切換流程是TD-LTE通信中最重要的流程之一，涉及了多個(gè)網(wǎng)元的信息交互。它負(fù)責(zé)保持終端設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)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(wù)質(zhì)量，其中以異系統(tǒng)切換最為復(fù)雜。本文提出一種基于TTCN-3核心語(yǔ)言的TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)間小區(qū)切換的測(cè)試方案，以達(dá)到對(duì)異系統(tǒng)切換的協(xié)議一致性測(cè)試。
1 TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)間切換
1.1 TD-LTE異系統(tǒng)切換簡(jiǎn)介
    系統(tǒng)間切換[1]由源接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制，源接入系統(tǒng)啟動(dòng)切換準(zhǔn)備并按照目標(biāo)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(shù)，即目標(biāo)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(jīng)準(zhǔn)備好相關(guān)的無(wú)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(biāo)小區(qū)(非TD-LTE小區(qū))之間發(fā)生的切換，切換過(guò)程中涉及的信令流主要集中在核心網(wǎng)中。以UE從TD-LTE無(wú)線接入網(wǎng)(E-UTRA)切換到TD-SCDMA無(wú)線接入網(wǎng)(UTRAN)為例， UE所在的演進(jìn)型節(jié)點(diǎn)B(eNodeB)向移動(dòng)性管理實(shí)體(MME)發(fā)送切換請(qǐng)求，MME需要與TD-SCDMA的通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)(GPRS)服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)之間進(jìn)行消息交互，最終由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）決定是否接受切換。同時(shí)要求UE具備雙模功能，使UE的空口切換到UTRAN上來(lái)，最后再由SGSN通知MME釋放E-UTRAN上的業(yè)務(wù)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(guò)無(wú)線資源控制(RRC)連接重配消息攜帶的測(cè)量參數(shù)對(duì)UE進(jìn)行配置，UE則根據(jù)配置的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行相關(guān)的測(cè)量。當(dāng)測(cè)量結(jié)果滿足切換事件B1或者B2時(shí)，UE上報(bào)測(cè)量結(jié)果。當(dāng)源小區(qū)收到測(cè)量報(bào)告后，詢問(wèn)目標(biāo)小區(qū)是否有空閑的無(wú)線資源供UE切換。如果目標(biāo)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(biāo)小區(qū)后，再由目標(biāo)小區(qū)通知源小區(qū)釋放無(wú)線資源。

2 基于TTCN-3的測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 TTCN-3簡(jiǎn)介
　TTCN(Testing and Test Control Notation)是一個(gè)由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)ETSI(European Telecommunications Standards Institute)維護(hù)的、全球適用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試語(yǔ)言。在最近被批準(zhǔn)的第三代標(biāo)準(zhǔn)中，TTCN-3 是一個(gè)現(xiàn)代且靈活的語(yǔ)言，通過(guò)廣泛的接口可用于描述許多類型的系統(tǒng)測(cè)試。典型的應(yīng)用有系統(tǒng)測(cè)試、交互性測(cè)試、協(xié)議測(cè)試、業(yè)務(wù)測(cè)試及模塊測(cè)試等領(lǐng)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(jià)的機(jī)器可執(zhí)行語(yǔ)言。而TTCN-3具有通用的核心語(yǔ)言、圖表表達(dá)形式及消息序列圖MSC(Message Sequence Chart)表示語(yǔ)言。TTCN-3的核心語(yǔ)言形式可以與其圖形表示格式(GFT)相互轉(zhuǎn)換，其中GFT圖以一種更加簡(jiǎn)單、直觀的圖形表示方式來(lái)描述TTCN-3的行為[3]。
2.2 測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    基于德國(guó)測(cè)試科技公司(Testing Technologies GmbH)研發(fā)的Ttworkbench軟件設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示。測(cè)試系統(tǒng)由PC和系統(tǒng)仿真器組成，兩者之間通過(guò)物理網(wǎng)口進(jìn)行連接，被測(cè)系統(tǒng)用于測(cè)試的終端。測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線的空中接口實(shí)現(xiàn)信息交互[4]。

    測(cè)試系統(tǒng)中PC主要進(jìn)行LTE協(xié)議棧層3的開發(fā)，而系統(tǒng)仿真器實(shí)現(xiàn)LTE協(xié)議棧低層和硬件的功能。測(cè)試人員在PC上安裝的TTCN軟件中構(gòu)造測(cè)試數(shù)據(jù)、開發(fā)測(cè)試用例，對(duì)終端進(jìn)行測(cè)試。對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的相關(guān)組件說(shuō)明如下：
    (1)TTCN-3測(cè)試?yán)庉嬈鳎簻y(cè)試數(shù)據(jù)以及測(cè)試用例的開發(fā)界面。
    (2)TTCN-3執(zhí)行部分：測(cè)試用例加載過(guò)后，在此界面對(duì)其進(jìn)行調(diào)試、執(zhí)行。
    (3)測(cè)試管理：用于管理執(zhí)行部分的測(cè)試環(huán)境以及測(cè)試日志記錄的生成。
    (4)成分處理：用于協(xié)調(diào)表示不同系統(tǒng)定義的平行測(cè)試成分類型和主成分類型。
    (5)測(cè)試日志記錄:測(cè)試過(guò)程中本地日志的記錄實(shí)體，負(fù)責(zé)記錄測(cè)試過(guò)程中TTCN-3的實(shí)時(shí)日志，并保存在本地文件中。
    (6)系統(tǒng)適配器：實(shí)現(xiàn)TTCN-3執(zhí)行部分與被測(cè)系統(tǒng)之間的通信，在系統(tǒng)適配器上可以調(diào)用TRI接口提供的API函數(shù)[5]。
    (7)平臺(tái)適配器：向TTCN-3執(zhí)行部分提供計(jì)時(shí)器的管理、外部函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。
    (8)抽象語(yǔ)法標(biāo)記(ASN.1)編解碼:負(fù)責(zé)測(cè)試數(shù)據(jù)的編碼和解碼工作，在測(cè)試工具開發(fā)過(guò)程中需要針對(duì)協(xié)議規(guī)范制定特定的測(cè)試數(shù)據(jù)(TTCN-3數(shù)據(jù)類型)，這些數(shù)據(jù)均需編制相應(yīng)的編解碼部分方可實(shí)際完成測(cè)試。
3 測(cè)試方案設(shè)計(jì)與結(jié)果分析
3.1 測(cè)試流程設(shè)計(jì)
　測(cè)試包含源小區(qū)和目標(biāo)小區(qū)。在這個(gè)測(cè)試?yán)杏?個(gè)連續(xù)的時(shí)間段，并且各自具有T1、T2、T3三個(gè)獨(dú)立的時(shí)間區(qū)間。UE首先進(jìn)入3A狀態(tài)（State 3A）。時(shí)間區(qū)間T1開始時(shí)，UE可能沒(méi)有任何目標(biāo)小區(qū)的定時(shí)器信息。開啟T2后，目標(biāo)小區(qū)為可檢測(cè)，且UE需要進(jìn)行檢測(cè)并發(fā)送測(cè)量報(bào)告。當(dāng)?shù)竭_(dá)包含指示切換的RRC信息最后一個(gè)傳輸時(shí)間間隔（TTI）的末端時(shí)，開啟T3。切換時(shí)延從時(shí)間段T3開始，到UE將上線鏈路傳輸至目標(biāo)小區(qū)的時(shí)刻為止。測(cè)試流程如圖3所示。

3.2 測(cè)試用例實(shí)現(xiàn)
    TTCN代碼的開發(fā)工作需要依據(jù)TTCN-3核心語(yǔ)言的規(guī)定以及針對(duì)測(cè)試的特殊需求來(lái)實(shí)現(xiàn)。完整的測(cè)試用例內(nèi)容實(shí)現(xiàn)應(yīng)包括以下步驟：
　(1)定義測(cè)試數(shù)據(jù)類型：對(duì)等層之間傳輸?shù)南㈩愋秃蛯娱g傳輸?shù)脑Z(yǔ)結(jié)構(gòu)類型。
　(2)構(gòu)建實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)。常量和模板、消息及參數(shù)值，消息及參數(shù)的匹配表達(dá)等。
　(3)測(cè)試組件和測(cè)試端口的定義。主測(cè)試成分和平行測(cè)試成分的定義以及測(cè)試成分中用于傳輸不同消息的端口定義。
　(4)建立測(cè)試組件之間的動(dòng)態(tài)管理。測(cè)試組件到抽象測(cè)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(cè)試流程實(shí)現(xiàn)。消息的收發(fā)、測(cè)試循環(huán)的構(gòu)造、測(cè)試結(jié)果的驗(yàn)證和判決。
3.3 測(cè)試結(jié)果
    TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)間小區(qū)切換測(cè)試單次運(yùn)行結(jié)果如圖4所示。由于運(yùn)行結(jié)果圖過(guò)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(duì)應(yīng)的MTC為TTCN3中測(cè)試控制成分，右邊豎線對(duì)應(yīng)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(guò)基于用戶數(shù)據(jù)協(xié)議(UDP)的底層適配分別連接到模擬TD-LTE源小區(qū)的測(cè)試儀表和模擬TD-SCDMA目標(biāo)小區(qū)的測(cè)試儀表。最終實(shí)現(xiàn)通過(guò)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(guān)機(jī)。圖4中的測(cè)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(biāo)小區(qū)發(fā)送初始化消息；
　(3)日志(Log)顯示包含測(cè)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(yǔ)，其中數(shù)據(jù)部分包含RRC連接重配消息；
    (5)開啟定時(shí)器T1(timer0);
    (6)在T1超時(shí)前，LTE_BTS1端口收到了儀表到TTCN
的TDPU_MCPC_MSGTM_IND原語(yǔ)，其中數(shù)據(jù)部分包含UE傳回的RRC連接重配完成消息；
    (7)關(guān)閉定時(shí)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(shí)器T2(timer1);
    (11)在T2超時(shí)前， LTE_BTS1端口收到了儀表到TTCN
的TDPU_MCPC_MSGTM_IND原語(yǔ)，其中數(shù)據(jù)部分包含UE傳回的測(cè)量報(bào)告消息;
　(12)關(guān)閉定時(shí)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(yǔ)，其中數(shù)據(jù)部分包含RRC連接重配消息。
　(15)開啟定時(shí)器T3(timer2)：
　(16)在T3超時(shí)前，BS3端口收到了UE傳送的上行鏈路消息，即切換成功；
　(17)關(guān)閉定時(shí)器T3，判定pass;
　(18)CTL端口發(fā)送消息控制UE關(guān)機(jī)。
    本文在研究了TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)間小區(qū)切換的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了測(cè)試流程，構(gòu)造了測(cè)試系統(tǒng)，結(jié)合TTCN-3開發(fā)了相應(yīng)的測(cè)試用例，并對(duì)其進(jìn)行了協(xié)議一致性測(cè)試。對(duì)未來(lái)TD-LTE商用后，相關(guān)測(cè)試儀表的開發(fā)具有一定的參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[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(xié)議一致性測(cè)試[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào),1999,19(2):28-30.
[3] 董宏成,張寧,李小文. TTCN-3在RRC協(xié)議一致性測(cè)試中的應(yīng)用[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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(huì)群,等.基于TTCN-3底層協(xié)議測(cè)試方法研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2010,27(11):4165-4181.