CN1878373A - 移动通信系统中用于终端一致性测试的装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动通信系统中终端一致性测试的装置与方法，其中装置包括有协议模拟器和经改进的基站。协议模拟器包括有存储有协议栈和可执行测试集的存储器，可模拟无线网络控制器和核心网的处理器和人机交互式输入、输出单元，处理器通过异步传输模式或脉冲编码调制接口板与基站连接，基站包括与用户终端连接的无线接口。方法包括建立测试模拟网并进行小区的建立及公共传输信道建立及系统消息的发送；待测试终端与基站、协议模拟器建立呼叫，相关过程中处理器触发测试用例，完成测试过程并记录结果；对测试结果进行分析。本发明利用现有的协议模拟器和基站组合完成终端一致性测试，从而填补专用系统模拟器成熟之前的一段空白，大大降低了成本。

Description

移动通信系统中用于终端一致性测试的装置与方法

技术领域

本发明涉及一种移动通信系统中用于终端一致性测试的装置与方法。

背景技术

近年来，第三代移动通信一直是人们关注的热点，而第三代移动通信标准经过不断融合，逐渐演化为WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)、CDMA2000及TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division MultipleAccess)三大标准。以TD-SCDMA为例，随着TD-SCDMA产业的迅速发展，众多终端厂家的终端产品也由研发阶段逐渐进入到了集成测试阶段，终端产业链逐渐形成。但由于3G标准的复杂性，其中有很多不同的实现方法和标准中的可选项以及广泛的参数范围，根据以往WCDMA系统多年来难以兼容的经验教训，多厂商终端的一致性和互联互通性有可能是制约其产业化和商业运营的关键因素之一，因此终端的一致性测试尤为重要。

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。检验不同的待测设备是否能够满足一个统一的要求，从而在相同的外部条件下进行相同的动作，并且输出相同的结果。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，测试标准包括三部分：抽象测试集(ATS，Abstract Test Suite)、协议实现一致性说明(PICS)和协议实施附加信息(PIXIT)。其中，ATS是描述过程的文本，它提供测试项的规范；PICS是用来说明实施的要求，能力及可选项实施的情况；PIXIT是用来提供测试时必须标明的协议参数。

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。因此通过一个标准配置的试验环境，多厂家根据协议共同制定相应测试标准和方法，提供标准的、实用的一致性和互联互通性测试，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。

如图1、2所示，现有终端一致性系统采用的仪器为厂家专用的系统模拟器SS(System Simulator)，并按国际标准定义的测试要求用TTCN编写抽象测试集，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，抽象测试集编译后产生可执行测试集。TTCN是一种规范的标准化的测试描述语言(ISO/IEC9646-3)，全称是Treeand Tabular Combined Notation，即树表组合表述法。TTCN为CC、SM、MM、GMM、SMS、RRC、RLC、MAC、PDCP和BMC的测试设置测试流程，并通过RLC、MAC和PHY子层与被测用户终端(UE)通信，从而完成一致性测试。

对于终端一致性测试，一般须由专业的仪器仪表厂家开发专门的系统模拟器，但由于开发周期长，开发成本高，因此非常昂贵。新的移动通信标准在研发初期的相当长的一段时间内，由于缺乏相应的终端一致性测试设备，大大影响了对新用户终端一致性和互连互通性性能的客观评价。

发明内容

针对上述现有移动通信系统中终端一致性测试装置所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种成本低、方便实用易更新的移动通信系统中用于终端一致性测试的装置与方法。

本发明是这样实现的：一种移动通信系统中用于终端一致性测试的装置，包括有协议模拟器和基站，该协议模拟器包括有存储器、处理器和基站接口板，所述存储器存储有协议栈和可执行测试集，所述处理器可调用协议栈和可执行测试集以模拟无线网络控制器及核心网，该处理器通过基站接口板与基站连接，所述基站包括有与用户终端连接的无线接口。

该装置用于终端射频一致性测试时，还包括相关通用测试仪表，以在与终端建立连接后配合完成射频指标的测量。

其中，所述基站接口板采用异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)接口板，该异步传输模式接口板与第三代通信系统基站连接；对应地，所述处理器用来模拟第三代通信系统的无线网络控制器及核心网。或者，所述基站接口板采用脉码调制(Pulse Code Modulation，PCM)接口板，该脉码调制接口板与第二代通信系统基站连接；对应地，处理器用来模拟第二代通信系统的基站控制器及核心网。或同时采用该两种接口，测试时以完成终端在不同通信系统间的重选和切换。如在TD-SCDMA到GSM的重选和切换。

进一步地，所述无线接口包括物理层、数据链路层和网络层3个协议层；其中，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，网络层控制平面的最低层为无线资源管理子层，负责处理用户终端和无线接入网之间在网络层控制面的信令。

进一步地，所述可执行测试集根据国际标准定义而设定，具体包括射频测试用例、协议信令测试用例、通用集成电路卡(Universal Integrated Circuit Card，UICC)/通用用户识别模块卡(UNIVERSAL SUBSCRIBER IDENTITY MODULE，USIM)测试用例。

进一步地，所述协议模拟器包括诸如触摸屏的人机交互式输入、输出单元，以对协议栈及可执行测试集进行监视及相应控制。

一种移动通信系统中用于终端一致性测试的方法，包括以下步骤：建立测试模拟网：协议模拟器通过相应接口板同基站连接，协议模拟器通过相应的接口消息与基站交互，完成小区的建立、公共传输信道建立及系统消息的发送；待测试终端与基站、协议模拟器建立呼叫，并进行相关协议测试：待测试终端与基站、协议模拟器之间首先建立无线链路连接，然后建立非接入层的信令连接，对待测试终端进行签权认证，分配无线承载；在前述过程中，处理器触发测试用例，进行测试并记录结果；分析比较测试结果，完成相关参数分析。

当移动通信产品处在逐渐走向成熟的过渡期时，相应用于其终端一致性测试的系统模拟器及测试集的研发和成熟化相对滞后，且由于专用系统模拟器开发成本高，一般的终端厂商难以承受。本发明利用现有的协议模拟器和基站组合，使其能够完成终端一致性测试的功能，从而填补专用系统模拟器成熟之前的一段空白，实现多厂商终端的一致性和互联互通性测试，具有显著的低成本，具有相当积极的现实意义。

附图说明

图1是现有终端一致性测试装置的结构框图；

图2是图1的原理示意图；

图3为本发明的结构框图；

图4为本发明的详细结构示意图；

图5为本发明的原理示意图；

图6为本发明的用于射频测试中接收机性能测试的原理示意图；

图7为本发明测试流程图。

具体实施方式

如图3、4、5所示，本发明采用包含有Iub/Abis接口的协议模拟器来做为控制台，控制一台或多台经改进的基站，该协议模拟器是由一台高性能的计算机以及ATM和PCM接口板组成，其中计算机存储器中存储有测试脚本集，与高层协议栈一起完成无线网络控制器及核心网的模拟；为了配合协议模拟器完成对终端的控制，需对现有基站做一些改进，增加对一些原来基站所不支持的特定测试消息的支持。这些消息包括基站在激活小区后，通过小区重配置流程动态改变下行Dwpts和P-CCPCH的功率的消息的支持；物理层测试的消息的支持(如TPC指令在指定时刻开始始终保持在+1或-1，改变FPACH对应帧号和SYNC UL的码号等)；动态改变指定小区的频点消息的支持等等。Iub接口采用ATM模式，Abis接口采用PCM模式接口与基站连接，计算机中的CPU控制该Iub接口及Abis接口，以控制基站与终端通信，从而实现系统模拟器的功能来完成对终端的测试。在移动通信中，2G中GSM/GPRS/EDGE基站(BS)与基站控制器(BSC)的接口为Abis接口，而3G基站(Node B)与无线网络控制器(RNC)的接口为Iub接口。本发明3G移动通信系统的无线接口被划分为三个协议层：物理层(L1)、数据链路层(L2)和网络层(L3)。

物理层(PHY)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，它分为媒质接入控制子层(MAC)、无线链路控制子层(RLC)、分组数据汇聚协议子层(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。

本发明的协议模拟器可以模拟CC、SM、MM、GMM、SMS、RRC、RLC、MAC、PDCP和BMC的流程，从而仿真基站控制器或无线网络控制器及核心网，对基站进行控制，进而使基站与用户终端进行通信，完成用户终端一致性测试。本发明的协议模拟器(计算机)的存储器上还存储有可执行测试集，该可执行测试集是根据国际标准编写相应程序并编译产生。

本发明可执行测试集(ETS)包括有无线指标测试用例、协议信令测试用例以及UICC/USIM测试用例。完全可完成基本的国际标准测试要求。其中，无线指标测试用例(TS34.121(FDD)TS34.122(TDD))包括：

发射机测试，包括用户终端最大输出功率、频率容限、最小输出功率、占用带宽、邻道泄漏抑制比、杂散辐射、发射互调、矢量幅度误差(EVM)、峰值码域误差等；

接收机测试，包括参考灵敏度电平、最大输入电平、邻信道选择性、杂散辐射等；

接收机性能测试，包括静态传播条件下的解调、各种不同衰落条件下DCH解调性能要求等。

协议信令测试用例(TS34.123)：保证UE的信令、协议的一致性、规范化。这部分测试主要包括三个部分：3G网络的基本功能、电路域基本过程和分组域基本过程。

3G网络业务的基本功能：在UE的Idle模式基本操作对不同PLMN选择、小区选择；系统信息接收；RRC层功能等相关项目。

电路域基本过程：电路域基本过程包括位置更新和呼叫控制。其中位置更新包括IMSI附着周期性位置更新正常位置更新等。呼叫控制要求用户终端应支持呼叫的建立及释放过程，包括UE发起呼叫(MOC)、UE被呼(MTC)以及UE发起语音呼叫释放、数据呼叫及网络发起的语音呼叫释放等项目。

分组域基本过程：分组域基本过程包括移动性管理和会话管理。移动性管理主要有GPRS附着/分离和周期性路由区更新。会话管理UE发起的PDP上下文激活、UE发起的PDP上下文去激活、PS域，UE主叫、PS域，UE发起呼叫释放等项目。

UICC/USIM测试：UICC/USIM的测试方法和测试要求应遵照TS31.120及TS31.121中的相关内容，包括物理特性，电气特性和传输协议等。

本发明在进行射频测试时需借助通用射频测试仪表进行。如图6所示，在进行终端解调特性测试时，需使用信号源来产生加性高斯白噪声(AWGN)用来模拟临小区干扰。而协议模拟器用来与终端建立TS34.109标准中所定义的环回测试模式，从而统计误块率(BLER)，以评价终端的解调性能。本发明的测试过程是，协议模拟器发送接口消息，通过Iub接口控制基站，从而将标准的接口消息通过Uu口发送给终端；反向的，终端通过基站的Uu口将其要发送的消息返回给协议模拟器。以下对本发明信令处理流程详细说明之。

如图7所示，给出了本发明的一个典型测试消息流程，该流程是一个典型的MOC(移动台发起的呼叫)流程。

步骤1-10，协议模拟器首先与基站建立底层物理链路，然后在本发明的协议模拟器上执行小区建立测试用例。主要包括以下几个消息交互过程：

1)、小区建立(步骤1-2)：协议模拟器发送小区建立消息，基站响应小区建立成功。这时完成了基站上逻辑小区的建立过程。

2)、公共传输信道建立(步骤3-8)：协议模拟器发送公共传输信道建立消息，收到基站返回的公共传输信道建立响应消息后，协议模拟器发起AAL2(ATMAdaptation Layer 2)链路建立过程，完成ALCAP(接入链路控制应用协议)数据传输承载的建立过程。然后协议模拟器与基站完成节点和传输信道同步过程。

3)、系统消息更新(步骤9-10)：协议模拟器发送系统消息更新消息，将系统消息信息通过基站在空口发送。

协议模拟器通过一系列的Iub接口消息与基站进行交互，控制基站完成逻辑小区的建立过程，这时基站空口上就有了信号，协议模拟器可以与终端通过基站完成消息的交互。

步骤11-34，在终端成功驻留该小区之后，在协议模拟器上执行MOC流程测试用例。包括以下消息交互过程：

1)建立RRC连接：

步骤11，UE在取得下行同步后，向基站发送SYNC_UL，接收到基站回应的FPACH信息后，在RACH信道上向协议模拟器发送RRC Connection Request消息，发起RRC连接建立过程。

步骤12-17，协议模拟器接收到终端发送的RRC Request消息后，协议模拟器准备建立RRC连接，分配建立RRC连接所需要的资源，发送一条Radio Link SetupRequest消息给基站。基站配置相应的物理信道，在新的物理信道上准备接收终端消息，并给协议模拟器发送一条Radio Link Setup Response消息。协议模拟器通过ALCAP协议，建立Iub数据传输承载。Iub数据传输承载通过AAL2的绑定标识与DCH绑定在一起。建立Iub数据传输承载需要Node B确认。通过DownlinkSynchronisation和Uplink Synchronisation控制帧，基站与协议模拟器为Iub数据传输承载建立同步。

步骤18-19，协议模拟器在FACH信道上发送RRC Connection Setup消息给用户终端。用户终端在DCCH上发送RRC Connection Setup Complete消息给协议模拟器，RRC连接建立完成。

2)建立初始直传/上下行直传：

步骤20-23，终端在DCCH上给协议模拟器发送一条Initial Direct Transfer(CM Service Request)消息，以及UL Direct Transfer(Setup)消息，协议模拟器收到以上消息后，发送DL Direct Transfer(Call Proc)，以及DL Direct Transfer(Alerting)。

3)建立RAB：

步骤24-30，协议模拟器发送消息让基站准备建立DCH来承载RAB(Radio LinkReconfiguration Prepare)，基站配置资源并通知RNC准备完毕(Radio LinkReconfiguration Ready)；协议模拟器通过ALCAP协议建立Iub数据传输承载，并利用AAL2绑定标识将Iub数据传输承载绑定到DCH。基站和协议模拟器通过Downlink Synchronization和Uplink Synchronization DCH-FP帧为Iub数据传输承载建立同步关系。协议模拟器向基站发送NBAP消息Radio Link ReconfigurationCommit。

步骤31-32，协议模拟器向终端发送RRC消息Radio Bearer Setup，终端按照新的传输格式发送RRC消息Radio Bearer Setup Complete给协议模拟器。

测试用例的具体测试点是通过设定和改变协议模拟器所发送的一些消息的内容，来触发协议信令测试用例(TS34.123)中规定的一些测试用例的测试条件，从而完成一致性测试。为更好地理解本发明的工作原理，以下举例说明之。

例如测试用例10.1.2.1 Outgoing call/U0 null state/MM connection requested，初始的执行步骤同上述典型MOC流程，即完成步骤1-19后，测试点是检查终端是否能够发起步骤20的消息，及该消息内容是否符合协议规定。具体见下表。

一致性编号	10.1.2.1.1	用例名称	Outgoing call/U0 null state/MM connection requested
				定义	UE的呼叫控制实体要求MM子层发起建立一个MM连接
一致性要求	如果没有一个RR连接存在，那么MM子层的实体就要求RR子层建立一个RR连接，同时MM子层进入WAIT FOR RR CONNECTION(MM CONNECTION)状态。要求包含有一个建立原因和一条CM SERVICE REQUEST消息。参考：TS 24.008的5.2.1.1和4.5.1.1
				测试目的	验证当用户发起一个基本的呼叫时，UE通过第一条MM消息CM SERVICEREQUEST发起建立起一条MM连接，并且CM SERVICE REQUEST消息中的IE：CM service type为“Mobile originating call establishment or packet modeconnection establishment”或“Emergency call establishment”。
测试方法	初始条件
				1)系统模拟器：1个CELL，默认参数2)UE：有效的TMSI(TMSI1)；UE处于LUP完成之后的IDLE状态。
	测试步骤
				(1)UE发起一个正常的outgoing call。(对应完成图7步骤11-19流程)(2)UE发送CM SERVICE REQUEST消息给网络，检查收到的消息中包含的服务类型；(对应图7中的步骤20)
	测试要求	完成“测试步骤”的步骤(1)后，UE应该使用第一条MM消息CM SERVICEREQUEST发起建立一条MM连接，CM SERVICE REQUEST消息中的CMservice type为“Mobile originating call establishment or packet mode connectionestablishment”或“Emergency call establishment”。

本发明可同时采用Iub/Abis两种接口，以在测试过程中完成终端在不同系统间的重选和切换，如TD-SCDMA到GSM的重选和切换测试。同时可完成2G终端的测试。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1、一种移动通信系统中用于终端一致性测试的装置，其特征在于，该装置包括有协议模拟器和基站，该协议模拟器包括有存储器、处理器和基站接口板，所述存储器存储有协议栈和可执行测试集，所述处理器可调用协议栈和可执行测试集以模拟无线网络控制器及核心网，该处理器通过基站接口板与基站连接，所述基站包括有与用户终端连接的无线接口。

2、如权利要求1所述的移动通信系统中用于终端一致性测试的装置，其特征在于，该装置用于终端射频一致性测试时，还包括相关通用测试仪表，以配合完成射频指标的测量。

3、如权利要求1所述的移动通信系统中用于终端一致性测试的装置，其特征在于，所述基站接口板采用异步传输模式接口板，该异步传输模式接口板与第三代通信系统基站连接；对应地，所述处理器用来模拟第三代通信系统的无线网络控制器及核心网。

4、如权利要求1所述的移动通信系统中用于终端一致性测试的装置，其特征在于，所述基站接口板采用脉码调制接口板，该脉码调制接口板与第二代通信系统基站连接；对应地，处理器用来模拟第二代通信系统的基站控制器及核心网。

5、如权利要求1所述的移动通信系统中用于终端一致性测试的装置，其特征在于，所述基站接口板可同时采用异步传输模式和脉码调制两种接口板，以完成终端在不同通信系统间的重选和切换。

6、如权利要求1至5中任一权利要求所述的移动通信系统中用于终端一致性测试的装置，其特征在于，所述无线接口包括物理层、数据链路层和网络层3个协议层；其中，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，网络层控制平面的最低层为无线资源管理子层，负责处理用户终端和无线接入网之间在网络层控制面的信令。

7、如权利要求1至5中任一权利要求所述的移动通信系统中用于终端一致性测试的装置，其特征在于，所述可执行测试集根据国际标准定义编写和设定，具体包括射频测试用例、协议信令测试用例、通用集成电路卡/通用用户识别模块卡测试用例。

8、如权利要求1至5中任一权利要求所述的移动通信系统中用于终端一致性测试的装置，其特征在于，所述协议模拟器包括人机交互式输入、输出单元，以对协议栈及可执行测试集进行监视及控制。

9、一种移动通信系统中用于终端一致性测试的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)建立测试模拟网：协议模拟器通过相应接口板同基站连接，协议模拟器通过相应的接口消息与基站交互，完成小区的建立、公共传输信道建立及系统消息的发送；

(2)待测试终端与基站、协议模拟器建立呼叫，并进行相关协议测试：待测试终端与基站、协议模拟器之间首先建立无线链路连接，然后建立非接入层的信令连接，对待测试终端进行签权认证，分配无线承载；在前述过程中，处理器触发测试用例，进行测试并记录结果；

(3)分析比较测试结果，完成相关参数分析。

10、如权利要求9所述的移动通信系统中用于终端一致性测试的方法，其特征在于，所述步骤(2)触发的测试用例包括射频测试用例、协议信令测试用例、通用集成电路卡/通用用户识别模块卡测试用例。

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