网元仿真系统中多版本兼容性解决方案探究

郭远标

（武汉邮电科学研究院，武汉，430074）

0 引言

随着LTE技术的发展，中国正逐步推进LTE的商用化进程，中国移动加快TD-LTE试验网部署。与此同时，设备提供商纷纷加快了通信网络管理软件的研发和测试的步伐，作为LTE无线接入设备（eNodeB）的核心软件——操作维护中心（Operation Maintenance Center,OMC）系统也在紧张有序的测试之中。普通实验室往往无法实现一些与真实网元相关的测试场景，为了解决这个问题，我们利用网元仿真技术来辅助测试。

LTE系统同时定义了FDD和TDD两种方式，OMC系统同时支持对这两种类型eNodeB的管理。作为辅助的测试工具，网元仿真系统也需同步支持FDD和TDD设备的模拟以配合测试。在OMC系统研发过程中常会出现下层通信接口改动和需求变更等问题，仿真系统需要配套同步接口处理。为了配合测试适配中间版本通信库的OMC系统，仿真系统也需提供临时版本。这些都加大了仿真系统的维护难度，阻碍了OMC系统的测试进程，因此网元仿真系统的多版本兼容性是一个急需解决的问题。

1 兼容性解决方案

为配合OMC整体测试，网元仿真系统根据eNodeB OAM接口规范提供的接口模拟eNodeB设备命令收发、数据存储过程，为OMC提供数据来源。不同版本之间的区别在于命令的不同，因此网元仿真系统的兼容性问题主要体现在对不同版本命令的识别、处理和不同版本设备的选择。

1.1 版本识别

OMC和eNodeB之间有一套协定的通信接口，OMC通过数据库存储命令模型，因此网元仿真系统可以使用该数据源来提供协议支撑。设备类型分FDD和TDD两个版本，相应的有两套通信命令。通过在数据库中增加设备类型字段来标识命令所属的设备类型，进而可以查找指定设备支持的命令及其参数信息，建立协议模型。

1.2 命令处理

网元仿真系统模拟设备，也就需要保存设备状态信息。在进行OMC功能测试时，仿真系统应该依据真实状态进行响应，以满足测试条件的数据逻辑性。在仿真系统中，为需要关注的状态信息分配存储空间，不同业务模块对相应状态信息进行独立处理，这使得需要对不同业务进行特殊处理。

在仿真系统的初始版本中，需要特殊处理的业务比较少，直接采用条件判断结构，不同的类型选择不同的处理方式。随着测试需求的不断增多，不断在业务处理流程中添加新的条件判断处理，造成了处理过程的冗长，使得扩展不方便。

在对仿真系统进行优化重构时，我们采用改进方案：抽象出不同类型设备，将具体业务处理封装到子类中，其抽象类结构如图1所示。

采用抽象工厂模式，设备抽象工厂封装创建具体版本设备对象的责任和过程，将客户与类的实现分离，客户通过它们的抽象接口操纵实例。对象的操作封装在各实例中，将实现隐藏而只显示它们的接口。

通过分析测试需求和设备支持的操作命令，可以得出对设备的操作主要是：增加、删除、修改、查询。这些命令处理的数据都是设备的业务状态信息，这些信息对应着数据库中的参数表，以参数ID作为唯一索引。数据操作关系体现在数据库中的命令参数表，表现为命令和参数的一对多关系，以命令ID和参数ID作为记录的联合索引，因此可以用表的形式建立协议模型。

系统中建立特殊处理命令表，表中包含需要关注的命令ID以及其操作类型（如增加、删除、修改、查询）。依据操作类型来对数据表进行不同的处理。

通过分析设备的信息，可以看出数据有一定层次关系，如设备状态属性信息，每台设备只有一组这样的记录，又如小区、RRU信息之类，每台设备有多组记录，而每个小区中又有多条邻区记录，依次类推，逐步分层。可以建立子表来存储相关记录，各级表之间建立关联表来表明子记录的从属关系。

对于每个数据单元，用参数对象来表示。定义参数对象属性为：参数ID、类型、长度、参数值等。参数ID作为参数的唯一索引。参数类型分为数值型、ip地址、日期、字符串、字节数组，在对参数值进行解析和反解析时根据不同类型来分别处理。长度表示数据所占字节数，在接收数据帧的解析中用于分段提取参数值，而在组应答帧时将数据转换成对应长度的字节流。

图1 设备抽象类结构

系统的数据处理流程如下：

1) 解析接收命令帧。从数据帧中解析出命令ID，根据该命令所对应的参数模型解析出各参数值。

2) 处理业务数据。在特殊处理命令表中查找该命令ID。如果存在，则根据其操作类型对参数表数据进行处理——查询各级参数表结构，依据接收参数增加、删除、修改记录。

3) 组应答命令帧。在命令表中查找对应接收命令的应答命令ID。如果是特殊命令，则根据上一步操作结果来组应答帧。特别是查询命令，以提供的键值为索引逐步搜索参数数据表，返回待查询的参数信息。如果不是特殊命令，则根据参数模型组随机值进行应答。

1.3 设备选择

在测试时常常是对某一版本OMC的功能测试，相应的网元也应选择同类型的设备。在配置文件中增加当前设备类型字段，网元仿真系统在启动时根据选择的设备类型来初始化系统模型。

2 方案比较

上述提出的两种解决兼容性问题的方案都能实现预期功能，但是在可扩展性和复杂度方面有所优劣，以下对这两个方面进行比较：

1) 可扩展性比较

命令处理的两种方案中，前者将设备对象的创建封装起来，使设计更松耦合、更有弹性。对于处理接口的变化，该方案只须修改相应子类的数据处理方法而不影响主业务流程。后者依赖于人工建立的关系表结构来实现命令的通用处理，它应对变化的处理接口，只须手动修改外部数据库中的关系表结构，而不用更改程信号特征，证明预映射算法是正确可行的。

预映射算法占用的FPGA资源如表1所示：

表1 预映射算法占用FPGA芯片资源表

由表1可知，在寄存器和查找表资源表几乎没有增加的情况下，节省75%的RAM资源，大大节省了FPGA的存储资源。

4 总结

本文在现有的PDSCH下行基带算法的基础上，提出关于PDSCH资源粒子映射处理时更节省FPGA资源的设计方法。这种思路也可以推广到其他物理信道/物理信号的资源粒子映射的实现，在FPGA资源节省方面具有一定的借鉴意义。

图4 子帧0的I路和Q路时域图

[1]北京北方烽火科技有限公司.LTE系统中资源粒子的映射方法和装置:中国，201310359326.9

[2]3GPP TS 36.211,Physical Channels and Modulation(Release 8)[S]

[3]3GPP TS 36.213,Physical layer procedures(Release 8)[S]

[4]王映民，孙韶辉等.TD-LTE技术原理与系统设计.人民邮电出版社,2010.