TD-LTE終端USIM/ME接口一致性測試技術及系統研究

王黎媛 中國信息通信研究院泰爾終端實驗室助理工程師

李瑋 中國信息通信研究院泰爾終端實驗室助理工程師

TD-LTE終端USIM/ME接口一致性測試技術及系統研究

王黎媛 中國信息通信研究院泰爾終端實驗室助理工程師

李瑋 中國信息通信研究院泰爾終端實驗室助理工程師

對TD-LTE終端USIM/ME接口一致性測試進行了介紹，闡述了測試系統的架構以及具體的測試內容和方法，并對目前常見的測試問題進行了總結和分析。

TD-LTE USIM/ME 一致性測試

1 引言

TD-LTE終端的USIM卡存儲著用戶最基本、最敏感的信息，它通過USIM/ME接口和網絡交互，故此USIM/ME接口是用戶側與網絡側交互的最直接平臺，其信息的準確、高效傳輸在整個通信系統中具有十分重要的作用。

本文主要針對TD-LTE終端USIM/ME接口一致性測試做一總結和分享。

2 USIM/ME接口一致性測試介紹

LTE終端USIM/ME接口一致性測試系統所依據的標準分為兩類，即技術要求（YD/T-1762系列）和測試方法（YD/T-1763系列）。其中，LTE機卡接口電氣特性部分參考3G的標準，技術內容和測試方法無變化。支持LTE的USIM和USAT特性目前處于標準報批稿狀態，已上報還沒有標準批號。技術要求說明各種相關過程的原理，測試方法說明具體測試例的操作步驟和測試目的、判定要求等，相同技術方面的技術要求和測試方法應配套參照。每個標準之下列出了對應的國際標準，國際標準中部分內容較行業標準更為詳細，在系統實現過程中就有很多細節參考了國際標準。

LTE終端機卡接口技術內容如圖1所示，分為3個模塊。

從圖1可見，UICC物理電氣邏輯特性，支持LTE的USIM應用特性，支持LTE的USAT特性。以下針對本文涉及的物理電器邏輯特性和支持LTE的USIM應用特性進行詳細介紹。

圖1 LTE終端機卡接口技術內容

物理電氣邏輯特性主要是對USIM/ME接口各觸點的物理電氣特性和初始通信建立階段、傳輸協議等進行測試。

USIM應用特性定義了支持LTE的通用集成電路卡（UICC）與終端間Cu接口的USIM應用特性的技術要求，包括USIM應用相關的文件結構和內容，和終端、USIM應支持的應用協議、安全特性和USIM命令。

3 USIM/ME接口一致性測試系統的設計實現

測試系統由支持LTEUSIM應用的卡模擬器、網絡模擬器（LTE、GSM、3G網絡）組成。

終端（或UE）在本部分中若非特殊聲明應表示LTE終端，可以是TDD終端，也可以是FDD終端。網絡設備提供測試所需2G/3G和LTE網絡系統環境。

圖2所示LTE終端機卡接口結構圖適用于對終端Cu接口的檢測。終端直接對USIM模擬器進行操作，在操作過程中，USIM卡模擬器監視Cu接口的信號和數據流，終端對USIM卡的數據讀寫操作結果可以通過USIM卡模擬器來確認接口上的各種操作過程是否正確。USIM卡模擬器提供各測試項所需的USIM卡中的測試數據文件，模擬USIM卡各種正常和異常的操作過程、信號或數據輸出。網絡模擬器由于CMW500對TD-SCDMA的支持尚不完善，故選擇變成界面交熟悉、開發環境更開放的Anristsu：MD8475網絡模擬器實現2G/3G網絡模擬和部分測試例中LTE網絡環境的模擬，實現多制式優先選網測試的開發，筆者主要工作也是在MD8475儀表硬件和開發環境基礎上，實現2G/3G和LTE等網絡制式腳本的開發。

圖2 LTE終端卡接口測試環境

卡接口測試系統測試內容，其測試例腳本開發都必須先分析標準中的測試過程語言描述和判定要求、系統配置、注意事項等，然后根據分析轉換成信令流程圖（標志出判定點），以使后續的腳本開發和調試更加清晰簡單，然后在卡模擬器上編寫測試腳本，實現標準要求的網絡參數配置、卡參數配置，完成最終判定并給出顯示結果。

對于上文分析的測試內容，物理電氣邏輯特性基本都是單表（卡模擬器）即可完成測試，無需與網絡交互，故只需配置卡模擬器參數；其他LTEUSIM應用特性則還需開發多個制式網絡側配置腳本并給出網絡側參數更新的判定。

4 典型測試例開發過程

典型測試例開發著重在優先選網和雙網絡，即多模式、多網絡環境下終端優先系統開發。開發難點主要有以下3個方面：

（1）網絡參數配置要與標準一致，卡與網絡模擬器鑒權參數要保持匹配，以保證終端正常完成鑒權加密流程。

（2）多個判定都要遍歷，終端與兩個網絡模擬的交互狀態都要記錄并給出綜合判定。

（3）Attach Accept中GUTI參數有誤，導致EFEPSLOCI更新錯誤。

以典型測試例編號對應標準中的7.2.6——UE識別用戶控制PLMN選擇器列表中ACT優先級——UTRAN/E-UTRAN為例介紹，具體內容如下：

●定義和適用范圍

UPLMN選擇列表按優先級高低定義了優選的UPLMN，終端依據該表的優先級選擇PLMN進行注冊。無線接入標識符定義了終端可選的無線網絡。UPLMN選擇列表存貯于USIM的EFPLMNwACT中，用戶可以更新或刪除UPLMN列表中的條目。

●一致性要求

當注冊到一個VPLMN時，UE應考慮UPLMN列表中的UPLMN的ACT的優先級順序。

●測試目的

驗證當UE執行網絡選擇時具有高優先級的ACT優先級要高于低優先級的PLAN。UE應能正確處理RATE-UTRAN的編碼。

●測試方法

初始條件這個測試例需要UTRAN USS和E-UTRANE-USS；USS發送BCCH，并攜帶相關網絡參數；E-UTRANUICC使用默認的缺省參數；終端處于自動PLMN選擇模式，UICC已插入終端。

●測試過程

①UE開機。

②在收到與發送MCC/MNC244/003的BCCH相關的UE的RRC CONNECTION REQUEST消息后，E-USS向UE發送RRCCONNECTIONSETUP消息，隨后UE會向E-USS發送RRC CONNECTION SETUP COMPLETE消息。

③在收到UE的ATTACH REQUEST消息后，E-USS向UE發送ATTACHACCEPT信令。

④在接收到UE發來的ATTACHCOMPLETE消息后，E-USS向UE發送RRC CONNECTION RELEASE消息。

⑤UE軟關機。

●預期結果

在步驟①之后，UE應該向E-USS發送MCC/MNC 244/003的BCCH相關的RRC CONNECTION REQUEST消息。

在步驟②之后，UE應當向E-USS發送ATTACH REQUST。

在步驟③之后，UE應當回復ATTACH COMPLETE。

在步驟⑤之后，USIM應當包含對應參數。

5 TD-LTE卡接口測試系統的驗證

測試系統儀表選型、搭建完和測試例開發完成后，測試系統的驗證至關重要，作為一個終端一致性測試平臺，首先保證自身的正確性才能對終端進行測試從而保證LTE終端機卡接口的標準符合性。

在充分借鑒國內外驗證流程情況下，項目開發組對本系統測試例進行了內部驗證及討論，參考GCF和TCG（TD-SCDMA測試系統認證工作組）等國內外組織的認證流程，對TD-LTE卡接口測試系統進行認證，認證流程如下：

●評估測試系統的測試方法、測試流程、系統參數配置與標準的符合性，如有偏離，不再執行后續的驗證步驟，認定為驗證不通過。

●評估測試系統的測量范圍及不確定度是否在引用的標準要求的范圍之內，并評估申請方提供的不確定度算法，如有偏離，不再執行后續的驗證步驟，認證為驗證不通過。用參考終端在已通過認證的Cu接口測試系統上進行測試，記錄測試結果。用同一參考終端在待驗證的測試系統上進行測試，記錄測試結果。評估測試結果的差值，是否在可接受的范圍以內（被測系統不確定度與已通過認證的測試系統的不確定度的聯合不確定度）。對于其他類的測試項，再通過至少兩部參考終端進行測試，記錄測試結果。

●滿足以上所有要求后，由項目組根據以上驗證結果編寫驗證報告。驗證結束后，項目組向實驗室提交驗證報告，由實驗室對驗證報告進行評估審核。

6 常見問題總結

通過驗證測試，發現終端或測試系統的各種問題，與各LTE芯片平臺終端的調試、溝通與整改也是測試例開發的重要工作，現將驗證過程中終端或系統的問題列表進行闡述，具體參見表1。

驗證所使用的參考終端軟硬件版本如表2所示。

表1、2僅列出芯片平臺出現頻率較高、比較嚴重的問題。目前，本系統與多家LTE終端平臺制造商都順利完成了調試工作，很好地驗證了系統搭建和測試例開發工作的正確性。

7 結束語

從LTE的發展和完善過程看，作為一種面向未來的移動通信技術標準，其采用正交頻復用、多進出天線等物理電子層面的關鍵技術，以及網絡結構的調整獲得了性能上的提升。LTE-A還引入了多種先進技術，如載波聚合技術、增強型多天線技術、無線網編碼技術、無線網MIMO增強技術等，使其性能指標獲得了較大的改善，這也是未來發展的重要趨勢。

1 行業標準報批稿.LTE數字蜂窩移動通信網通用用戶識別模塊(USIM)與終端(ME)間Cu接口測試方法第1部分∶支持LTE的USIM應用特性

2 劉占波.TD-LTE系統外場測試情況介紹.大唐移動通信設備有限公司

3 3 GPP技術標準.中國峰會

4 ETSITS102221V7.0.0

5 ETSITS102230V7.16.0

6 3 GPPTS31.102和3GPPTS31.111R9版本及ISO/IEC7816系列標準

7 3GPPTS31.121和3GPPTS31.102R9版本及ISO/IEC7816系列標準

8 LTECu接口測試程序開發文檔

Studyon theTechnology and System of the Interface ConformanceTesting forUSIM/MEInterface

This paper introduces the mobile terminal conformance testing ofTD-LTE’s card interface. It outlines the architectureof test system in detail, also introduces specific test contents and methods. Besides, it summarizes and analyzes some commonproblems in the process of testing.

TD-LTE,USIM/ME,interfaceconformancetesting

表1 驗證過程中終端或系統問題列表

表2 驗證所使用的參考終端軟硬件版本

2015-03-23）