令如MMI等交互,滿足如終端自動開關(guān)機(jī)等需求,實(shí)現(xiàn)了自動化測試。 5 結(jié)論 接力切換的一致性測試是TD-SCDMA終端RRM一致性測試的重要內(nèi)容之一， 本文提出 的基于TTCN的采用N頻點(diǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)終端接力切換測試流程的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法， 可以很好的 測試終端接力切換的性能，對終端的生產(chǎn)、研發(fā)和認(rèn)證都有著重要的意義。 參考文獻(xiàn) 1 張 娟 丁 輝 . TTCN 在 TD-SCDMA 終 端 RRM 一 致 性 測 試 系 統(tǒng) 中 的 應(yīng) 用 . EB/OL 2007 年 01

19、月 22 日 2 李世鶴. TD-SCDMA 第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)M. 人民郵電出版社. 2003. 3 3GPP TS 34.108 Common Test Environments for User Equipment (UE Conformance Testing S. Europe:3GPP, 2006. 4 2GHz TD-SCDMA 數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)終端測試規(guī)范：第一部分_修訂 3.0 S. 2008 5 2GHz TD-SCDMA Uu 接口技術(shù)要求層 3 技術(shù)要求 S. 2006 6 ITU-T Recommendation X.292. OSI conformance t

20、esting methodology and framework for protocol Recommendation for ITU-T applications The Tree and Tabular Combined Notation (TTCN S. 1998 Baton Handover conformance testing of TD-SCDMA terminal based on TTCN Zhang Guobiao1, Yu Xinxing2 School of Telecommunication Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing (100876 2 School of Physics and Electric Information, Ningxia University, Yinchuan (750021 Abstract As a new method of handover adopted by TD-SCDMA mobile communication system, Baton Handover