基于TTCN-3的RRM小区重选过程一致性测试*

董宏成，张 宁，李小文

（重庆邮电大学重庆市移动通信技术重点实验室 重庆400065）

1 引言

目前3GPP（第三代合作伙伴计划）在TD-LTE终端测试规范的标准化工作已经完成。基于各版本规范，终端一致性测试和TTCN(testing and test control notation)测试代码编辑工作也陆续展开，进一步推动了终端认证和互操作测试的开展，加快了产业化的进程[1]。而一致性测试的完善程度标志着TD-LTE产业的成熟度，这也是业内正在关注的焦点。

RRM是无线网络及终端的关键功能，其正确的功能实现对终端设备性能、用户体验及网络质量至关重要[2]。由于市场上还没有专用的TD-LTE RRM一致性测试仪表，本文根据正在实验室研发的此项目，设计基于TTCN-3的RRM一致性测试整体架构。将同频小区重选过程[3]作为切入点，设计测试流程，编写TTCN-3测试套，并将其生成的GFT图和测试报告与协议规范进行对照，完成RRM中同频小区重选过程的一致性测试。

2 基于TTCN-3的RRM一致性测试整体设计

2.1 TTCN-3简介

TTCN-3是由ETSI(Eur opean Telecommunication Standards Institute，欧洲电信标准协会)发布的一个国际标准，并且是一种抽象测试描述语言[4]。TTCN-3核心语言除了包含一般高级语言特性外，还包括一系列测试的专用语言结构和语言对象，如并行测试组件、编解码模块、测试匹配机制和测试判决等。TTCN-3的核心语言形式可以与其GFT相互转化，其中GFT图以一种更加简单、直观的图形表示方式来描述TTCN-3的行为。

作为新一代的协议和软件测试标准，TTCN-3用于描述在多种通信端口上的各种响应系统测试，典型应用于协议测试、模块测试、服务测试以及基于平台的CORAB(common object request broker architecture，公用对象请求调度体系结构)测试等[5]。TTCN-3逐渐成为一种成熟的测试语言，受到很多测试人员的青睐，并将其视为实现高效、低成本测试的关键因素[6]。

2.2 RRM一致性测试简介

RRM一致性测试主要观察待测终端在RRM性能方面的能力是否与标准中规定的能力一致[7]，依据协议3GPP 36.521-3，其技术要求协议是3GPP 36.133。TD-LTE终端RRM一致性测试项目分为5部分：空闲态的移动性管理、连接态的移动性管理、RRC的连接控制、传输时间特性和测量性能。与UMTS RRM测试相比，主要增加了不同接入技 术 之 间，即 与UTRAN、GSM、CDMA HRPD、cdma2000 1x、E-UTRA的FDD/TDD两种模式的互操作，如重选、切换、信道测量等内容。

2.3 测试系统整体架构

在德国Testing Tech公司推出的TTworkbench平台的基础上，对基于TTCN-3的TD-LTE RRM一致性测试中底层支撑平台进行设计，设计的架构如图1所示。通过此平台，用户只需利用TTCN-3语言编写抽象测试套，进行对应编解码规则和被测系统适配器的配置，然后编译抽象测试套生成可执行测试套，即可对终端进行测试。

其中主要模块的功能如下。

·TTCN-3抽象测试套的编辑：即TTworkbench中的TTCN-3编辑环境，提供了多种辅助功能，如及时查错和编写建议等简化测试套的编写和编译过程。

·TTCN-3执行环境：负责TTCN-3抽象测试套的加载和执行，并收集执行过程中的数据，为用户判断执行过程中是否存在异常提供可用信息。

·编码/解码器：完成测试数据的编解码工作，为TTCN-3的执行环境中定义的类型和底层传输的PDU（协议数据单元）之间提供转换。

·被测系统适配器：包括TD-LTE协议通信接口实现和RRM参考实现，使TTCN-3测试系统和被测TD-LTE系统之间正常通信，以成功完成整个测试过程。

3 RRM中同频小区重选测试设计

3.1 小区重选过程

小区重选是终端移动性能的重要指标。LTE系统中空闲状态下的移动性管理由终端控制，当终端驻留到服务小区后即可根据测量规则对服务小区、同频邻区、异频邻区、异系统邻区进行测量，根据测量结果和网络配置的参数，按照评估准则评估服务小区和邻区的服务质量，当终端驻留到当前服务小区满1 s时，如发现邻区可以提供质量更好的服务且终端对该邻区具有接入权限时，即可触发小区重选，以此保证终端始终能获得质量最好的服务。

在此，需要引入小区重选的R准则，用于同频小区重选的判决标准。R准则是指UE计算出服务小区和所有备选小区的R值，并按照R值大小进行排序，排在第一位的小区将被认为是最优小区。R值算法如下：

其中，Rs和Rn分别代表服务小区和同频邻小区的R值。其他参数说明见表1。

表1 R准则参数说明

根据R值计算结果，若某同频邻小区Rn大于服务小区Rs，并且持续时间达到TreselectionRAT，即小区重选定时器值，并且UE已在当前小区至少驻留1 s，则UE开始向该邻小区发起随机接入并驻留。

3.2 测试流程设计

同频小区重选的测试是验证当前小区和目标小区在同一载频上时，UE能否搜索和测量邻小区并依照R准则判断是否满足同频小区重选要求的测试方法。测试中需要一个服务小区和一个同频邻小区，分别称之为小区1和小区2，使UE能在同一个E-UTRA TDD载频上监测相邻小区，并在合适的条件下开始在PRACH（物理随机接入信道）上向小区2发送前导，完成同频小区重选，其测试流程如图2所示。

首先，确定UE处于2A状态，2A状态是UE开机之后从空状态进入空闲状态的测试模式。与正常模式不同的是，测试模式中UE收到网络端的业务资源后会原样返回，因此通过模拟网络端的匹配机制达到测试的目的。然后根据3GPP标准制定的参数值对小区1和小区2进行功率设置，使目标小区满足同频小区重选的R准则并完成重选。最后计算重选时延，以判断是否满足测试要求并给出判决结果。其中小区重选时延的计算是测试判决的关键因素，分为以下两种情况。

（1）UE重选到一个未知小区的时延

（2）UE重选到一个已知小区的时延

Tdetect，E-UTRAN_Intra是评估一个未知同频小区是否满足小区重选标准的最大时延；Tevaluate，E-UTRAN_Intra是评估一个已知同频小区是否满足小区重选标准的最大时延；TSI-EUTRA是从一个E-UTRAN小区完全接收系统消息的最大时延。

3.3 抽象测试套的设计

根据被测实体在不同时刻执行的不同功能，分别设计相应的测试套。在此对TD-LTE终端RRM中同频小区重选过程进行测试，则测试系统需要对TD-LTE网络端进行模拟。具体设计步骤如下。

（1）基于TTCN-3核心语言定义消息中数据的类型包括发送消息和期望接收的消息。

（2）根据自定义的数据类型，定义测试数据模板描述发送消息内容和期望得到的结果。

（3）构建测试系统和被测终端进行通信的端口和组件类型，并自定义其名称，以便双方正常通信。

（4）根据测试目的及测试中双方的交互过程，编写测试用例。

4 测试结果

4.1 测试实现

将TTworkbench平台中的TTthree作为编译器，将TTCN-3抽象测试套编译并打包为可执行的扩展名为.jar的文件。然后需要编解码器完成测试消息的编码和解码，被测系统适配器进行测试执行的控制并完成测试事件记录。同时，将TTCN-3核心语言编写的关键测试用例通过TTworkbench自动生成GFT图，如图3所示。由观察可知，同频小区重选测试例的实现完全符合RRM一致性测试协议规范（3GPP 36.521-3）。

4.2 结果分析

在基于TTworkbench平台的TTman运行环境下控制及分析测试结果，生成测试报告如图4所示。每个测试例的判决结果有5种：通过（pass）、失败（fail）、不确定（inconclusive）、出错（error）和其他（none）。对于同频小区重选过程，成功执行了55个测试例，其中通过的个数为50，失败的个数为5，其他判决结果为0。计算通过率为90.91%，满足RRM一致性测试的置信度要求，表明此TD-LTE终端RRM中的同频小区重选功能运行正常，成功通过了一致性测试。类似地，此方案可扩展到RRM中其他功能的验证，以完成TD-LTE终端全部RRM功能实现的一致性测试。

5 结束语

终端RRM一致性测试是研发终端产品的一个重要阶段，测试理论和方法的研究一直是国内外学术界备受关注的研究领域。本文在介绍TTCN-3和RRM一致性测试的基础上，构建了RRM一致性测试整体架构，并通过设计和执行TTCN-3测试套，对终端RRM中同频小区重选过程进行了一致性测试。该方法操作简单、易扩展、实用性和可重用性强，填补了目前市场上TD-LTE系统RRM一致性测试技术的空缺，为未来相关测试仪表的商用化提供了关键的技术支持。但在测试套的设计和运行过程中也发现了一些不足，如运行时接口和适配层方面还有待改进和完善，这也是下一步研究的重点。

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 冯川,李小文.LTE终端小区选择方案设计及实现.电讯技术,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 孙晶，尚星星,赵会群等.基于TTCN-3底层协议测试方法研究.计算机应用研究,2010,27（11）:4165～4181

6 詹宝容，庾锡昌.基于TTCN-3的移动业务测试平台的设计.计算机工程与设计，2011，32（6）：1893～1897

7 段修文，张德民，李小文.LTE系统确认模式的设计与一致性测试。计算机应用研究，2011,28（12）：4708～4710