目前第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)在LTE終端測(cè)試規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)完成。基于各版本規(guī)范，終端一致性測(cè)試和TTCN測(cè)試代碼編輯工作也陸續(xù)展開，進(jìn)一步推動(dòng)終端認(rèn)證和互操作測(cè)試的開展，加快產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程[1]。而一致性測(cè)試的完善程度標(biāo)志著LTE產(chǎn)業(yè)的成熟度，是業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。

    測(cè)試包含三種類型：一致性測(cè)試、互操作性測(cè)試以及性能測(cè)試[2]。其中，一致性測(cè)試是其他兩種測(cè)試的基礎(chǔ)。協(xié)議測(cè)試中的一致性測(cè)試是一種“功能測(cè)試”，它依據(jù)一個(gè)協(xié)議的描述對(duì)協(xié)議的某個(gè)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行測(cè)試。所以在對(duì)LTE終端的設(shè)計(jì)開發(fā)中進(jìn)行協(xié)議一致性測(cè)試是必要的。本文在研究LTE系統(tǒng)RRC層的基礎(chǔ)上，以RRC連接重建為例設(shè)計(jì)了一種基于TTCN-3的一致性測(cè)試新方案。
1 LTE系統(tǒng)RRC層研究
1.1 RRC層整體介紹
    RRC位于LTE協(xié)議棧層3[3]，處于非常重要的地位，控制著層間主要的接口是接入層和非接入層的主要控制中心。不僅為上層提供來自網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的無線資源參數(shù)，同時(shí)還要控制下層的主要參數(shù)和行為。RRC是整個(gè)控制平面的核心、終端協(xié)議的無線總管,同時(shí)也是接入平面和非接入平面進(jìn)行對(duì)話的橋梁、協(xié)議信令與用戶數(shù)據(jù)通道的調(diào)度員。RRC層是否完善、可靠，很大程度上影響整個(gè)LTE協(xié)議棧軟件的性能。
1.2 RRC連接重建過程
    在RRC連接狀態(tài)下，當(dāng)檢測(cè)到無線鏈路失敗、切換失敗、從E-UTRAN的移動(dòng)性失敗、接收到來自低層的完整性校驗(yàn)失敗以及RRC連接重配置失敗的情況下，觸發(fā)RRC連接重建過程。
    RRC連接重建的目的是重建RRC連接[4]，包括SRB(Signalling Radio Bearer)中SRB1的恢復(fù)和安全性的重激活。圖1為RRC連接重建成功的通信流程，對(duì)于處于RRC連接狀態(tài)的終端(UE)，其安全性已經(jīng)被激活，它將初始化該進(jìn)程來繼續(xù)RRC連接。連接重建只有當(dāng)目標(biāo)小區(qū)已經(jīng)準(zhǔn)備好時(shí)才能繼續(xù)，即該進(jìn)程需要一個(gè)有效的UE上下文。如果E-UTRAN接收到連接重建請(qǐng)求，當(dāng)無線承載保持被暫時(shí)擱置狀態(tài)時(shí)，SRB1運(yùn)作重新開始。如果AS安全性還沒激活，則UE不初始化該進(jìn)程，而是直接移到RRC空閑狀態(tài)。

2 基于TTCN-3的協(xié)議一致性測(cè)試設(shè)計(jì)
2.1 TTCN-3簡(jiǎn)介
    TTCN-3(Testing and Test Control Notation version 3)抽象測(cè)試描述語言[5]是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)發(fā)布的一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。TTCN-3是一種靈活、強(qiáng)有力的語言，用于描述在多種通信端口上的各種響應(yīng)系統(tǒng)測(cè)試，典型應(yīng)用于協(xié)議測(cè)試、模塊測(cè)試、服務(wù)測(cè)試、基于平臺(tái)的公用對(duì)象請(qǐng)求調(diào)度體系結(jié)構(gòu)(CORAB)測(cè)試以及API測(cè)試等[6]。TTCN-3核心語言除了包含一般高級(jí)語言特性外，還包括一系列測(cè)試的專用語言結(jié)構(gòu)和語言對(duì)象，如并行測(cè)試組件、編解碼模塊、測(cè)試匹配機(jī)制和測(cè)試判決等。TTCN-3的核心語言形式可以與其圖形表示格式(GFT)相互轉(zhuǎn)化，其中GFT圖以一種更加簡(jiǎn)單、直觀的圖形表示方式來描述TTCN-3的行為。
    TTCN-3并不僅限于一致性測(cè)試，它可以用于許多其他種類的測(cè)試，如互操作性測(cè)試、健壯性測(cè)試、回歸測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試和集成測(cè)試。然而TTCN-3逐漸成為一種成熟的測(cè)試語言，受到很多測(cè)試人員的青睞，并將其視為實(shí)現(xiàn)高效、低成本測(cè)試的關(guān)鍵因素。
2.2 協(xié)議一致性測(cè)試簡(jiǎn)介

    協(xié)議測(cè)試包含有三種類型的測(cè)試：一致性測(cè)試、互操作性測(cè)試以及性能測(cè)試。所謂一致性，是指協(xié)議的形式規(guī)范和協(xié)議實(shí)現(xiàn)行為之間的一致，即協(xié)議實(shí)現(xiàn)是否符合協(xié)議規(guī)范的要求。協(xié)議一致性測(cè)試就是通過測(cè)試執(zhí)行活動(dòng)，檢查測(cè)試實(shí)現(xiàn)是否符合協(xié)議規(guī)范的要求。協(xié)議測(cè)試?yán)碚摪萘藚f(xié)議測(cè)試的整個(gè)過程，其主要研究?jī)?nèi)容可以概括為測(cè)試組織、測(cè)試方法、測(cè)試生成、測(cè)試集描述、測(cè)試管理、測(cè)試執(zhí)行和判決、測(cè)試結(jié)果分析等多個(gè)方面[7]。
2.3 測(cè)試系統(tǒng)整體架構(gòu)
    TTworkbench 是由德國(guó)Testing tech公司研發(fā)、支持TTCN-3語言的測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于TTCN-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試語言的圖形化測(cè)試開發(fā)環(huán)境和執(zhí)行環(huán)境，包括測(cè)試過程所需要的全部功能[8](如分析、測(cè)試、執(zhí)行等),同時(shí)還可以執(zhí)行圖形定義的測(cè)試?yán)Tworkbench綜合集成開發(fā)環(huán)境,包括核心語言編輯器、TTthree編譯器、TTman測(cè)試執(zhí)行管理、圖形格式 TTCN-3編輯器和運(yùn)行環(huán)境等。在TTworkbench平臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)基于TTCN-3的LTE系統(tǒng)協(xié)議一致性測(cè)試中底層支撐平臺(tái)的設(shè)計(jì)架構(gòu)見圖2。通過此平臺(tái)，用戶只需利用TTCN-3語言編寫抽象測(cè)試套，對(duì)相應(yīng)編解碼規(guī)則和被測(cè)系統(tǒng)適配器進(jìn)行配置，生成可執(zhí)行測(cè)試套，即可對(duì)終端進(jìn)行測(cè)試。
    圖2中主要模塊的功能如下：
    (1)TTCN-3測(cè)試系統(tǒng)總控模塊（TM）：負(fù)責(zé)抽象測(cè)試套的載入，以及編譯器、執(zhí)行機(jī)的裝配和外部參數(shù)的配置等功能。
    (2)TTCN-3編譯器（TC）：將TTCN-3核心語言格式的抽象測(cè)試套轉(zhuǎn)換為中間表示形式,可供執(zhí)行機(jī)執(zhí)行，并提供了多種輔助功能(如及時(shí)查錯(cuò)和編寫建議等),以簡(jiǎn)化測(cè)試套的編寫和編譯過程。
    (3)TTCN-3執(zhí)行環(huán)境(TE)：解釋執(zhí)行中間表示，根據(jù)抽象測(cè)試套調(diào)度編解碼器、平臺(tái)適配器和系統(tǒng)適配器等。同時(shí)負(fù)責(zé)TTCN-3抽象測(cè)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。
    (4)編碼/解碼器(CD)：負(fù)責(zé)測(cè)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。
    (5)被測(cè)系統(tǒng)適配器(SA)：負(fù)責(zé)TTCN-3測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)LTE系統(tǒng)之間正常通信,以成功完成整個(gè)測(cè)試過程。
    (6)平臺(tái)適配器(PA)：包括平臺(tái)的外部函數(shù)和定時(shí)器聲明，以供抽象測(cè)試套調(diào)用。

3 RRC連接重建一致性測(cè)試設(shè)計(jì)
3.1 測(cè)試流程設(shè)計(jì)
    RRC連接重建的測(cè)試是驗(yàn)證當(dāng)前小區(qū)和目標(biāo)小區(qū)在同頻或異頻上時(shí)，UE能夠從檢測(cè)到RRC連接丟失的時(shí)刻起，在規(guī)定的重建延遲時(shí)限向系統(tǒng)模擬器發(fā)送RRC連接重建請(qǐng)求，以測(cè)試RRC連接重建的協(xié)議一致性。測(cè)試中需要一個(gè)服務(wù)小區(qū)和一個(gè)鄰近小區(qū)，分別稱為小區(qū)1和小區(qū)2，使UE能在同一個(gè)載頻或相異載頻上監(jiān)測(cè)相鄰小區(qū)，并在合適的條件下開始在物理隨即接入信道(PRACH)上向小區(qū)2發(fā)送前導(dǎo)完成同頻RRC連接重建，其測(cè)試流程如圖3所示。

    首先，確定UE處于3A狀態(tài)，3A狀態(tài)是UE開機(jī)之后從空閑狀態(tài)進(jìn)入到連接狀態(tài)的測(cè)試模式。與正常模式不同，測(cè)試模式中UE收到網(wǎng)絡(luò)端的業(yè)務(wù)資源后會(huì)原樣返回，因此通過在模擬網(wǎng)絡(luò)端的匹配機(jī)制達(dá)到測(cè)試的目的。然后根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)模擬器(SS)向終端發(fā)送測(cè)量配置，進(jìn)行RRC連接狀態(tài)下的測(cè)量，并關(guān)閉服務(wù)小區(qū)，開始在目標(biāo)小區(qū)進(jìn)行RRC連接重建過程。最后計(jì)算連接重建時(shí)延，從而判斷是否滿足測(cè)試要求并給出結(jié)果。其中RRC連接重建時(shí)延的計(jì)算是測(cè)試判決的關(guān)鍵因素，分為兩種情況：

    Nfreq是RRC重建所監(jiān)管的E-UTRA 頻率的數(shù)目。如果目標(biāo)小區(qū)已知，則Nfreq=1，如果目標(biāo)小區(qū)不包含UE相關(guān)上下文，則沒有要求。
3.2 抽象測(cè)試套的設(shè)計(jì)
    LTE協(xié)議測(cè)試TTCN代碼的開發(fā)工作需依據(jù)TTCN-3語言的規(guī)定以及針對(duì)LTE協(xié)議一致性測(cè)試的特殊需求。針對(duì)RRC連接重建過程的協(xié)議一致性測(cè)試的，實(shí)現(xiàn)應(yīng)包括以下4個(gè)步驟：
    (1)測(cè)試數(shù)據(jù)類型定義：消息結(jié)構(gòu)，信息元素的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，基本數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)的類型。
    (2)實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)的構(gòu)建：常量和模板，消息及參數(shù)值，消息及參數(shù)的匹配表達(dá)式。
    (3)測(cè)試配置的定義和管理建立：定義測(cè)試組件，定義測(cè)試端口，以便被測(cè)終端正常通信；測(cè)試組件動(dòng)態(tài)管理：測(cè)試組件到抽象測(cè)試系統(tǒng)接口的映射，測(cè)試組件接口間的連接，測(cè)試組件的創(chuàng)建與終止等。
    (4)測(cè)試流程的實(shí)現(xiàn)：消息收發(fā)，過程函數(shù)的計(jì)算，測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證判決。
4 測(cè)試結(jié)果分析
    根據(jù)測(cè)試套開發(fā)模式的要求，利用TTworkbench平臺(tái)的TTthree作為編譯器，完成TTCN-3抽象測(cè)試套的開發(fā)，將抽象測(cè)試套編譯并打包為可執(zhí)行的.jar文件。然后編解碼部分重用TTworkbench平臺(tái)中的ASN.1插件，以完成測(cè)試消息的編碼和解碼。同時(shí)利用被測(cè)系統(tǒng)適配器和平臺(tái)適配器進(jìn)行測(cè)試執(zhí)行的控制并完成測(cè)試事件記錄。最后，將TTCN-3核心語言編寫的關(guān)鍵測(cè)試用例通過TTworkbench自動(dòng)生成GFT圖。圖4為服務(wù)小區(qū)和目標(biāo)小區(qū)在同一E-UTRAN載頻上時(shí)，RRC連接重建完成的GFT圖。由觀察可知，同頻RRC連接重建測(cè)試的實(shí)現(xiàn)完全符合協(xié)議一致性測(cè)試的規(guī)范。

    終端協(xié)議一致性測(cè)試是研發(fā)終端產(chǎn)品的一個(gè)重要階段，測(cè)試?yán)碚摵头椒ǖ难芯恳恢笔菄?guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界倍受關(guān)注的研究領(lǐng)域。本文在介紹TTCN-3和協(xié)議一致性測(cè)試的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了協(xié)議一致性測(cè)試整體架構(gòu)，并通過設(shè)計(jì)和執(zhí)行TTCN-3測(cè)試套對(duì)RRC連接重建過程進(jìn)行一致性測(cè)試。該方法簡(jiǎn)單易行，可重用性強(qiáng)，為未來相關(guān)測(cè)試儀表的商用化提供了關(guān)鍵的技術(shù)支持。而在測(cè)試套的設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中也發(fā)現(xiàn)了一些不足，如系統(tǒng)適配器和平臺(tái)適配器方面還有待改進(jìn)，這也是下一步研究的重點(diǎn)。
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