基于TTCN-3的RRM小區重選過程一致性測試*

董宏成，張 寧，李小文

（重慶郵電大學重慶市移動通信技術重點實驗室 重慶400065）

1 引言

目前3GPP（第三代合作伙伴計劃）在TD-LTE終端測試規范的標準化工作已經完成。基于各版本規范，終端一致性測試和TTCN(testing and test control notation)測試代碼編輯工作也陸續展開，進一步推動了終端認證和互操作測試的開展，加快了產業化的進程[1]。而一致性測試的完善程度標志著TD-LTE產業的成熟度，這也是業內正在關注的焦點。

RRM是無線網絡及終端的關鍵功能，其正確的功能實現對終端設備性能、用戶體驗及網絡質量至關重要[2]。由于市場上還沒有專用的TD-LTE RRM一致性測試儀表，本文根據正在實驗室研發的此項目，設計基于TTCN-3的RRM一致性測試整體架構。將同頻小區重選過程[3]作為切入點，設計測試流程，編寫TTCN-3測試套，并將其生成的GFT圖和測試報告與協議規范進行對照，完成RRM中同頻小區重選過程的一致性測試。

2 基于TTCN-3的RRM一致性測試整體設計

2.1 TTCN-3簡介

TTCN-3是由ETSI(Eur opean Telecommunication Standards Institute，歐洲電信標準協會)發布的一個國際標準，并且是一種抽象測試描述語言[4]。TTCN-3核心語言除了包含一般高級語言特性外，還包括一系列測試的專用語言結構和語言對象，如并行測試組件、編解碼模塊、測試匹配機制和測試判決等。TTCN-3的核心語言形式可以與其GFT相互轉化，其中GFT圖以一種更加簡單、直觀的圖形表示方式來描述TTCN-3的行為。

作為新一代的協議和軟件測試標準，TTCN-3用于描述在多種通信端口上的各種響應系統測試，典型應用于協議測試、模塊測試、服務測試以及基于平臺的CORAB(common object request broker architecture，公用對象請求調度體系結構)測試等[5]。TTCN-3逐漸成為一種成熟的測試語言，受到很多測試人員的青睞，并將其視為實現高效、低成本測試的關鍵因素[6]。

2.2 RRM一致性測試簡介

RRM一致性測試主要觀察待測終端在RRM性能方面的能力是否與標準中規定的能力一致[7]，依據協議3GPP 36.521-3，其技術要求協議是3GPP 36.133。TD-LTE終端RRM一致性測試項目分為5部分：空閑態的移動性管理、連接態的移動性管理、RRC的連接控制、傳輸時間特性和測量性能。與UMTS RRM測試相比，主要增加了不同接入技 術 之 間，即 與UTRAN、GSM、CDMA HRPD、cdma2000 1x、E-UTRA的FDD/TDD兩種模式的互操作，如重選、切換、信道測量等內容。

2.3 測試系統整體架構

在德國Testing Tech公司推出的TTworkbench平臺的基礎上，對基于TTCN-3的TD-LTE RRM一致性測試中底層支撐平臺進行設計，設計的架構如圖1所示。通過此平臺，用戶只需利用TTCN-3語言編寫抽象測試套，進行對應編解碼規則和被測系統適配器的配置，然后編譯抽象測試套生成可執行測試套，即可對終端進行測試。

其中主要模塊的功能如下。

·TTCN-3抽象測試套的編輯：即TTworkbench中的TTCN-3編輯環境，提供了多種輔助功能，如及時查錯和編寫建議等簡化測試套的編寫和編譯過程。

·TTCN-3執行環境：負責TTCN-3抽象測試套的加載和執行，并收集執行過程中的數據，為用戶判斷執行過程中是否存在異常提供可用信息。

·編碼/解碼器：完成測試數據的編解碼工作，為TTCN-3的執行環境中定義的類型和底層傳輸的PDU（協議數據單元）之間提供轉換。

·被測系統適配器：包括TD-LTE協議通信接口實現和RRM參考實現，使TTCN-3測試系統和被測TD-LTE系統之間正常通信，以成功完成整個測試過程。

3 RRM中同頻小區重選測試設計

3.1 小區重選過程

小區重選是終端移動性能的重要指標。LTE系統中空閑狀態下的移動性管理由終端控制，當終端駐留到服務小區后即可根據測量規則對服務小區、同頻鄰區、異頻鄰區、異系統鄰區進行測量，根據測量結果和網絡配置的參數，按照評估準則評估服務小區和鄰區的服務質量，當終端駐留到當前服務小區滿1 s時，如發現鄰區可以提供質量更好的服務且終端對該鄰區具有接入權限時，即可觸發小區重選，以此保證終端始終能獲得質量最好的服務。

在此，需要引入小區重選的R準則，用于同頻小區重選的判決標準。R準則是指UE計算出服務小區和所有備選小區的R值，并按照R值大小進行排序，排在第一位的小區將被認為是最優小區。R值算法如下：

其中，Rs和Rn分別代表服務小區和同頻鄰小區的R值。其他參數說明見表1。

表1 R準則參數說明

根據R值計算結果，若某同頻鄰小區Rn大于服務小區Rs，并且持續時間達到TreselectionRAT，即小區重選定時器值，并且UE已在當前小區至少駐留1 s，則UE開始向該鄰小區發起隨機接入并駐留。

3.2 測試流程設計

同頻小區重選的測試是驗證當前小區和目標小區在同一載頻上時，UE能否搜索和測量鄰小區并依照R準則判斷是否滿足同頻小區重選要求的測試方法。測試中需要一個服務小區和一個同頻鄰小區，分別稱之為小區1和小區2，使UE能在同一個E-UTRA TDD載頻上監測相鄰小區，并在合適的條件下開始在PRACH（物理隨機接入信道）上向小區2發送前導，完成同頻小區重選，其測試流程如圖2所示。

首先，確定UE處于2A狀態，2A狀態是UE開機之后從空狀態進入空閑狀態的測試模式。與正常模式不同的是，測試模式中UE收到網絡端的業務資源后會原樣返回，因此通過模擬網絡端的匹配機制達到測試的目的。然后根據3GPP標準制定的參數值對小區1和小區2進行功率設置，使目標小區滿足同頻小區重選的R準則并完成重選。最后計算重選時延，以判斷是否滿足測試要求并給出判決結果。其中小區重選時延的計算是測試判決的關鍵因素，分為以下兩種情況。

（1）UE重選到一個未知小區的時延

（2）UE重選到一個已知小區的時延

Tdetect，E-UTRAN_Intra是評估一個未知同頻小區是否滿足小區重選標準的最大時延；Tevaluate，E-UTRAN_Intra是評估一個已知同頻小區是否滿足小區重選標準的最大時延；TSI-EUTRA是從一個E-UTRAN小區完全接收系統消息的最大時延。

3.3 抽象測試套的設計

根據被測實體在不同時刻執行的不同功能，分別設計相應的測試套。在此對TD-LTE終端RRM中同頻小區重選過程進行測試，則測試系統需要對TD-LTE網絡端進行模擬。具體設計步驟如下。

（1）基于TTCN-3核心語言定義消息中數據的類型包括發送消息和期望接收的消息。

（2）根據自定義的數據類型，定義測試數據模板描述發送消息內容和期望得到的結果。

（3）構建測試系統和被測終端進行通信的端口和組件類型，并自定義其名稱，以便雙方正常通信。

（4）根據測試目的及測試中雙方的交互過程，編寫測試用例。

4 測試結果

4.1 測試實現

將TTworkbench平臺中的TTthree作為編譯器，將TTCN-3抽象測試套編譯并打包為可執行的擴展名為.jar的文件。然后需要編解碼器完成測試消息的編碼和解碼，被測系統適配器進行測試執行的控制并完成測試事件記錄。同時，將TTCN-3核心語言編寫的關鍵測試用例通過TTworkbench自動生成GFT圖，如圖3所示。由觀察可知，同頻小區重選測試例的實現完全符合RRM一致性測試協議規范（3GPP 36.521-3）。

4.2 結果分析

在基于TTworkbench平臺的TTman運行環境下控制及分析測試結果，生成測試報告如圖4所示。每個測試例的判決結果有5種：通過（pass）、失敗（fail）、不確定（inconclusive）、出錯（error）和其他（none）。對于同頻小區重選過程，成功執行了55個測試例，其中通過的個數為50，失敗的個數為5，其他判決結果為0。計算通過率為90.91%，滿足RRM一致性測試的置信度要求，表明此TD-LTE終端RRM中的同頻小區重選功能運行正常，成功通過了一致性測試。類似地，此方案可擴展到RRM中其他功能的驗證，以完成TD-LTE終端全部RRM功能實現的一致性測試。

5 結束語

終端RRM一致性測試是研發終端產品的一個重要階段，測試理論和方法的研究一直是國內外學術界備受關注的研究領域。本文在介紹TTCN-3和RRM一致性測試的基礎上，構建了RRM一致性測試整體架構，并通過設計和執行TTCN-3測試套，對終端RRM中同頻小區重選過程進行了一致性測試。該方法操作簡單、易擴展、實用性和可重用性強，填補了目前市場上TD-LTE系統RRM一致性測試技術的空缺，為未來相關測試儀表的商用化提供了關鍵的技術支持。但在測試套的設計和運行過程中也發現了一些不足，如運行時接口和適配層方面還有待改進和完善，這也是下一步研究的重點。

1 Shen Y,Luo T,Win M Z.Neighboring cell search for LTE systems.IEEE Transactions on Wireless Communications,2012,11（3）:908～919

2 3GPP TS 36.521-3.Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）Radio Resource Management（RRM）Conformance Testing（Release 10）,2012

3 馮川,李小文.LTE終端小區選擇方案設計及實現.電訊技術,2010,50（3）:81～84

4 ETSI ES 201 873-1.The Testing and Test Control Notation Version 3（TTCN-3）,TTCN-3 Core Language（Release 4）,2012

5 孫晶，尚星星,趙會群等.基于TTCN-3底層協議測試方法研究.計算機應用研究,2010,27（11）:4165～4181

6 詹寶容，庾錫昌.基于TTCN-3的移動業務測試平臺的設計.計算機工程與設計，2011，32（6）：1893～1897

7 段修文，張德民，李小文.LTE系統確認模式的設計與一致性測試。計算機應用研究，2011,28（12）：4708～4710