（通信与信息系统专业论文）wcdma通信系统中rnc集成测试工具的设计与应用.pdf

南京理工大学硕士论文 w c d m a 通信系统中r n c 集成拍j 试工具的设计与应用 摘要 r n c ( 无线网络控制器) 是w c d m a 系统中连接核心网和基站的重要部分。 r n c 集成测试工具，就是指对r n c 的部分或所有的功自模块进行测试的手段。它 是由软硬件结合的。它对r n c 的开发有着强大的支持，能够确保r n c 功能的完 整性、维持r n c 开发的连续性、减少r n c 系统的错误以及节省大量的资源。由 此可见，r n c 集成测试工具对一个系统的开发有着举足轻重的作用。 本文结合w c d m a 系统中r n c ( 无线网络控制器) 的开发，详细阐述了无线 网络控制器( r n c ) 的集成测试工具的软件设计与应用。本文首先介绍了w c d m a 的结构，然后讲述了面向对象的设计思想，最后详细介绍了r n c 集成测试工具的 软件设计与应用。 关键词：集成测试工具无线网络控制器面向对象w c d m a 南京理工大学硕士论文 w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 a b s t r a c t r n c ( r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ) i sa ni m p o r t a n tp a r tb e t w e e nc n ( c o r en e t w o r k ) a n dn o d ebi nt h ew c d m as y s t e m 。r n ci n t e g r a t e dt e s t e ri sat o o l t h a th a st h e c a p a b i l i t yo ft e s t i n ge a c hf u n c t i o n a lm o d u l ei nt h er n c i ti sb a s e d o nh a r d w a r ea n d s o f t w a r e i ts t r o n g l ys u p p o r t st h ed e v e l o p m e n to fr n c i n t e g r a l i t yo ff u n c t i o n si nr n c a n dc o n t i n u i t yo fd e v e l o p i n gr n cc a nb ee n s u r e db yr n ci n t e g r a t e dt e s t e r i ta l s oc a l l r e d u c et h eb u g si nt h er n ca n ds a v et r e m e n d o u sr e s o u r c e s r n ci n t e g r a t e dt e s t e r , t h u s i tc a nb es e e n w h i c hp l a y sac r u c i a lr o l ei nt h er n cd e v e l o p m e n t t h i si s s u ed i s c u s s e st h ed e t a i ld e s i g no fr n ci n t e g r a t i o nt e s t e ra n da p p l i c a t i o n so f t h et 0 0 1 i nt h eb e g i n n i n go ft h ei s s u e ，t h ec o n s t r u c t i o no fw c d m a i si n t r o d u c e d a n d t h ef o l l o w i n gi st h ed e s c r i t ) t i o no fo b j e c t o r i e n t e dd e s i g nt h e o r y f i n a l l y , t h em e t h o do f t o o l sd e s i g n a t i o na n ds o m ea p p l i c a t i o n so ni ta r ed i s c u s s e di nd e t a i l k e y w o r d s ：i n t e g r a t e dt e s t e gr n c ，o b j e c t - o r i e n t e d ，w c d m a i i 南京理工大学硕士论文 w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 1绪论 1 1 移动通信发展 当今的社会已经进入了一个信息化的社会，人们期望随时随地、及时可靠、不 受时空限制地进行信息交流、提高工作的效率和经济效益。信息化技术日益月新。 为了满足现代化快节奏的生活和工作，移动通信应运而生。移动通信综合利用了 有线无线的传输方式，为人们提供了一种快速便捷的通讯手段。由于电子技术尤 其是半导体集成电路及计算机技术的发展以及市场的推动，使物美价廉轻便可靠 性能优越的移动通信设备成为可能。现代的移动通信发展至今主要走过了两代，而 第三代现在正处于紧张的研制阶段“。 第一代移动通信系统是模拟制式的蜂窝移动通信系统。时间是本世纪七十年 代中期至八十年代中期。缺点是频谱利用率低、无高速数据业务、保密性差以及 设备成本高等。 为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术浮上水 面。这就是以g s m 和i s 9 5 为代表的第二代移动通信系统。时问是从八十年代中期 开始。 移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务。由于网 络的发展数据和多媒体通信有了迅猛的发展势头，所以第三代移动通信的目标就 是宽带多媒体通信。第三代移动通信系统是一种能提供多种类型高质量的多媒体 业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力与固定网络相兼容，并以小型便 携式终端在任何时候任何地点进行任何种类的通信系统。下面一节将简单介绍 w c d m a 系统的结构。 1 2w c d m a 系统结构 u m t s ( u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m ) 通用移动通信系统是采 用w c d m a 空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把u m t s 系统称为 w c d m a 通信系统。u m t s 系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括 无线接入网络( r a d i oa c c e s sn e t w o r k ，r a n ) 和核心网络( c o r en e t w o r k ，c n ) 。 u t r a n 、c n 与用户设备( u s e re q u i p m e n t ，u e ) 一起构成了整个u m t s 系统。其 系统结构如图所示”1 。 南京理工大学硕士论文w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 图i 2 1u m t s 网络概括图 其中无线接入网络处理所有与无线有关的功能，而c n 处理u m t s 系统内所 有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。c n 从逻辑上分 为电路交换域( c i r c u i ts w i t c h e dd o m a i n ，c s ) 和分组交换域( p a c k e ts w i t c h e dd o m a i n ， p s ) 。u m t s 的详细网络构成图如下： 图1 2 2u m t s 系统网络构成示意图 下面一节，我们将根据不同的角度，对r n c 进行简单的阐述。 1 2 1 r n c 概述 由图1 2 2 显而易见，r n c ( r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ，无线网络控制器) 在 u t r a n ( 无线接入网) 中，连接着c n ( 核心网) 和n o d e t 3 ( 基站) ，它在w c d m a 通信系统中的作用举足轻重。 r n c 是u t r a n 中的测试和交换元素，位于i u b 和i u 接口中间，它还有一个 内部接口i u r 。r n c 分为c r n c ( c o n t r o l l i n g r n c ，控制r n c ) 、s r n c ( s e r v i n g r n c ，服务r n c ) 以及d r n c ( d r i f t i n gr n c ) 。控制r n c 主要负责对其控制的 堕塞堡三查兰堡主笙奎! 曼里! 竺望! 童至丝主! ! 翌叁堕型萎三墨墼堡盐兰窒旦 小区的无线资源进行管理；服务r n c 负责管理u e 和u t r a n 之间的无线连接， 例如越区切换，开环功率控制；漂移r n c 是除s r n c 外u e 所用到的r n c 称为 漂移r n c ，一个用户可以没有，也可以有一个或多个漂移r n c 。 虽然r n c 的具体实现根据各个厂商的解决方案不同而各异，但是一些公共点 还是存在的，下图表示了r n c 的逻辑架构。 l u bi t l n o d eb ( 基站x _ - 宽带交换 书c n ( 棱心同) ， 接口接口 单元一覃元 l u r u t r a n无线赍源操作维护 控制功能 管理接口 - - l 其他的r n c 了一 图1 2 3 r n c 逻辑架构 上图我们可以看到，r n c 的整个功能可以归为两部分：u t r a n 无线资源管 理和u t r a n 控制。无线资源管理是一个算法集，它主要通过高效的共享和管理 无线资源来保证无线链路的稳定性以及无线连接的服务质量( q o s ) 。u t r a n 控 制函数包括建立、维护和释放无线承载( r a d i ob e a r e r ，r b ) ，还包括对无线资源 管理的支持功能。 1 2 2u e 、n o d e b 以及c n 概述 图1 2 1 中，w c d m a 系统还包括u e 、c n 以及u t r a n 中的n o d eb 。 u e 是用户终端设备它主要包括射频处理单元，基带处理单元协议栈模块以及 应用层软件模块等。u e 通过u u 接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路 域和分组域内的各种业务功能，包括普通话音数据通信移动多媒体i n t e m e t 应用。 如e m a i l 、w w w 浏览、f t p 等。u e 包括两部分：m e ( m o b i l ee q u i p m e n t ，移动 设备1 和u s i m ( u m t ss u b s c r i b e rm o d u l e ，u m t s 签署模块) ，前者提供应用和服务， 后者提供用户身份识别。 n o d eb 是w c d m a 系统的基站( 即无线收发信机) 。包括无线收发信机和基 带处理部件。通过标准的i u b 接口和r n c 互连主要完成u u 接口物理层协议的处理。 它的主要功能是扩频调制信道编码及解扩解调信道解码。还包括基带信号和射频 信号的相互转换等功能。n o d eb 由下列几个逻辑功能模块构成：r f 收发放大、射 频收发系统( t r x ) 、基带部分( b b ) 、传输接口单元、基站控制部分。 如下图所示： 3 南京理工大学硕士论文 w c d m a 通信系统中k n c 集成测试工具的设计与应用 图1 2 2 in o d eb 逻辑功能模块 c n 的功能如上文所述，在此不再赘述。 1 3 本文所讲内容 r n c 功能复杂，开发任务艰巨。为了保证r n c 开发的顺利完成，针对r n c 开发过程中的r n c 测试工具就显得很有必要。这个测试工具应该能够对r n c 中 的功能模块进行仿真并且对需要测试的功能模块进行验证，并最终能够对整个 r n c 进行验证。在本文，这个工具被称为r n c 集成测试工具。为了方便起见，本 文将采用英文缩写形式r i t ( r n ci n t e g r a t i o nt e s t e r ) 代表r n c 集成测试工具。 我们运用面向对象的设计思想来完成整个工具的设计与应用。 本文第二章主要叙述了面向对象的设计思想。 本文第三章叙述了r n c 集成测试工具的详细设计。主要包括r n c 功能模块 的划分，r i t 的软件架构、r i t 板间通讯协议等等。 本文第四章叙述了r n c 集成测试工具的应用。包括r l c ( 无线链路控制协议) 测试和g t p - u ( g p r s 隧道协议) 测试。 南京理工大学硕士论文 w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 2 面向对象( o o ) 的设计思想 一面向对象其实是现实世界模型的自然延伸。现实世界中任何实体都可以看作 是对象。对象之间通过消息相互作用。另外，现实世界中任何实体都可归属于某 类事物，任何对象都是某一类事物的实例。如果说传统的过程式编程语言是以过 程为中心以算法为驱动的话，面向对象的编程语言则是以对象为中心以消息为驱 动。用公式表示，过程式编程语言为：程序= 算法+ 数据；面向对象编程语言为： 程序= 对象+ 消息【3 】。面向对象的编程语言有很多，如：c + + ，j a v a 等。 面向对象技术在软件工程中的推广，使得传统的测试技术和方法受到极大的 冲击。面向对象技术所引入的新特点，尤其是面向对象方法所独有的多态、继承、 封装等特点，使传统的测试技术己无法对面向对象软件进行有效的测试。对面向 对象软件的测试，其测试策略和测试方法都需要出现相应的变革。为了充分测试 面向对象的系统，必须做好三件事：一是测试的定义必须扩充；二是单元和集成 测试策略必须改变；三是测试用例的设计必须考虑面向对象软件的独特特征。 面向对象的设计思想能很容易地将大量问题归纳成为一个简单的解，能够大 大简化系统设计的复杂度，是成功设计系统的基础。r i t 的设计就采用了面向对象 的设计思想，并采用c + + 编程语言。本章将会简单介绍这秽设计思想。 2 1 对象 如上文所述，对象是现实世界中的任何实体。按照面向对象编程思想，一个 对象是物体特性与行为的集合。 打个比方，我们现在打算制造一个汽车方向盘。首先描述汽车方向盘这个对 象。方向盘的形状、大小和颜色等等是方向盘的物理属性。假设汽车正常前进时， 对方向盘的操作如下：当方向盘往左打时，汽车就往左转；方向盘往右时，汽车 就往右转。在软件领域，方向盘的物理属性被称为该对象的特性。对方向盘的操 作被称为是对象的行为。可见，对方向盘这个对象简单分析后，要解决的问题变 的很清晰。以上所述就是面向对象的软件设计思想雏形。 为了描述对象，类被定义，它描述了一组有相同特性( 数据元素) 和相同行 为( 函数) 的对象。在软件编程中，类实际上就是数据类型，例如，浮点数也有 一组特性和行为。“1 抽象数据类型的创建是面向对象程序设计中的一个基本概念。抽象数据类型 几乎能像内部类型一样准确工作。程序员可以创建类型的变量( 在面向对象程序 设计中称为“对象”或“实例”) 并操纵这些变量( 称为发送“消息”或“请求”， c 南京理工大学硕士论文w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 对象根据发来的消息知道需要做什么事情) 跚。 2 2 继承 继承是指一个对象直接使用另一对象的属性和方法。两个类型可以有共同的 特性和行为，但是，一个类型可能包括比另一个类型更多的特性，也可以处理更 多的消息( 或对消息进行不同的处理) 。继承表示了基本类型和派生类型之间的 相似性。比如类b 继承了类a 时，称a 为父类。为描述一个新类，。只需继承一个父类 a ，再描述与父类不同的地方就行了。即类b 由两部分组成，继承部分和增加部分， 继承部分是由a 继承来的，增加部分是专门给b 编写的新代码。 事实上，我们遇到的很多实体都有继承的含义。例如，若把汽车看成一个实 体，它可以分成多个子实体，如：卡车、公共汽车等。这些子实体都具有汽车的 特性，因此，汽车是它们的”父亲”，而这些子实体则是汽车的”孩子”。面向对象 的编程语言提供给用户一系列类( c l a s s ) ，面向对象编程语言的类有层次结构， 子类可以继承父类的属性和方法。与另外一些面向对象编程语言( 包括c + 十) 不同， j a v a 语言只支持单一继承。 一个基本类型具有所有由它派生出来的类型所共有的特性和行为。程序员创 建个基本类型以描述系统中一些对象的思想核心。由这个基本类型派生出其他 类型，表达了认识该核心的不同途径。 继承的特点在于：第一，能清晰地表现各类地层次关系；第二，大大减少代 码和数据地重复，缩短编程时间，使冗余最小花：第三，继承能够自动传播代码。 本文第三章中的板间通讯协议的设计就使用了这种特性。 2 3 多态性 多态性就是多种表现形式，具体来说，可以用”一个对外接口，多个内在实现 方法”表示。举一个例子，计算机中的堆栈可以存储各种格式的数据，包括整型， 浮点或字符。不管存储的是何种数据，堆栈的算法实现是一样的。针对不同的数 据类型，编程人员不必手工选择，只需使用统一接口名，系统可自动选择。运算 符重载( o p e r a t o ro v e r l o a d ) 一直被认为是一种优秀的多态机制体现，c 什就采用 了这种机制，但j a v a 现在不采用了。 当处理类型层次结构时，程序员常常希望不把对象看作是某一特殊类型的成 员，而把它看作基本类型成员，这样就可以编写不依赖于特殊类型的代码。 在形体例子中，函数可以对一般形体进行操作，而不关心它们是圆、正方形 还是三角形。所有的形体都能被绘制、擦除和移动，所以这些函数能简单地发送 消息给一个形体对象，而不考虑这个对象如何处理这个消息。这样，新添类型不 南京理工大学硕士论文w c d m a 通信系统中r n c 集成袒0 试工具的设计与应用 影响原来的代码，这是扩展面向对象程序以处理新情况的最普通的方法。 在面向对象的程序设计中，编译器并不做传统意义上的函数调用。对于面向 对象编程中，在程序运行之前，编译器不确定执行代码的地址，所以，当消息发 送给一般对象时，它采用“晚捆绑”的思想解决这个问题。 综上，继承和多态性是面向对象的设计思想的核心。在本次p i t 的开发中， 这种设计思想被采用，面向对象的程序设计语言c + + 被采用为开发工具，m i c r o s o f t v i s u a ls t u d i o6 0 为开发环境。下面一章将按照这种设计思想。详细阐述p i t 的设 计。 7 南京理工大学硕士论文 w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 3r i t 设计 根据上文我们知道，r i t 主要对r n c 的部分或者全部功能进行验证，所以我 们要依据r n c 外部接口协议对r n c 进行功能划分，并且提出r n c 简略的物理模 块实现。下面一节将会介绍r n c 的外部接口协议结构。 3 1r n c 外部接口的基本协议结构 u t r a n 各个接口的协议结构是按照一个通用的协议模型设计的。设计的原则 是层和面在逻辑上是相互独立的。如果需要可以修改协议结构的一部分，而无需 改变其他部分。如图3 1 1 所示： r a d i o c o n t r o ip l a n e u s a fp t a n e n e t w o 咄 l a y e r i 锚 鼢；a t i o “i i $ t ：d? j t a 辩j t r a n s p o r tm n s n e 扣雌俅 t r a n s p o r tn e t w o r k 讯n s d 0 k e t w 。r 采 n e t w o r ku wp l a n eu w用a n e l a y e r ia l c 垒p ( s ) i i d a t a ll s i g n a t j i n g i ie e a r e h s a l l l i n g llb e a e r s i l l8 e a t r ( s ) i liil t p 坶鲰耙渺 图3 1 1u t r a n 通用协议模型 从水平平面来看，协议结构主要包含两层：无线网络层和传输网络层。所有 与陆地无线接入网有关的协议都包含在无线网络层。传输网络层使被u t r a n 所选 用的标准的传输技术与u t r a n 的特定的功能无关。 从垂直平面来看包括控制面和用户面。 控制面包括应用协议( i u 接口中的r a n a p 、1 1 1 r 接口中的r n s a p 、i u b 接口中 的n b a p ) 及用于传输这些应用协议的信令承载。应用协议用于建立到u e 的承载 ( 例如在i u 中的无线接入承载及在i u ri u b 中无线链路) ，而这些应用协议的信令承 载与接入链路控制协议( a l c a p ) 的信令承载可以一样也可以不一样，它通过o & m 操作建立。”1 用户面包括数据流和用于承载这些数据流的数据承载。用户发送和接收的所 有信息( 例如话音和数据) 是通过用户面来进行传输的。 南京理工大学硕士论文 w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 传输网络控制面在控制面和用户面之间，只在传输层，不包括任何无线网络 控制平面的信息。它包括a l c a p 协议( 接入链路控制协议) 和a l c a p 所需的信令 承载。a l c a p 建立用于用户面的传输承载。引入传输网络控制面，使得在无线网 络层控制面的应用协议的完成与用户面的数据承载所选用的技术无关。在传输网 络层用户面中，数据面的传输承载是这样建立的：在控制面里的应用协议先进行 信令处理。这信令处理通过a l c a p 协议触发数据面的数据承载的建立。 并非所有类型的数据承载的建立都需通过a l c a p 协议。如果没有a l c a p 协议 的信令处理，就无需传输网络控制面，而应用预先设置好的数据承载。a l c a p 的 信令承载与应用协议的信令承载可以祥也可以不一样。a l c a p 的信令承载通常 是通过o & m 操作建立的。在用户面里的数据承载和应用协议里的信令承载属于传 输网络用户面。在实时操作中，传输网络用户面的数据承载是由传输网络控制面 直接控制的。而建立应用协议的信令承载所需的控制操作属于o & m 操作。“1 3 1 1 i u b 接口 i u b 接口是r n c 与n o d eb 之间的接口。 1 ) i u b 接口协议 i u b 接口协议如图3 1 1 1 所示： r i 越；on c t w o d , ：t r a i l s p o r l i ) s e fp f 4 n e ( o n l ：f _ ( 1 ll ”舯en d 州) 睹 c o 瞰m ! j 一0 n e r a d i o 基 q 一 毫 l鹫 鬻 毫 鬻n e m ，r 拓 j “目m n m 亳 墨鼍毒 烈f l p 】 0 l i m p q 弛如j i i 雌m ： i m n f , i ) f i i _ a e f ls s o f - u n i l s s f h n | g s c o p s s ( 枷 a a l t m5 a a l t y 辨5 i a a l t y o ：2 i p h 略i c a il a 性r 图3 i 1 1i u b 接口协议图 i u b 接口协议结构由两个功能层组成“们：无线网络层规定与n o d e b 操作相关的 程序，由无线网络控制平面和无线网络用户平面组成；传输层规定了在n o d e b 和 r n c 之间建立网络连接的程序。每个r a c h ( 随机接入信道) 、每个f a c h ( 前 向接入信道) 和每个c p c h ( 公共分组信道) 都应有一个专用的a a l 2 连接。 无线网络层和传送层有着明显的区分。因此，无线网络信令和l u b 数据流与数 q 南京理工大学硕士论文 w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 据传送资源和业务的处理是区分开来的。如图所示，资源和业务的处理由传送信 令来控制。传送信令由i u b 接口上的信令承载来传递。 2 ) i u b 的功髓 i u b 接口的功能有： a ) 传送资源的管理，是指对由传送信令控制的传送资源进行管理，即对信令承载 进行管理。 b ) n o d c b 的操作与维护包括：i u b 链路管理、小区配置管理、无线网络性能管理、 c ) d ) e ) f ) 曲 资源管理、公共传输信道管理、无线资源管理以及系统信息升级。 实现专用的o & m 传送 公共、专用信道的流量管理包括：管理控制、功率控制以及数据传送。 专用信道的流量管理包括：无线链路建立、信道分配取消分配、功率管理、 测量报告、专用传输信道管理以及数据传送。 上下行共享信道的流量管理包括：信道分配取消分配、功率管理、传输信道 管理以及数据传送。 定时和同步管理包括：传输信道同步、帧同步、基站一r n c 同步以及基站闭同 步。 3 1 2 i u r 接口 u r r a n 内任何两个r n c 之间的逻辑连接被称作i u r 接口。l u r 接口协议结构如下 圈： u 暑。rp l e n 0 i s a p i i 蹦li l f rr l s d or ln e t w o r k ； c o l l t f d ip “n 自! l ar e t “f 。2 t il t： * 9 c c p hi ”口 7 l l i m t p3 bim s u il _ t p $ b m s u a l 胪e cf n n i i s c t pii le s c f n n i ls c t p i bsscopi pii i ；i s c o p ll pl f i a al 5 t ffia a i $ l i i2 ；善：= ； ； a t m ； l ii p “y t i c l 。y t r； f 图3 1 2 ，1i u r 接口协议 1 i u r 接口协议结构 i l l r 接口协议结构包括下面两个功能层“”：无线网络层，定义了在公共陆地移 动网络( p l m n ) 内与两个r n c 相互作用的相关程序；传输层，定义了用于在p l m n 1 0 南京理工大学硕士论文 w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 内两个r n c s 之间建立物理连接的程序。 2 i u r 接口协议的功能 传送网络管理：公共传送信道的业务管理( 如：公共传送信道资源的准备寻 呼) ；专用传送信道的业务管理( 如：无线链路的建立增加删除以及测量的上报) ： 下行共享传送信道和t d d 上行共享传送信道的业务管理( 如无线链路的建立增加 删除、容量的分配) ；公共和专用测量目标的测量报告。 3 1 3 i u 接口 i u 接口规定了核心网和u t r a n 之间的接口。如图所示，对于一个r n c 最多存 在3 个不同的i u 接口：与c s 域( 核心网电路交换部分) 连接的i u c s ( 面向电路交 换域) ；与p s 域( 核心网分组交换部分) 连接的i u - p s ( 面向分组交换域) ：与b c 域连接的i u b c ( 面向广播域) 。 对于p s 与c s 分开的核心网结构，c s 和p s 两个域中存在各自的信令、数据连接 和用户数据连接。对传输层和无线网络层均是如此。对于c s 域，一个r n c 至多能 连接到一个c n 接入点上。对于p s 域，一个r n c 连接到一个c n 接入点上。对于b c 域，一个r n c 可连接到多个c n 接入点上。 1 i u 接口协议结构“” 同其他接口的协议栈类似，i u 接口的协议栈在纵向分为两个平面：控制平面和 用户平面。在横向分为两个层次：无线网络层和传输网络层。r a n a p 和i uu p 协 议层分别为无线网络层上i u 接口上的控制面协议和用户面协议。i u 接口的无线网络 信令由无线接入网络应用部分r a n a p 和业务域广播协议s a b p 构成。s a b p 和 r a n a p 协议构成处理c n 和u t r a n 之间所有程序的机制。r a n a p 可以透明地在 c n 和u e 之间传送消息而不需要u t r a n 解释和处理。 根据c n 节点所处的域不同，i u 接口协议栈又分为面向电路交换域和面向分组 交换域两种结构。如图所示面向电路交换域在传输网络层是采用直接通过a a l 2 或 a a l 5 映射到a t m 的形式。而面向分组交换域在传输网络层则是采取i po v e ra t m 的形式。 南京理工大学硕士论文w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 i n n c r “t 一。 l t r r a n p i l “”2等。l i 1 j “嚣篓i 溢ll “鬣嚣瓷嚣“i i iq 知加ii l ： ； s c c p le q ! 哺，i l m i t ，b 目lm 一坤h s s a n n i1 ( ：h n l| 端c x - p a ls s 亡日 l _l l a a i - - s | i ：i工l0i ii a i 。m ； l l l；m 一- ? a l ；i 图3 1 3 1i u ，c s 的协议结构 注：a a l 5 只用于作信令适配，从l 2 可用于信令或用户数据的适配。 i s ” il “篙搿。i r j 呵擎”。； 1 荨嚣l 冀：、 i l l i i ”i 筹8 - j l l” l l rl”n i l s n 0 i l n 舳 il i 一，m l i l i ! 川 川，l lb l w - i | l 图3 1 3 2i u p s 的协议结构 i u 接口的协议分成两个平面：用户平面协议实现无线接入业务，即通过接入层 传送用户数据。控制平面协议用于控制u e 和网络之间的无线接入载体和连接( 包 括请求的业务控制、不同的传输资源切换和流量等) 。还包括n a s 消息的透明传 输。 2 i u 接口特性 a ) 信令承载 传送c n 和r n c 之间的信令消息使用s c c p 。为此规定一个s c c p 的用户功能模 块称为无线接入网应用部分r a n a p 。 b ) 用户数据承载 使用a a l 2 协议作为到c s 的用户数据承载，a a l 2 协议还用于动态建立i u 接口 到c s 的a a l 一2 连接。g t p u 协议作为到p s 的用户数据承载。r a n a p 信令用于建立 修改和释放到p s 的g t p u 通道。 3 i u 接口功能：处理c n 和u t r a n 间的各种流程，以及在c n 和u e 间透明地传 南京理工大学硕士论文 w c d m a 通信系统中k n c 集成测试工具的设计与应用 输信息。 3 2r n c 模块划分 r n c 模块划分是设计r i t 的基础，本节首先从功能模块的角度提出了r n c 功能模块的划分，然后延伸到r n c 物理模块的划分。注：由于各个厂家的具体实 现有所不同，本节提出的r n c 模块划分方案仅供参考。 3 2 1r n c 功能模块的划分 如图3 2 1 1 ，按照功能划分如下： a ) 呼叫控制模块( c a l lc o n t r o lb l o c k ) ：它处理r n s 中所有的无线资源和传输资 源。它分配资源给用户，并且处理传递要求和服务信息的信令。 b ) 无线处理模块( r a d i op r o c e s s i n gb l o c k ) ：主要管理在无线接口传输的数据。 c ) 操作维护模块( o p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c eb l o c k ) ：管理各个子系统所用的资源。 这意味着它与每一个子系统都有一个接口。它是操作管理系统。 d ) 数据传输模块( d a t at r a n s p o r tb l o c k ) ；管理r n c 和网络中其他模块的信息传输。 图3 2 1 1 按功能划分的r n c 架构 3 2 。2r n c 物理模块划分 0 mr - r s g s h 根据r n c 功能模块的划分，映射到r n c 物理模块的划分，这是最有效的方 法。最理想的划分是把功能独立的模块分成不同的物理模块，这样对系统日后的 维护和升级有着很大的优势。 根据r n c 的功能架构划分，我们将r n c 物理上分为4 个主要部分：呼叫控 制板、操作维护板、无线处理板和数据传输板。呼叫控制板完成呼叫控制功能； 操作维护板以及操作维护功能；无线处理板完成无线处理功能；数据传输板完成 数据传输处理功能。根据r n c 外部接口协议结构，结合r n c 功能架构，各个板 具体实现如下图： 南京理工大学硕士论文 w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 3 3 r i t 基本原理 3 3 1r i t 概述 图3 2 2 1r n c 简略实现结构 k i t 可以理解为一个测试平台，基于这个平台，用户能够写下他们自己的测试 流程脚本来测试他们需要测试的无线网络控制器部分或者全部功能。 r i t 提供给用户一个平台。如果想对呼叫控制板、操作维护板、无线处理板、 或者数据传输板传输板进行功能测试，用户要写一个用户脚本来描述测试流程， 并且把这个用户脚本加到k i t 中。假设用户要测试无线处理板，r i t 测试平台会 调用用户脚本，并且根据测试流程来仿真无线处理板、传输板和控制板的外部环 境，通过无线处理板、传输板之间接口产生与无线处理板通信的消息，实现由用 户脚本定义的测试流程，验证无线处理板。 在r i t 内部存在另外一个脚本，我们称它为r i t 脚本。它由r i t 开发人员编 写。这个脚本大大减轻了测试用户的工作量。它提供了强大的功能，例如消息的 解码和编码、协议分析器以及底层通讯。r t 脚本跟用户脚本基本相似，只不过它 提供了一些公共的、特殊的函数给每个用户，并且它对用户是不可见的，不能够 被用户修改。r i t 脚本类似与一个库，它实现了一些对无线处理板、传输板或控制 板测试所需要的函数，提供函数接口给用户。用户脚本就能够通过一个函数调用 函数来使用r 1 t 脚本。 用户脚本定义了测试流程并且用i n c l u d e 命令来调用r i t 函数。r i t 脚本由 r i t 平台以库的形式，以及测试用户的函数接口提供。r i t 平台定义了一些用户脚 本和r i t 脚本所用来测试的原型函数。 用户脚本、r i t 脚本和r i t 平台的关系，请看下图。 1 4 南京理工大学硕士论文w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 图3 3 1 1r i t 脚本 3 3 2r i t 软件架构 下图描述了r i t 的所有组成部分： 图3 3 2 1r i t 组成 1 t e s tm a n a g e r 测试管理器，它主要用来建立正确的测试环境，运行一个测试，将测试过程 以及s u t ( 被测试系统) 产生的t r a c e ( 整个测试的流程，包括一些具体的消息名 称，发送时间，发送地点等等) 保存在特定的文件中。 下图是t e s t m a n a g e r 类的简明设计( 成员函数参数略) ： 图3 3 2 2t e s l m a n a g e r 类简明设计 t e s t m a n a g e r 主要完成以下功能： a 1 测试环境设置：它对应着t e s t m a n a g e r 类的s e t e v n o h 茂员函数。它包括内存管 南京理工大学硕士论文w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 理、定时器、消息队列的管理、消息的分发机制、t r a c e 模块的控制等等。 b ) 运行测试：r u n ( ) 完成这个功能。它应用测试环境，调用用户脚本所写流程，完 成测试。如果中途有致命错误，程序会自动退出，t r a c e 将记录所发生的原因。 停止测试：应用程序调用s t o p o 成员函数可以手动停止测试。 根据上述内容，我们可以迸一步设计t e s t m a n a g e r 类： 如下图： t e s t m a n a g e r 每睡s 硅醣耋一1 i 蔷鞠f 舔e e ； _ t 雠懿 i 1 - 二“一一“ | = m 哟l t o p ( 。 e t e v n 0 t e s t m a n a g e r 0i “1 j e s t m 相a g e r 0 一一一一一。r 图3 3 2 3t e s t m a n a g e r 类设计 t e s t m a n a g e r ：r t o s 成员变量是类对象，这个类包括内存管理、定时器、消 r t o s 息队列的管理、消息的分发机制等具体实现。t e s t m a n a g e r ：t r a c e _ 成员变量是t r a c e 类对象，它实现对系统中各种消息的追踪。 2 s c e n a r i o s 流程，它分为主流程和子流程。主流程是用户脚本的最高层，它面向业务流 程，是由一系列子流程串联起来组成的。子流程是用户脚本的予部分，主要是一 些功能测试的具体实现，它可以只是一系列事件的发送和接受。 一个流程负责： a ) 控制合适的事件触发。 b 1 检查一个或多个事件序列。 c 1 生成多个子流程。 d ) 等待一些子流程的完成。 e 1 记录反映测试过程的信息或者测试者感兴趣的信息。 n当它检测到“被测试系统”返回一个错误的消息时，能够将这个消息发送到测 试管理器中。 描述一个流程功能详细的a p i 请参阅3 4 节。 3 c o r e 核心，它包括消息接收发送器和传输协议栈。消息接收发送器主要处理r i t 南京理工大学硕士论文 w c d m a 通信系统中r n c 集成测试工具的设计与应用 和s u t 之间的消息交互，由t e s tm a n a g e r 管理。传输协议栈主要规定了板问消息 以及信令的传输规范。 4 r i tm e s s a g ed i c t i o n a r y 融t 消息字典，定义了t 处理的所有事件名字以及它的消息结构。 5 r i ts c r i p tl i b r i t 脚本库，它定义了一些特定的函数库，用来处理一些特定的功能。例如： 消息的接收发送，消息的创建和解析等。它主要是被用户脚本使用。 库是一些方法和函数的集合，它们被存放在一个或多个文件。通常是以编译 过的形式，被其他程序链接。库是一种最早的代码重用模式。r i t 脚本由r i t 平 台以库的形式，以及测试用户的函数接口提供。r i t 平台定义了一些用户脚本和 r i t 脚本所用来测试的原型函数。 6 r t o s 实时操作系统，它包含了内存管理，定时器，信号量等。 7 s u t ( s y s t e mu n d e rt e s t ) 被测试系统，它包括呼叫控制板、操作维护板、无线处理板以及数据传输板。 8 t r a c e 跟踪器，它能够记录s u t 和r j t 之间的交互信息。 3 4r i t 流程函数原型 本节列出了供用户写一个流程所用到的r i t 函数原型，它们都采用c 或者c + + 编程语言写函数原型。 1 ) s e n d s e n d 函数使r i t 发送一个事件到被测试系统。 原型表达式： v o i ds e n d ( e v e n t e v e n t ) i 参数属性 e v e n t i n 表3 4 ，1s e n d 接口 2 ) e x p e c t 使某个流程等待，直到被测试系统返回一个特定的消息。一个流程调用此函 数来实现等待一个特定的事件。 原型表达式： v o i de x p e e t ( e v e n t c l a s s 。e v e n t ， t y p e d e e i s i o n ( 古c o n t r o l l e r ) ( e o n s te v e n t c l a s s + ，c o n s tc o n t r o l l e r c o n t e x t c l a s s + ) ， 南京理工大学硕士论文w c d m a 通信系统中k n c 集成测试工具的设计与应用 c o n s tc o n t r o l l e r c o n t e x t c l a s s + c o n t r o l l e r c o n t e x t ， e n d c o d e ( h a n d l e r ) ( e v e n t c l a s s ，c o n s th a n d l e r c o n t e x t c l a s s + ) ， c o n s th a n d l e r c o n t e x t c l a s s 。h a n d l e r c o n t e x t ， 参数属性描述 e v e n ti n o u t期望的事件 c o n t r o l l e r 1 n允许控制事件参数的函数接入点 c o n t r o l l e r c o n t e x t i n控制器函数的参数 h a n d l e ri n这个函数被用来建立在同步模式下应用程 序所需要的“