LTE-Uu接口协议栈中ASN.1模块的设计与应用

1、文章编号：（）宰接口协议栈中模块的设计与应用李校林文小强（重庆信科设计有限公司，重庆；重庆邮电大学，通信新技术应用研究所，重庆）【摘实用设计要】基于及其编码规则的理论，提出了接口协议栈中编解码模块的设计与应用方案。设计过程首先包含完整编译码所需信息的数据结构，并通过调用独立的编解码函数库。从数据结构中提取相应的参数完成解析。通过检验编解码模块在协议一致性测试中的应用，该模块能够达到协议实际测试的要求。【关键词】接口协议栈；编解码器；【中图分类号】【文献标识码】“（翻，明，；，【，）【】，【】；，引言随着移动通信技术的蓬勃发展，以及移动通信与宽带高的通信效率。需要指出的是，中数据类型的编码，具体

2、实现时必须严格按照协议来完成。否则即使是无线接人技术的相互融合。开展了长期演进（，）技术的研究。与以往的，等移动通信系统相比能提供对各种数编解码过程中的差错，也可能使整个系统无法正常运行。文献【棚讨论了提出开发自动编泽器和新运行库等的解决方法。但这些都主要针对及其他协议标准。而且一方面接口协议栈的大部分功能与等相比已经有了很大的变化，另一据传输的支持和比以往所有移动通信系统更高的数据传输率。这必然会加大用户设备（）与之间的信令交互。在制定的标准中，引入了使用编码规则的语言来描述接口协议栈信令消息。的数据类型可分为简单类型和复合类型两大类。简方面信令消息随着协议版本的变化仍然在不断改变。因此，笔

3、者结合文献卜】各自方案具有的优点，对接口协议栈中语言描述信令消息的编码和解码技术及在此基础上的一致性测试应用做了探索性的研究。单类型是通过直接规定一组该类型值而定义的不可分解的基本数据类型，包括，等。复合类型是引用一个或多个其他类型构成的任意复杂的数据类型。这里的其他类型可以接口协议栈结构在协议中。接口协议栈从功能和任务是简单类型，也可以是复合类型。复合类型有，等。接口协议栈上来看，分为物理层（）、数据链路层（）和无线资源控制层（）。数据链路层又分为媒介接入控制（信令消息采用的均是紧凑而快的编码方式从而能获得更宰国家科技重大专项（）万方数据，）层、无线链路控制（，）将该协议栈中用记法描述的消息

4、（￥）编译成语言描述的源文件（）；）生成记法描述的消息（）中对应数据结构的编解码函数（）。）层和分组数据汇聚协议（，）层罔。编解码模块处于层中信息的最关键部分，是接口协议栈信息块重组过程的核心之一【。层消息在发送端首先经过编解码模图中的编译是指将记法描述的文件编译成文件以及与对应的文件。其中文件用于声明编译之后生成的数据类型和编解码函数，文件用于实现编解码函数。这些编解码函数再调用图块的编码。形成的模块，再分别经也的，层和层处理后，经物理层发送出去。在接收端，则需要进行发送端的逆过程，经物理层接收中的编解码基本函数库（，）实现编解码功能。最后得到用于接口协议栈的可执行文件从而完成从描述到二进制

5、比特流的转换，后。经过的，和层的处理，再送往层的编解码模块进行信令消息的解码，完成信令消息的解析。其中。层的主要任务是完成逻辑信道与传输信道之间的映射。因此发送端的层实体需要通过对不同映射关系下的数据添加不同的头来区分不同类型的数据。接收端则需要根据不同的传输信道指示及数据格式去掉相应的头；层的功能主要完成数据使得其信息能在系统网络中传输。图的编译过程比较繁杂。因为如果将空中接口的消息手工翻译成文件则会多达数万行，任务庞大。不过【的消息相对来说，简化了很多。笔者通过剔除不必要的类型并设计特定的数据结构，将的这些消息经过映射成文件后，再加上其他一些优化措施。将整个消息的文件（玎，）压缩至之。消息

6、编译成代码文件后，还需进行编解码的分段、重组及确保数据的正确有序传输；层主要完成对信令消息的加密和完整性保护：最后是层进行消息编解码的模块化处理及解析。编解码模块设计与实现函数库的编写。模块的比较核心部分就是编解码函数库。它包括的各个数据类型所对应的编解码函数。具体实现必须严格根据协议中的编码规则来目前国内外通信软件协议栈制造商对中各个接口协议栈都十分重视。和公司推出的软件除了信令消息分析功能外有的还具备部分协议模拟功能。虽然编解码部分在这些软件中的形式各有千秋但其达到的效果是完全一致的。编解码处理流程如图所示。符合标准抽象语莹描述的消息为具体语法止为传赣语怯编写。之后，再进行一系列的严格测试

7、才能确定其正确性。最后完整的编解码函数库的源代码约为行。编解码模块的测试与应用由于的消息中包含很多协议数据单元（）。不同的下面又包含许多复杂结构。因此使）用结构测试的方法对编解码模块进行测试。同时通过观察该模块在一致性测试中的应用来进一步验证编解码模块的可靠性。模块的结构测试结构测试又称为“白盒测试”或单元测试，它是基于软件内部结构进行测试的，其目的是通过执行每条语句、遍历程序的各个分支来检查整个程序代码的正确性。在测试的实现中采取了有步骤分层次的方法：先对简单类型编解码图编解码处理流程函数进行测试，然后对复杂类型编解码函数进行测试。为确保测试的准确性和可靠性，在复杂类型测试中采用了两种方法：

8、一种是采用手工对接口信令消息中包含消息的进行赋在对接口协议栈的编解码模块的设计中提出了软件设计中模块定义和代码实现的方案，并给出了实际开发中遇到的某些困难的解决方法。要实现编解码模块，需要：值，先调用编解码模块进行编码，对于编码后的结果再调用编解码模块进行解码。选取广万方数据消息是因为这种类型消息包含了几乎所有的的数据类型，并且包含的复合结构比较多。具有很强的通用性。经多次符合标准的随机赋值测试后发现，解码后的结果与开始的赋值是完全一致的。另外一种方式是结合公司的软件对消息赋值，通过该软件生成符合编码规则的比特流。先调用编解码模块解码，对解码后的结果再调用编解码模块进行编码。最后将输入的比特流

9、和解码后的比特流进行比较，看两者是否一致。由于某些消息编码后比特流比较庞大，因此改进的措施是将解码之后的比特流输出到文件，使用工具进行比较。通过反复多次随机取值的结构测试各个预输入的比特流和编码后比特流经软件比较仍然一致，这说明编解码模块通过了结构测试。由于在实际的连接消息通信过程中，消息的各项参数值是很难预测的，所以仅通过结构测试是不够的还必须与一致性测试中编解码模块应用结合起来。编解码模块的应用对于协议栈的开发测试而言。比较关心的是开发是否满足标准，是否能与其他基于同一个协议标准的产品实现互通等问题。而协议一致性测试可以检测所实现的协议实体与协议规范是否一致，是协议实体之间互操作性和性能保

10、证的基本前提。在测试系统和被测实体之间通过发送、接收信令数据来完成协议一致性测试。根据图所示过程在的环境下设计一个测试例，此环境同时支持和两种语言。根据（）协议的过程。使用，】和语言在的兀平台中构造测试例、测试集，然后脱离工具平台。完成与系统集成翻。被测系统测试系统图基本协议通信中连接建立流程与系统集成时具体使用模拟出一个简单的协议实体，被测实体为，它发送一条后，便会等待返回对应的响应消息，接收到此条消息万方数据，。并进行相应配置成功后会回应消息。测试系统模拟基站（），通过执行测试例发送或等待接收数据并比对得出测试结果。在进行协议一致性测试对匝基本协议通信仿真的过程中。编解码模块会取出其中包含

11、消息的数据流包。调用解码函数进行解码。如能正常解码，再分析消息流程是否符合制定的标准流程这样从另一个角度验证了编解码模块的可靠性。对测试系统和被测系统的通信端口等正确配置后运行测试例，测试系统根据图所示的过程进行流程测试。将编码后的请求消息发送给测试系统，测试系统收到并解析为正确的请求消息后会返同条对应的响应消息被测系统接收到该消息后进行解析。并回应，测试系统接收到该消息后进行解析。得出判决结果。如图所示。通过查看最后的判决结果，可以发现这与图实际的基本协议通信中连接建立流程是一致的。由此可知，编解码模块能够准确解析接收到的数据并且能准确地将描述的信息转换成比特流的形式。因此，该方案是有效、可

12、行的。图系统集成后运行结呆小结编解码模块在陋一接口协议栈中占有相当重要的地位。也是决定能否与系统中其他模块之间达到互通的基础。通过结构测试和在一致性测试中的应用。文中所涉及的与编解码模块相关的协议描述及实现方法、通信协议一致性测试都是有效、可行的。对于的诸多应用领域而言，这些方法也具有一定的通用性。参考文献：【】，；（下转第页）一一！：鲤塑熊家组异地讨论，实时点评；）运动赛事移动机位或其他特殊机位。但它的优势就是经济、便携、及时与互动。其缺点是：编码器为专用设备，受数量限制，同时需要专业人员操作使用。如果手机视频通话质量能够提高到（），那么每一个使用视频手机的人都有可能成为无所不在、无时不在的

13、新闻采集者。当这样的时代出现的时候，一个高品质的海量新闻资讯频道的实现将不再遥远，小结电视节目的时效性、互动性要求越来越高，对节目的传输手段也提出了更高的要求仅靠现有的卫星、光纤和微波手段及互联网的文件传输，都无法满足节目时效性、互动性的需求。就是互联网的无线接入方式，让信号采集端真正摆脱束缚，让现场信号能够真正及时地回到演播室。画面质量和链路的可靠性虽不能与传统的光纤、微波相比更令人期待。责任编辑：丁叠收稿日期：“（上接第页）；】。，（）；（）【】。，：（）：】，铀（）（）；【】删，：【（）】【】李小文。李贵勇，陈贤亮第三代移动通信系统、信令及实现】北京：人民邮电出版社，作者简介：李校林（一

14、）。教授级高级工程师，研究生导师，长期从事第三】李小文，王宁系统中编译码器的设计和实现阴重庆邮电大学学报：自然科学版，（）：【】赵晓华，邓秀兰，余厚金协议栈中模块的改进设计们电视技术，（）：【】，代移动通信系统硬等无线接入系统的研究：文小强（。硕士生，研究方向为卜协议栈。责任编辑：许盈收稿日期：加棚【】：，：（上接第页）息比如，端口号和请求，状态标志，而本软件对呼叫流程图进行了优化，使流程图更加清晰简洁。其详细信息通过点击各流程状态来展示。综上所述。本软件仅针对协议进行了监听，并且将该功能集成到整个实验系统中，其功能和效果与一致，且更适合于教学的需求。【王艳艳，房子河，郅晨，等基于数字网络视频

15、监控的信令系统设计【电视技术，（）：【】盛志伟刘仕筠。李群以太网数据包捕获与转发技术【】微计算机信息。（）：【】许爱军，谢娟，张华基于的网络数据解析及其实现叭科学技术与工程，（）：【】王亚非通信网络监听系统的设计与实觅北京：北京邮电大学，小结本系统实现了在交换网络中捕获和分析软交换实验【】孙鑫，余安萍“深入详解（】北京：电子工业出版社，作者简介：张毅，教授。主要从事电路交换等通信网络方面的研究；马丹，硕士生。研究方向为较交换系统；唐红，教授主要从事网络管理与信息系统应用、网络测量与测系统数据包的功能，达到实验教学的要求，使学生更容易理解软交换和协议的知识。参考文献：【】，：帆试等方面的研究。责

16、任编辑：许盈收稿日期：万方数据面而忑丽而而蕊了塑塑燮LTE-Uu接口协议栈中ASN.1模块的设计与应用作者：作者单位：李校林， 文小强， LI Xiao-lin， WEN Xiao-qiang李校林,LI Xiao-lin(重庆信科设计有限公司,重庆400065;重庆邮电大学,通信新技术应用研究所,重庆400065)， 文小强,WEN Xiao-qiang(重庆邮电大学,通信新技术应用研究所,重庆400065)电视技术VIDEO ENGINEERING2010,34(10)2次刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：参考文献(9条)1.TRIVUNOVIC B D;POPOVIC M V;B

17、ASICEVIC I V A design and implementation of ASN.1 parser for H.323protocol stack 20072.3GPP TS 36.300 V9.2.0,Evolved universal terrestrial radio access(E-UTRA)and evolved universalterrestrial radio access network(E-UTRAN); overall description ; stage 2 20103.LV Q;HUANG Benxiong;WANG Furong The mecha

18、nism of ASN.1encoding & decoding implementation innetwork protocols 20034.李小文;李贵勇;陈贤亮 TD-SCDMA第三代移动通信系统、信令及实现 20035.赵晓华;邓秀兰;余厚金 T.38协议栈中ASN.1模块的改进设计期刊论文-电视技术 2004(03)6.李小文;王宁 TD-SCDMA系统中ASN.1编译码器的设计和实现期刊论文-重庆邮电大学学报(自然科学版)2009(03)7.ITU-T Recommendation X.691,Information technotogy-ASN.1 encoding rules:specificatian of packedencoding rules(PER) 20028.ITU-T Recommendation X.680,Abstract syntax notation(ASN.1):specification of basic notatiun 20029.3GPP.TS 36.331 v.9.1.0,3rd generation partnership project;technical specification group radioaccess network; evoloved universal terresit