切換流程是TD-LTE通信中最重要的流程之一，涉及了多個網元的信息交互。它負責保持終端設備在網絡內的持續(xù)連接，切換功能的完備性和切換效果直接影響到為用戶提供的服務質量，其中以異系統(tǒng)切換最為復雜。本文提出一種基于TTCN-3核心語言的TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)間小區(qū)切換的測試方案，以達到對異系統(tǒng)切換的協議一致性測試。
1 TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)間切換
1.1 TD-LTE異系統(tǒng)切換簡介
    系統(tǒng)間切換[1]由源接入系統(tǒng)網絡控制，源接入系統(tǒng)啟動切換準備并按照目標系統(tǒng)要求的格式配置終端。系統(tǒng)間切換采用后向切換技術，即目標接入系統(tǒng)在源系統(tǒng)發(fā)送切換命令到終端之前就已經準備好相關的無線資源。
    TD-LTE異系統(tǒng)的切換是終端(UE)在源小區(qū)(TD-LTE小區(qū))與目標小區(qū)(非TD-LTE小區(qū))之間發(fā)生的切換，切換過程中涉及的信令流主要集中在核心網中。以UE從TD-LTE無線接入網(E-UTRA)切換到TD-SCDMA無線接入網(UTRAN)為例， UE所在的演進型節(jié)點B(eNodeB)向移動性管理實體(MME)發(fā)送切換請求，MME需要與TD-SCDMA的通用分組無線服務技術(GPRS)服務支持節(jié)點(SGSN)之間進行消息交互，最終由無線網絡控制器（RNC）決定是否接受切換。同時要求UE具備雙模功能，使UE的空口切換到UTRAN上來，最后再由SGSN通知MME釋放E-UTRAN上的業(yè)務承載。
1.2 TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)間切換流程分析
    TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)間切換具體流程圖如圖1所示。切換初始階段，TD-LTE源小區(qū)通過無線資源控制(RRC)連接重配消息攜帶的測量參數對UE進行配置，UE則根據配置的測量參數進行相關的測量。當測量結果滿足切換事件B1或者B2時，UE上報測量結果。當源小區(qū)收到測量報告后，詢問目標小區(qū)是否有空閑的無線資源供UE切換。如果目標小區(qū)允許切換，源小區(qū)立即發(fā)送切換命令。UE傳輸上行鏈路到目標小區(qū)后，再由目標小區(qū)通知源小區(qū)釋放無線資源。

2 基于TTCN-3的測試系統(tǒng)設計
2.1 TTCN-3簡介
　TTCN(Testing and Test Control Notation)是一個由歐洲電信標準化協會ETSI(European Telecommunications Standards Institute)維護的、全球適用的標準測試語言。在最近被批準的第三代標準中，TTCN-3 是一個現代且靈活的語言，通過廣泛的接口可用于描述許多類型的系統(tǒng)測試。典型的應用有系統(tǒng)測試、交互性測試、協議測試、業(yè)務測試及模塊測試等領域[2]。
    TTCN-3不僅保留了原有TTCN-2的良好特性，并且具備了滿足上述需求的新特性。明顯的不同就是TTCN-2有兩種描述形式，一種是圖表形式，另一種是與圖表形式等價的機器可執(zhí)行語言。而TTCN-3具有通用的核心語言、圖表表達形式及消息序列圖MSC(Message Sequence Chart)表示語言。TTCN-3的核心語言形式可以與其圖形表示格式(GFT)相互轉換，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[3]。
2.2 測試系統(tǒng)設計
    基于德國測試科技公司(Testing Technologies GmbH)研發(fā)的Ttworkbench軟件設計的測試系統(tǒng)總體架構如圖2所示。測試系統(tǒng)由PC和系統(tǒng)仿真器組成，兩者之間通過物理網口進行連接，被測系統(tǒng)用于測試的終端。測試系統(tǒng)和被測系統(tǒng)通過無線的空中接口實現信息交互[4]。

    測試系統(tǒng)中PC主要進行LTE協議棧層3的開發(fā)，而系統(tǒng)仿真器實現LTE協議棧低層和硬件的功能。測試人員在PC上安裝的TTCN軟件中構造測試數據、開發(fā)測試用例，對終端進行測試。對測試系統(tǒng)的相關組件說明如下：
    (1)TTCN-3測試例編輯器：測試數據以及測試用例的開發(fā)界面。
    (2)TTCN-3執(zhí)行部分：測試用例加載過后，在此界面對其進行調試、執(zhí)行。
    (3)測試管理：用于管理執(zhí)行部分的測試環(huán)境以及測試日志記錄的生成。
    (4)成分處理：用于協調表示不同系統(tǒng)定義的平行測試成分類型和主成分類型。
    (5)測試日志記錄:測試過程中本地日志的記錄實體，負責記錄測試過程中TTCN-3的實時日志，并保存在本地文件中。
    (6)系統(tǒng)適配器：實現TTCN-3執(zhí)行部分與被測系統(tǒng)之間的通信，在系統(tǒng)適配器上可以調用TRI接口提供的API函數[5]。
    (7)平臺適配器：向TTCN-3執(zhí)行部分提供計時器的管理、外部函數的實現。
    (8)抽象語法標記(ASN.1)編解碼:負責測試數據的編碼和解碼工作，在測試工具開發(fā)過程中需要針對協議規(guī)范制定特定的測試數據(TTCN-3數據類型)，這些數據均需編制相應的編解碼部分方可實際完成測試。
3 測試方案設計與結果分析
3.1 測試流程設計
　測試包含源小區(qū)和目標小區(qū)。在這個測試例中有3個連續(xù)的時間段，并且各自具有T1、T2、T3三個獨立的時間區(qū)間。UE首先進入3A狀態(tài)（State 3A）。時間區(qū)間T1開始時，UE可能沒有任何目標小區(qū)的定時器信息。開啟T2后，目標小區(qū)為可檢測，且UE需要進行檢測并發(fā)送測量報告。當到達包含指示切換的RRC信息最后一個傳輸時間間隔（TTI）的末端時，開啟T3。切換時延從時間段T3開始，到UE將上線鏈路傳輸至目標小區(qū)的時刻為止。測試流程如圖3所示。

3.2 測試用例實現
    TTCN代碼的開發(fā)工作需要依據TTCN-3核心語言的規(guī)定以及針對測試的特殊需求來實現。完整的測試用例內容實現應包括以下步驟：
　(1)定義測試數據類型：對等層之間傳輸的消息類型和層間傳輸的原語結構類型。
　(2)構建實際測試數據。常量和模板、消息及參數值，消息及參數的匹配表達等。
　(3)測試組件和測試端口的定義。主測試成分和平行測試成分的定義以及測試成分中用于傳輸不同消息的端口定義。
　(4)建立測試組件之間的動態(tài)管理。測試組件到抽象測試系統(tǒng)接口的映射、組件間接口的連接及組件的創(chuàng)建和終止。
　(5)測試流程實現。消息的收發(fā)、測試循環(huán)的構造、測試結果的驗證和判決。
3.3 測試結果
    TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)間小區(qū)切換測試單次運行結果如圖4所示。由于運行結果圖過于龐大，圖4只截取了TD-LTE源小區(qū)發(fā)送切換命令后，TD-SCDMA小區(qū)收到UE傳送的上行鏈路消息(切換成功)部分。圖中左邊豎線對應的MTC為TTCN3中測試控制成分，右邊豎線對應的SYSTEM為TTCN3中的系統(tǒng)成分。MTC中的LTE_BTS1端口和BS3端口分別與SYSTEM中的SYSTEM_ LTE_BTS1端口和SYSTEM_BS3端口映射。SYSTEM_ LTE_BTS1端口和SYSTEM_BS3端口再通過基于用戶數據協議(UDP)的底層適配分別連接到模擬TD-LTE源小區(qū)的測試儀表和模擬TD-SCDMA目標小區(qū)的測試儀表。最終實現通過LTE_BTS1端口和BS3端口發(fā)送/接收不同小區(qū)的消息。CTL端口用于控制UE開關機。圖4中的測試流程為：

　(1)LTE_BTS1端口向LTE源小區(qū)發(fā)送初始化消息；
　(2)BS3端口向目標小區(qū)發(fā)送初始化消息；
　(3)日志(Log)顯示包含測量配置的RRC連接重配消息；
    (4)LTE_BTS1端口發(fā)送TTCN到儀表的TDPU_PCMC_
TTCNPARA_REQ原語，其中數據部分包含RRC連接重配消息；
    (5)開啟定時器T1(timer0);
    (6)在T1超時前，LTE_BTS1端口收到了儀表到TTCN
的TDPU_MCPC_MSGTM_IND原語，其中數據部分包含UE傳回的RRC連接重配完成消息；
    (7)關閉定時器T1，判定pass;
    (8)LTE_BTS1端口向LTE小區(qū)發(fā)送改變功率消息；
    (9)BS3端口向TD-SCDMA小區(qū)發(fā)送改變功率消息。
    (10)開啟定時器T2(timer1);
    (11)在T2超時前， LTE_BTS1端口收到了儀表到TTCN
的TDPU_MCPC_MSGTM_IND原語，其中數據部分包含UE傳回的測量報告消息;
　(12)關閉定時器T2，判定pass;
　(13)Log顯示包含切換配置的RRC連接重配消息；
    (14)LTE_BTS1端口發(fā)送TTCN到儀表的TDPU_PCMC_
TTCNPARA_REQ原語，其中數據部分包含RRC連接重配消息。
　(15)開啟定時器T3(timer2)：
　(16)在T3超時前，BS3端口收到了UE傳送的上行鏈路消息，即切換成功；
　(17)關閉定時器T3，判定pass;
　(18)CTL端口發(fā)送消息控制UE關機。
    本文在研究了TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)間小區(qū)切換的基礎上，設計了測試流程，構造了測試系統(tǒng)，結合TTCN-3開發(fā)了相應的測試用例，并對其進行了協議一致性測試。對未來TD-LTE商用后，相關測試儀表的開發(fā)具有一定的參考價值。
參考文獻
[1] 3GPP TS 36.331, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource Control (RRC) protocol specification. (Release 9)[S]. 2012.
[2] 魏洪,楊庚. 基于TTCN的通信協議一致性測試[J].南京郵電大學學報,1999,19(2):28-30.
[3] 董宏成,張寧,李小文. TTCN-3在RRC協議一致性測試中的應用[J]. 電子技術應用, 2013,39(7):117-120.
[4] 3GPP.TS36.508 V9.8.0 Evolved Universal Terrestrial Radio  Access(E-UTRA) and Evolved Packet Core(EPC)Common test environments for User Equipment (UE) conformance testing[S]. 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[J].計算機應用研究,2010,27(11):4165-4181.