切換流程是TD-LTE通信中最重要的流程之一，涉及了多個網(wǎng)元的信息交互。它負責(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(xié)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(wǎng)絡(luò)控制，源接入系統(tǒng)啟動切換準備并按照目標(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)準備好相關(guān)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(biāo)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(wǎng)中。以UE從TD-LTE無線接入網(wǎng)(E-UTRA)切換到TD-SCDMA無線接入網(wǎng)(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(wù)技術(shù)(GPRS)服務(wù)支持節(jié)點(SGSN)之間進行消息交互，最終由無線網(wǎng)絡(luò)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(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)通過無線資源控制(RRC)連接重配消息攜帶的測量參數(shù)對UE進行配置，UE則根據(jù)配置的測量參數(shù)進行相關(guān)的測量。當(dāng)測量結(jié)果滿足切換事件B1或者B2時，UE上報測量結(jié)果。當(dāng)源小區(qū)收到測量報告后，詢問目標(biāo)小區(qū)是否有空閑的無線資源供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)釋放無線資源。

2 基于TTCN-3的測試系統(tǒng)設(shè)計
2.1 TTCN-3簡介
　TTCN(Testing and Test Control Notation)是一個由歐洲電信標(biāo)準化協(xié)會ETSI(European Telecommunications Standards Institute)維護的、全球適用的標(biāo)準測試語言。在最近被批準的第三代標(biāo)準中，TTCN-3 是一個現(xiàn)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(yīng)用有系統(tǒng)測試、交互性測試、協(xié)議測試、業(yè)務(wù)測試及模塊測試等領(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(zhuǎn)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(shè)計
    基于德國測試科技公司(Testing Technologies GmbH)研發(fā)的Ttworkbench軟件設(shè)計的測試系統(tǒng)總體架構(gòu)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(wǎng)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(xiàn)信息交互[4]。

    測試系統(tǒng)中PC主要進行LTE協(xié)議棧層3的開發(fā)，而系統(tǒng)仿真器實現(xiàn)LTE協(xié)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(gòu)造測試數(shù)據(jù)、開發(fā)測試用例，對終端進行測試。對測試系統(tǒng)的相關(guān)組件說明如下：
    (1)TTCN-3測試例編輯器：測試數(shù)據(jù)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(diào)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(xié)調(diào)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(zé)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(xiàn)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(diào)用TRI接口提供的API函數(shù)[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(shù)的實現(xiàn)。
    (8)抽象語法標(biāo)記(ASN.1)編解碼:負責(zé)測試數(shù)據(jù)的編碼和解碼工作，在測試工具開發(fā)過程中需要針對協(xié)議規(guī)范制定特定的測試數(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際完成測試。
3 測試方案設(shè)計與結(jié)果分析
3.1 測試流程設(shè)計
　測試包含源小區(qū)和目標(biāo)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(biāo)小區(qū)的定時器信息。開啟T2后，目標(biāo)小區(qū)為可檢測，且UE需要進行檢測并發(fā)送測量報告。當(dāng)?shù)竭_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(biāo)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(xiàn)
    TTCN代碼的開發(fā)工作需要依據(jù)TTCN-3核心語言的規(guī)定以及針對測試的特殊需求來實現(xiàn)。完整的測試用例內(nèi)容實現(xiàn)應(yīng)包括以下步驟：
　(1)定義測試數(shù)據(jù)類型：對等層之間傳輸?shù)南㈩愋秃蛯娱g傳輸?shù)脑Z結(jié)構(gòu)類型。
　(2)構(gòu)建實際測試數(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(xiàn)。消息的收發(fā)、測試循環(huán)的構(gòu)造、測試結(jié)果的驗證和判決。
3.3 測試結(jié)果
    TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)間小區(qū)切換測試單次運行結(jié)果如圖4所示。由于運行結(jié)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(yīng)的MTC為TTCN3中測試控制成分，右邊豎線對應(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)的測試儀表和模擬TD-SCDMA目標(biāo)小區(qū)的測試儀表。最終實現(xiàn)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(guān)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(biāo)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(shù)據(jù)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(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(shù)據(jù)部分包含UE傳回的測量報告消息;
　(12)關(guān)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(shù)據(jù)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(guān)閉定時器T3，判定pass;
　(18)CTL端口發(fā)送消息控制UE關(guān)機。
    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)計了測試流程，構(gòu)造了測試系統(tǒng)，結(jié)合TTCN-3開發(fā)了相應(yīng)的測試用例，并對其進行了協(xié)議一致性測試。對未來TD-LTE商用后，相關(guān)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(xié)議一致性測試[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報,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,趙會群,等.基于TTCN-3底層協(xié)議測試方法研究[J].計算機應(yīng)用研究,2010,27(11):4165-4181.