浅论TD-LTE终端协议一致性测试研究

浅论TD-LTE终端协议一致性测试研究

作者：何仕专

来源：《科学与财富》2020年第13期

摘要：随着新一代移动宽带技术的不断发展以及移动通信与互联网的不断融合，传统的TD-SCDA逐渐向5G NR发展。自2012年三四季度以来，中国已开始建设移动4G网络，TD-LTE已在2014年进入全球贸易流通应用阶段。由于当前的5G NR网络尚处于发展尚不成熟的初期阶段，因此在网络升级过程中处于4/5G网络的协调阶段。根据TTCN-3语言兼容性测试和测试方法的原理，针对整个测试系统的互操作性提出了兼容性测试协议解决方案，并基于此解决方案进行了4G到5G转发的测试过程。系统仿真平台检查表明，测试流程经过合理设计，并检查TD-LTE/TD-SCDA双模站的互操作性是否与3GPP一致。该方法的应用对于终端的开发和验证以及一致性测试用例的开发很重要。

关键词：TD-LTE;一致性;测试

前言：一致性测试是确保TD-LTE终端质量的重要环节，也是增强和提高产品成熟度的重要工具。只有通过3GPP一致性测试，我们才能确定不同厂商在物理网络上生产的TD-LTE站点的互联互通性，促进TD-LTE的产业发展和商业运营。本文在对TTCN-3测试模型进行分析的基础上，提出了一种适合3/4G互操作性的一致性协议测试解决方案，并根据协议规范设计了测试程序（该测试方案通过双模式终端验证），探索外围问题，促进TD-LTE营销。

一、TD-LTE协议一致性测试规范和现状

TD-LTE协议测试用于验证UE的信令功能，例如RRC建立和释放、RRC重配置、RRC 状态处理和移动性管理等。LTE的另一个要求是与3G/4G系统的互操作性测试。3GPP不仅规定了LTE系统和终端的主要特征，而且还规定了LTE终端一致性测试规范36.523-1，一致性测试标准包括：

UE idle行为测试，例如多种RAT网络下的UE PLMN选择、小区选择和重选;只有LTE网络下的UE PLMN选择、小区选择和重选等。UE MAC层测试，例如UE竞争和非竞争随机接入，上下行数据传输和传输块分配和选择等。UE RLC层测试，例如RLC层UM和AM模式测试;PDCP层安全保护、层层分组数据管理编号、编码和解码等。UE RRC层测试，例如RRC 建立和釋放，RRC重配置;无线承载的建立、释放、重配置;同频、异频、同系统、异系统之间的切换等。UE NAS层测试，例如UE鉴权、身份验证、安全模式控制，不同网络条件下的UE Attach和Detach流程，UETAU过程等;还包括EPS承载的激活，修改，去激活等。

考虑到LTE的发展现状和测试设备的可用性，GCF/PTCRB将所有协议测试用例分为6个Category，Category A/B/D/E/N/P，并分阶段对UE进行认证。目前，业界主要关注的是Category A和B的测试用例。

二、TD-LTE终端协议一致性测试整体架构与方案设计

TD-LTE一致性测试用例是根据3GPP-TS36.523-1规范开发，其中系统控制步骤主要包括计算机和仿真系统（系统仿真，SS）。其中，TTCN脚本以最新的TTCN-3语言执行，并且在计算机上设置了相应的符号控件。系统的内部接口主要由PC和SS之间的接口控制，该接口连接到网络电缆和PC的客户端;外部接口是标准的U接口，SS和UE通过RF cable连接;计算机通过USB串行数据线对UE进行控制，通过向控制器发出AT命令，控制UE连接并执行测试用例。

解决方案设计：主测试单元TTCN-3（MCT）用于控制在TD-LTE/TD-SCDA协议之间的一致性测试用例开发过程中实现的多个并行测试单元（PCT）。本文研究的测试案例主要针对TD-LTE和TD-SCDA系统。其中，MCT是主要测试组件，应针对每个测试组。每个测试组必须在MCT中识别并实施所有测试用例。在执行测试用例时，MCT由测试组自动生成。MCT 结束时，测试用例结束。在整个测试结构中，主要测试组件充当测试控制界面（也称为顶级测试），并负责通过AT命令或MIM接口控制和同步PCT和SS行为。

测试套件将1个PCT（并行测试组件）添加到作业E-UTRAN中，并将1个PCT添加到作业UTRAN中。PCT是在测试用例执行期间动态生成的，尽管在MCT中指定了所有测试用例，但是需要注意的是要在每个PCT中定义测试用例的主要功能。PCT之间存在相等的关系，即它们之间没有明确的层次关系，PCT不能彼此终止，但是PCT可以终止MCT。

三、TD-LTE终端协议一致性测试例的实现

（一）TD-LTE终端协议一致性测试目的

本文讨论了一个交互式用例8.1.3.7 RRC connection release/

Redirection from UTRAN to E-UTRAN，以说明测试用例的特定实现。该测试用例的测试目的是：UE处于UTRACELL-DCH state，当UE接收到RRC connection message（包含Redirection E-URTAN的频率），UE在UTRAN进行RRC release，并在注册到指定频率的E-UTRAN网络中。

（二） TD-LTE终端协议一致性测试流程

在运行测试用例之前，必须预先设置系统仿真器以满足实现测试用例的基本条件。此测试用例主要由两个单元组成：1个E-UTRAN单元，1个URTAN单元，其中UTRAN单元是显示单元（默认优先级3），E-UTRAN单元是适当的相邻单元（优先级4），UE在UTRAN断开后，将完成对第一个4G的初始化。根据3GPPTS-36.523，初始化过程主要包括创建RRC连接，鉴权、身份验证和加密操作，附着过程和RRC连接释放过程。通过调节电源以启动测试过程，将4G小区设置为服务小区。

（三）TD-LTE终端协议一致性测试结果

在基于TTCN-3编写测试用例之后，使用IBM-RRS Tester将它们编译为C代码，并使用VC2018编译器创建一个可以在计算机上运行的.dL文件。使用双模式TD-LTE/TD-SCDA终端检查测试案例，并发送开关命令，以PDP激活以验证双模式终端是否可以从3G小区重定向到4D小区，验证双模式的互操作性与3GPP协议一致。在协议一致性测试结果中我们可以看到，仅一台 CMW500就可以模拟2个相对独立的服务小区，这在目前的优先级2和3的用例测试中是足够的。但是在优先级4和5的测试用例中，有数量相当的用例涉及到系统间的切换，可能会用到多于2个服务小区。可以通过再增加1台 CMW500，利用2台CMW500进行测试。通过两台CMW500配置可以完成现今3GPP定义概念中的所有协议一致性测试。

四、结语

本文提出了一种基于TTCN-3的TD-LTE/TD-SCDA一致性测试用例的实现方案，针对该用例测试开发并实现了基于TTCN兼容性测试的状态，描述4G至5G测试流程转发的设计过程，并使用TD-LTE/TD-SCDA双模终端检查设计的测试用例。测试结果表明，双模终端设计与3GPP一致。本文提出的一致性协议测试解决方案可用于设计其他制造案例，以确保不同制造商外围设备的互连性和互操作性，这对TD-LTE的生产和销售具有重要意义。

参考文献：

[1]李彧，吴佳芃，仝森洋.3GPP 长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M].北京：人民邮电出版社.2015.

[2]韩綪，郝溱晅，王咏健，李波宏.助力发展——三不原则实现原理透析[J].电信网技术，2018（11）：159-163.