摘 要： 主要研究了輔小區(qū)激活與去激活的條件和過程,，針對(duì)UE業(yè)務(wù)量大小對(duì)輔小區(qū)激活與去激活過程的影響設(shè)計(jì)了相應(yīng)的自動(dòng)化測(cè)試方案和測(cè)試用例,，并對(duì)測(cè)試用例的執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行了分析,。
關(guān)鍵詞： 載波聚合,；輔小區(qū),；激活；去激活
0 引言
隨著4G牌照的下發(fā),，LTE系統(tǒng)大規(guī)模部署,，LTE-Advanced系統(tǒng)也逐漸開始進(jìn)入商用階段。LTE-Advanced系統(tǒng)是LTE系統(tǒng)的演進(jìn)系統(tǒng),，為了提高系統(tǒng)的整體性能,，LTE-Advanced系統(tǒng)引入了包括載波聚合技術(shù)在內(nèi)的多種新的關(guān)鍵技術(shù)。通過使用載波聚合技術(shù)可以將多個(gè)連續(xù)或離散的LTE系統(tǒng)載波擴(kuò)展成一個(gè)能夠滿足LTE-Advanced系統(tǒng)需求的載波,。近年來,，載波聚合技術(shù)得到了快速發(fā)展，聚合的載波數(shù)量和類型也在不斷變化,。韓國SK電信于2013年首次將載波聚合技術(shù)用于商用,，并于2014年成功演示了三載波聚合[1]，中國電信也于2014年9月成功演示了FDD系統(tǒng)與TDD系統(tǒng)間的載波聚合,。無線頻譜資源的稀缺使得載波聚合技術(shù)成為運(yùn)營商面向未來的必然選擇,。
載波聚合過程中，用戶設(shè)備（User Equipment,，UE）可以通過多個(gè)小區(qū)發(fā)送和接收數(shù)據(jù),，其中包含一個(gè)或多個(gè)輔小區(qū)。輔小區(qū)主要負(fù)責(zé)為數(shù)據(jù)傳輸提供額外的無線資源,，它們可以處于激活或去激活狀態(tài)[2],。演進(jìn)型Node B（Evolved Node B，ENodeB）可以根據(jù)實(shí)際情況使輔小區(qū)處于激活或去激活狀態(tài)從而有效利用系統(tǒng)的無線資源,，同時(shí)也可以在一定程度上減少該UE的功耗,。
本文主要對(duì)輔小區(qū)激活與去激活的條件和過程進(jìn)行研究，針對(duì)UE業(yè)務(wù)量大小對(duì)輔小區(qū)激活與去激活過程的影響設(shè)計(jì)相應(yīng)的自動(dòng)化測(cè)試方案與測(cè)試用例,，并對(duì)測(cè)試用例的執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行分析,。
1 輔小區(qū)激活與去激活
1.1 輔小區(qū)激活與去激活
載波聚合是UE級(jí)的概念。對(duì)同一個(gè)eNodeB下的不同UE來說,，它們的輔小區(qū)集合可能是不同的,。輔小區(qū)可以處于激活或去激活狀態(tài),，且輔小區(qū)之間的狀態(tài)相互獨(dú)立。處于激活狀態(tài)的輔小區(qū)參與數(shù)據(jù)傳輸,，UE會(huì)通過該輔小區(qū)收發(fā)數(shù)據(jù),，但由于PUCCH資源較少，所有來自輔小區(qū)的下行反饋,，包括下行HARQ反饋都只能通過主小區(qū)的PUCCH來傳輸[3],。處于去激活狀態(tài)的輔小區(qū)不參與數(shù)據(jù)傳輸，UE只對(duì)其進(jìn)行必要的簡單測(cè)量[4],。
當(dāng)ENodeB為UE添加輔小區(qū)時(shí),，該輔小區(qū)默認(rèn)處于去激活狀態(tài)。隨后,，ENodeB可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)輔小區(qū)的狀態(tài)進(jìn)行管理從而使系統(tǒng)的無線資源能夠得到更有效的利用,，提高系統(tǒng)的吞吐量。例如,，ENodeB可以暫時(shí)使UE的某個(gè)輔小區(qū)處于去激活狀態(tài),，減少無線資源的消耗，并且能夠在UE需要時(shí)迅速將該輔小區(qū)恢復(fù)到激活狀態(tài)從而提高數(shù)據(jù)傳輸速率,。當(dāng)輔小區(qū)處于激活狀態(tài)時(shí)會(huì)消耗UE更多的電量[5],，因此，適當(dāng)?shù)厥馆o小區(qū)處于去激活狀態(tài)也可以在一定程度上節(jié)約UE的功耗,，有利于延長UE的使用時(shí)間[6],。
輔小區(qū)的激活過程基于MAC控制消息，去激活過程可以基于MAC控制消息,，也可以基于去激活定時(shí)器[6],。
當(dāng)UE在序號(hào)為n的子幀收到激活命令時(shí)，對(duì)應(yīng)的操作將在序號(hào)為n+8的子幀啟動(dòng),。當(dāng)UE在序號(hào)為n的子幀收到去激活命令或某個(gè)SCell的去激活定時(shí)器超時(shí),，除了某些測(cè)試上報(bào)操作外，其他操作必須在序號(hào)為n+8的子幀前完成[7],。
1.2 MAC控制消息機(jī)制
基于MAC控制消息的輔小區(qū)激活與去激活過程是由ENodeB控制的,。ENodeB通常會(huì)根據(jù)輔小區(qū)的無線信道質(zhì)量和UE的業(yè)務(wù)量來管理輔小區(qū)的狀態(tài)。例如,，當(dāng)某個(gè)輔小區(qū)的無線信道質(zhì)量較好且UE的業(yè)務(wù)量較大時(shí)，ENodeB會(huì)通過MAC控制消息來使該輔小區(qū)處于激活狀態(tài),，提高數(shù)據(jù)傳輸速率,，而當(dāng)輔小區(qū)的無線信道質(zhì)量較差或UE業(yè)務(wù)量較小時(shí)，ENodeB會(huì)通過MAC控制消息來使該輔小區(qū)處于去激活狀態(tài),，節(jié)約系統(tǒng)無線資源,。
用于輔小區(qū)激活與去激活的MAC控制消息的長度固定為8 bit,，如圖1所示，其中包含7個(gè)C域和1個(gè)R域,。在輔小區(qū)的配置過程中,，系統(tǒng)會(huì)為不同輔小區(qū)分配相應(yīng)的索引值[8]，MAC控制消息中的C域用來表示對(duì)應(yīng)輔小區(qū)的激活或去激活狀態(tài),，例如,，當(dāng)C1的值設(shè)置為1時(shí)，表示索引值為1的輔小區(qū)被激活,；當(dāng)C2的值設(shè)置為1時(shí),；表示索引值為2的輔小區(qū)被激活；而當(dāng)C1的值設(shè)置為0時(shí),，表示索引值為1的輔小區(qū)被去激活[6,，9]。MAC控制消息中的R域用作保留位,，其值通常設(shè)置為0,。
當(dāng)UE收到ENodeB發(fā)來的相關(guān)MAC控制消息后需要向ENodeB發(fā)送對(duì)應(yīng)的確認(rèn)消息。
1.3 去激活定時(shí)器機(jī)制
基于去激活定時(shí)器的輔小區(qū)去激活過程是由UE主動(dòng)執(zhí)行的,。在輔小區(qū)的配置過程中,，系統(tǒng)會(huì)通過RRC重配置消息將去激活定時(shí)器的值告知UE。UE的每個(gè)輔小區(qū)都對(duì)應(yīng)有一個(gè)獨(dú)立的去激活定時(shí)器,，且對(duì)于特定的UE來說,，其所有輔小區(qū)對(duì)應(yīng)的去激活定時(shí)器的值都是相同的[6]。
如果在去激活定時(shí)器指定的時(shí)間段內(nèi),，UE在某個(gè)輔小區(qū)上沒有收到物理下行控制信道（Physical Downlink Control Channel,，PDCCH）消息或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，則主動(dòng)將對(duì)應(yīng)的輔小區(qū)去激活,，這也是UE主動(dòng)將某個(gè)輔小區(qū)去激活的唯一方式,。但是如果某個(gè)UE的去激活定時(shí)器的值被配置成“infinity”，則表示不允許該UE主動(dòng)將某個(gè)輔小區(qū)去激活,，在這種情況下,，輔小區(qū)的去激活過程只能通過MAC控制消息來觸發(fā)。
2 自動(dòng)化測(cè)試方案的設(shè)計(jì)
2.1 測(cè)試目的
本次測(cè)試的目的是檢查當(dāng)輔小區(qū)的無線信道質(zhì)量較好時(shí),，ENodeB是否能夠根據(jù)UE的業(yè)務(wù)量通過MAC控制消息來動(dòng)態(tài)地激活與去激活UE的輔小區(qū),。
2.2 測(cè)試方案設(shè)計(jì)
當(dāng)ENodeB收到UE對(duì)相關(guān)MAC控制消息的確認(rèn)時(shí)，會(huì)在運(yùn)行日志文件中記錄相關(guān)信息,。為了能夠自動(dòng)檢查相關(guān)輔小區(qū)的激活與去激活過程是否發(fā)生,，本次測(cè)試采用了分析ENodeB運(yùn)行日志文件的方式，通過匹配日志文件中的關(guān)鍵字段來判斷相關(guān)過程是否發(fā)生,。相關(guān)測(cè)試流程如圖2所示,。
整個(gè)測(cè)試流程如下：
?。?）調(diào)整輔小區(qū)的無線信道質(zhì)量，使其處于相對(duì)較好的情況,；
?。?）使UE接入到網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)置狀態(tài)變量的值為0,；
?。?）發(fā)送速率相對(duì)較小的數(shù)據(jù)，并同時(shí)收集該階段ENodeB的運(yùn)行日志,；
?。?）對(duì)收集到的日志文件進(jìn)行關(guān)鍵字匹配，判斷是否發(fā)生了輔小區(qū)激活過程,，若沒有發(fā)生,，說明輔小區(qū)仍處于去激活狀態(tài)，否則設(shè)置狀態(tài)變量的值為1并跳轉(zhuǎn)到步驟（9）,；
?。?）發(fā)送速率相對(duì)較大的數(shù)據(jù)，并同時(shí)收集該階段ENodeB的運(yùn)行日志,；
?。?）對(duì)收集到的日志文件進(jìn)行關(guān)鍵字匹配，判斷是否發(fā)生了輔小區(qū)激活過程,，若發(fā)生了該過程,，說明輔小區(qū)處于激活狀態(tài)，否則設(shè)置狀態(tài)變量的值為1并跳轉(zhuǎn)到步驟（9）,；
?。?）發(fā)送速率相對(duì)較小的數(shù)據(jù)，并同時(shí)收集該階段ENodeB的運(yùn)行日志,；
?。?）對(duì)收集到的日志文件進(jìn)行關(guān)鍵字匹配，判斷是否發(fā)生了輔小區(qū)去激活過程,，若發(fā)生了該過程,，說明輔小區(qū)處于去激活狀態(tài)，否則設(shè)置狀態(tài)變量的值為1,；
?。?）使UE離開網(wǎng)絡(luò)；
?。?0）根據(jù)狀態(tài)變量的值判斷測(cè)試結(jié)果,，若狀態(tài)變量的值為0，則測(cè)試用例執(zhí)行結(jié)果為PASS,，說明ENodeB能夠根據(jù)UE的業(yè)務(wù)量來激活或去激活UE的輔小區(qū),；若狀態(tài)變量的值為1，則測(cè)試用例執(zhí)行結(jié)果為FAIL,，說明ENodeB在根據(jù)UE的業(yè)務(wù)量來激活或去激活UE的輔小區(qū)方面存在問題,。
3 測(cè)試用例的實(shí)現(xiàn)與結(jié)果分析
3.1 測(cè)試用例的實(shí)現(xiàn)
本次測(cè)試使用的自動(dòng)化測(cè)試工具是EasyTest，它是阿爾卡特朗訊開發(fā)的一款自動(dòng)化測(cè)試用例開發(fā)與執(zhí)行環(huán)境,。
測(cè)試前,，通過修改eNodeB的配置文件確保UE的去激活定時(shí)器的值為“infinity”。在測(cè)試過程中,，利用安全外殼（Secure Shell,，SSH）協(xié)議遠(yuǎn)程登錄到相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)器，并調(diào)用發(fā)包工具來發(fā)送數(shù)據(jù)包,，通過改變發(fā)送的數(shù)據(jù)量來創(chuàng)造輔小區(qū)激活與去激活條件,。在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)，需要同步收集該階段ENodeB的相關(guān)運(yùn)行日志,，并通過匹配關(guān)鍵字段來判斷基于MAC控制消息的輔小區(qū)激活與去激活過程是否發(fā)生,。最后，根據(jù)狀態(tài)變量的值判斷測(cè)試用例的最終執(zhí)行結(jié)果,。
具體表示輔小區(qū)激活與去激活過程的字段通常依賴于ENodeB軟件的具體實(shí)現(xiàn),。在本次測(cè)試過程中，表示激活過程發(fā)生的關(guān)鍵字段設(shè)定為“UECaState 3”,，表示去激活過程發(fā)生的關(guān)鍵字段設(shè)定為“UECaState 1”,。
3.2 測(cè)試用例執(zhí)行結(jié)果分析
測(cè)試用例成功實(shí)現(xiàn)后，需要在測(cè)試環(huán)境中執(zhí)行,。在測(cè)試用例執(zhí)行過程中,，通過觀察UE監(jiān)控軟件，可以幫助確認(rèn)輔小區(qū)激活或去激活過程是否與用例中的設(shè)計(jì)保持一致,。
從圖3可以看出,，當(dāng)UE業(yè)務(wù)量較小時(shí)，輔小區(qū)沒有參與數(shù)據(jù)傳輸,，此時(shí)輔小區(qū)處于去激活狀態(tài),。
從圖4可以看出，當(dāng)UE業(yè)務(wù)量變大時(shí),，輔小區(qū)開始參與數(shù)據(jù)傳輸,，此時(shí)輔小區(qū)處于激活狀態(tài)。
從圖5可以看出,，當(dāng)UE業(yè)務(wù)量再次變小時(shí),，輔小區(qū)不再參與數(shù)據(jù)傳輸，此時(shí)輔小區(qū)又回到去激活狀態(tài),。
針對(duì)同一個(gè)軟件版本,，自動(dòng)化測(cè)試用例的執(zhí)行結(jié)果應(yīng)與手動(dòng)測(cè)試用例的執(zhí)行結(jié)果保持一致,。在自動(dòng)化測(cè)試用例真正用于測(cè)試之前，應(yīng)在相關(guān)軟件版本上執(zhí)行若干次,，使用的軟件版本最好能夠覆蓋功能正常和存在軟件缺陷的版本,，并對(duì)比手動(dòng)測(cè)試結(jié)果，確保該自動(dòng)化測(cè)試用例的實(shí)現(xiàn)正確有效,。
圖6顯示的是在功能正常的軟件版本上執(zhí)行該測(cè)試用例20次所得到的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,，其中19次執(zhí)行成功，1次執(zhí)行失敗,。經(jīng)分析,，測(cè)試用例執(zhí)行失敗的原因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中防火墻的相關(guān)設(shè)置導(dǎo)致調(diào)用發(fā)包工具發(fā)送數(shù)據(jù)包的命令沒能正確傳輸給相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)器，從而無法觸發(fā)輔小區(qū)的激活與去激活過程,。
4 結(jié)論
在載波聚合過程中,，ENodeB可以靈活地根據(jù)實(shí)際情況使輔小區(qū)處于激活或去激活狀態(tài)，這不僅可以使系統(tǒng)的無線資源得到更有效的利用,，還可以在一定程度上節(jié)約UE的功耗,。本文在研究輔小區(qū)激活與去激活的條件和過程的基礎(chǔ)上，針對(duì)UE業(yè)務(wù)量大小對(duì)輔小區(qū)激活與去激活的影響進(jìn)行了自動(dòng)化測(cè)試方案和用例的設(shè)計(jì),，并通過執(zhí)行測(cè)試用例驗(yàn)證了測(cè)試用例的實(shí)現(xiàn)是成功的,。
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