TD-SCDMA系统终端CC实体的一致性测试

1、引言

TD-SCDMA系统是我国提出的第三代移动通信标准，在国际上引起了广泛的关注。目前，国内很多厂商及科研单位正从事TD-SCDMA协议栈软件的研发工作，协议软件的实现是否严格反映3GPP标准要求，很大程度上影响着我国TD-SCDMA的发展前景，因此，对协议测试进行研究有着非常重要的现实意义。

CC是非接入层CM子层的一个实体，主要完成CS域基本的呼叫管理，是整个CM子层的核心（如图1所示）。本文结合CC实体的主叫过程，提出了一种一致性协议测试的方法。

图1　无线协议栈地分层结构

2、协议一致性测试

协议是设备间进行通信时须予以遵守的规则。通常情况下，这些规则是以自然语言来描述的，这就存在着因主观差异导致不同甚至错误的协议实现的可能。鉴于此，我们需要一种有效的方法来对协议的可靠性进行判别，这就是“协议测试”（Protocol Testing）。

协议测试是一种黑盒测试，它对照协议标准，通过控制观察被测协议实现的外部行为，对其进行验证。目前，协议测试分成四个方面：一致性测试（Conformance Testing）、互操作性测试（Interoperability Testing）、性能测试（Performance Testing）、坚固性测试（Robustness Testing）。

一致性测试主要验证协议实现是否严格遵循相应的协议描述，判断该产品的协议实现是否符合国际标准，它是协议测试最基本的内容，也是其它三种测试的基础。对TD-SCDMA系统高层协议的开发测试而言，我们更为关心的是开发能否满足标准，是否能与其它基于同一个协议标准的产品实现互通，以尽可能减少产品在现场实际运行时出错的风险。

3、SDL和TTCN

在协议软件的开发流程中，SDL被广泛用来描述通信系统的行为。它可以把SDL的描述和设计直接生成标准的C代码，用户也可以直接在SDL描述和设计中嵌入C代码。经SDL描述产生的C代码（包括嵌入的C代码），可以在目标板上运行，从而大大方便了协议软件的开发。与SDL相对应的MSC（信息序列图），是ITU-T规范中用来表示信息序列的语言，用MSC图可以直观地表现出信号的流向；并且信号是从什么进程发送到什么进程，信号带有哪些参数、参数值等都能直观地表示在SDL的MSC图中，这为了解和分析信号在各个模块间的传递带来了很大的方便。此外，通过MSC图还可以将MSC的各项功能有机地联系在一起。

树表结合表示法（TTCN），采用的是以树和表格为表现形式的测试表示法，其中，表格主要用于数据类型、原语、约束等，而树则用于描述测试集、测试例、测试步。TTCN是一种独立于协议、测试方法和测试设备的抽象语言，因此，它被广泛地应用在通信协议测试中。TTCN把IUT整个看作一个测试实体来考虑，但可以根据测试者测试目的，通过选择IUT与测试环境的接口来进行测试，以达到测试和验证IUT的目的。

4、CC实体一致性测试

4.1　CC测试环境

CC测试环境如图2所示，CC的上层是SPVCALL模块，它负责将人机界面（MMI）等应用层发来的消息转发到CC实体；CC的下层是MM子层，它为CC提供MM连接服务。我们选择的控制观察点（PCO，Points of Control and Observation）有两个：一个在SPVCALL与CC的接口处，另一个在CC与MM的接口处（如图2所示）。模块SPVCALL和MM共同组成了CC的测试环境，CC即是待测试的IUT。

图2　CC测试环境

4.2　CC主叫过程

CC实体的主要功能是对用户之间的呼叫进行控制，包括呼叫建立、呼叫释放以及呼叫重建等。限于篇幅，下面以主叫过程为例，介绍该实体一致性测试方法。

（1）CC主叫过程描述

根据相关协议的描述，CC发起的主叫应为如下过程（如图3所示）：

图3　CC主叫过程的流程图

◆首先由终端发起呼叫，应用层（如人机界面，MMI）发起一个建立请求送到SPVCALL模块，SPVCALL将向CC发送“CAPI_CALL_SETUP_REQ”信号；

◆CC收到此信号后，将发送“MMCC_EST_REQ”信号到MM子层，要求其创建一个MM连接，同时，开启定时器T303，状态即跃迁到“Connect Pending”；

◆MM子层向CC发送“MMCC_EST_CNF”信号表示MM连接创建成功，CC通过原语“MMCC_DATA_REQ”向MM子层发送“SETUP”消息，状态跳到“Call Initiate”；

◆MM子层通过接入层将“SETUP”消息发送给网络，网络收到此消息后，向终端发送“CALL PROCEEDING”消息，CC一旦收到该条消息，就关闭定时器T303，开启定时器T310，并向SPVCALL报告收到了“CALL PROCEEDING”消息，状态亦跃迁到“CallProceeding”；

◆网络向终端发送“ALERTING”振铃消息，CC收到这条消息时，停掉定时器T310，向SPVCALL报告收到了“ALERTING”，状态并跃迁到“Call Delivered”；

◆当终端分配了专用资源后，MM层将通过“MMCC_SYNC_IND”原语通知CC，CC将通知SPVCALL专用资源已经分配；

◆最后，网络向终端发送“CONNECT”消息，CC收到此消息后，将向网络发送“CONNECT ACKNO-WLEDGE”，并通知SPVCALL模块：CC收到了“CONNECT”消息，状态即进入“Call Active”。

（2）消息的构造

为了测试协议是否如实地实现标准的要求，我们要检查终端和网络收发的消息内容是否正确，同时，也要确认对端收到消息后做出的响应是否与规范相符。

前文曾提到，终端发起呼叫建立时，首先由应用层发起一个建立请求，即CC向网络发送一条“SETUP”消息。以“SETUP”为例，该消息的构造参考3GPP的24.008，其内容包含有PD/TI、消息类型、承载能力、被叫用户子地址、被叫用户号码、SI以及其它一些和普通呼叫相关的参数。

表1　“SETUP”消息构造 

5、结论

通过检查MSC图的其它部分，发现信号的流程及数据、状态的跳转、定时器的开启和关闭协议的要求，实现了CC的主叫功能，这说明开发出的代码实现了CC实体主叫的功能。使用SDL工具和TTCN测试功能，能有效地减少调试时间，并大大提高测试效率。

目前，我国TD-SCDMA系统测试工作正如火如荼地进行着，提供标准的、高效的一致性测试方法和工具，能准确地验证终端设备的各项技术、信令和性能要求，对于TD-SCDMA民族产业化进程将具有十分重要的意义。