《電子技術(shù)應(yīng)用》
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TTCN-3在RRC協(xié)議一致性測(cè)試中的應(yīng)用
來(lái)源:電子技術(shù)應(yīng)用2013年第7期
董宏成,, 張 寧,, 李小文
重慶郵電大學(xué) 重慶市移動(dòng)通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶 400065
摘要: 設(shè)計(jì)了一種通過(guò)開(kāi)發(fā)測(cè)試和測(cè)試控制表示法版本3(TTCN-3)抽象測(cè)試套進(jìn)行測(cè)試的新方法。利用德國(guó)Testing tech公司開(kāi)發(fā)的TTworkbench平臺(tái)運(yùn)行TTCN-3測(cè)試套,,自動(dòng)生成圖形表示格式(GFT),,有效驗(yàn)證了RRC層功能實(shí)現(xiàn)的一致性,。目前該方案已成功應(yīng)用于LTE系統(tǒng)TTCN擴(kuò)展測(cè)試集儀表的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中。
中圖分類號(hào): TN929.5
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
文章編號(hào): 0258-7998(2013)07-0117-04
TTCN-3 applies in protocol conformance testing of RRC
Dong Hongcheng, Zhang Ning, Li Xiaowen
Chongqing Key Lab of Mobile Communications, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065,, China
Abstract: A new testing method is designed by implementing Testing and Test Control Notation Version 3(TTCN-3) abstract test suit. Furthermore, the test suit is operated on the TTworkbench developed by German Testing tech. It also generates graphical presentation format(GFT) to check the protocol conformance of RRC functions. The scheme has been successfully applied in the project development of TTCN extended test set instrument in LTE system.
Key words : TTCN-3; LTE; RRC; protocol conformance testing; GFT

    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,?;诟靼姹疽?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(kāi),進(jìn)一步推動(dòng)終端認(rèn)證和互操作測(cè)試的開(kāi)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(kāi)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(lái)自網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的無(wú)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(wú)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(guò)程
    在RRC連接狀態(tài)下,當(dāng)檢測(cè)到無(wú)線鏈路失敗,、切換失敗,、從E-UTRAN的移動(dòng)性失敗、接收到來(lái)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(guò)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(lái)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(wú)線承載保持被暫時(shí)擱置狀態(tài)時(shí),SRB1運(yùn)作重新開(kāi)始,。如果AS安全性還沒(méi)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(yǔ)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(yǔ)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(yǔ)言除了包含一般高級(jí)語(yǔ)言特性外,,還包括一系列測(cè)試的專用語(yǔ)言結(jié)構(gòu)和語(yǔ)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(yǔ)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(lái)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(yǔ)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(guò)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(guò)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(yǔ)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(yǔ)言的圖形化測(cè)試開(kāi)發(fā)環(huán)境和執(zhí)行環(huán)境,包括測(cè)試過(guò)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(kāi)發(fā)環(huán)境,包括核心語(yǔ)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(jiàn)圖2。通過(guò)此平臺(tái),,用戶只需利用TTCN-3語(yǔ)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(yǔ)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(guò)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(guò)程中的數(shù)據(jù),,為用戶判斷執(zhí)行過(guò)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(kāi)始在目標(biāo)小區(qū)進(jìn)行RRC連接重建過(guò)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(méi)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(kāi)發(fā)工作需依據(jù)TTCN-3語(yǔ)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(guò)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(yǔ)言編寫的關(guān)鍵測(cè)試用例通過(guò)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(guò)設(shè)計(jì)和執(zhí)行TTCN-3測(cè)試套對(duì)RRC連接重建過(guò)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(lái)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(guò)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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