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计算机科学与应用
, 2011, 1, 164-170
http://dx.doi.org/10.12677/csa.2011.13032 Published Online December 2011 (//www.abtbus.com/journal/csa)
Copyright © 2011 Hanspub
CSA
A Consistency Test Method about TD-SCDMA/GSM
Handover Protocol
Yixuan Hao, Zhezhao Zeng
College of Electrical and Information Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha
Email: hyx07@163.com; hncs6699@yahoo.com.cn
Received: Sep. 7th, 2011; revised: Oct. 16th, 2011; accepted: Oct. 29th, 2011.
Abstract:
This paper discussed a technique to achieve Protocol Conformance Test (PCT), analyzed the fea-
sibility about this method, and presented the example
of the approach about theTD-SCDMA Network System
handover to GSM Network System in protocol specifica tions by TTCN-2. The results showed the flexibility,
efficiency and high-logicality about the method in the field of PCT.
Keywords:
TTCN-2; TD-SCDMA/GSM; PCT; T/G Network-Handover
一种
TD-SCDMA/GSM
切换的协议一致性测试实现方法
郝逸轩，曾
吉吉
昭
长沙理工大学电气与信息工程学院，长沙
Email: hyx07@163.com; hncs6699@yahoo.com.cn
收稿日期：
2011
年9月7日；修回日期：
2011
年10月16日；录用日期：
2011
年10月29日
摘
要：本文讨论了如何用TTCN-2实现3GPP协议一致性测试，分析了这种实现方法的可行性，给
出了如何用
TTCN-2
实现协议规范中的TD-SCDMA/GSM切换的具体实例。研究结果表明该方法在协
议一致性测试实现中的灵活性、高效性和逻辑清晰性。
关键词：
TTCN-2；TD-SCDMA/GSM
；协议一致性测试；T/G网络切换
1.
引言
2009
年
1月7日，工业和信息化部为国内运营商
发放了
3G
牌照，从此TD-SCDMA系统在我国正式进
入商用阶段。为实现从
GSM
到TD-SCDMA
的平滑过
渡，国内外各终端制造商开始推出
TD-SCDMA/GSM
双模终端，以满足用户需求，并适应用户使用习惯。
因此，在未来很长一段时间内，中国移动将面临着建
设和优化
GSM
和TD-SCDMA
两张网络的局面，从网
络技术上
TD-SCDMA
属于3G
技术，可以给运营商带
来高速的数据接入服务，但因为
TD-SCDMA
网络的
建设期才开始三年，相比之下，已经建设十多年的
GSM
网络有着更好的覆盖率，由此2G和3G互操作
的课题应运而生，
2G/3G互操作不仅仅要求网络的融
合，更需要在融合中促进用户满意度和网络综合收益
的最大化
[1]
。这也是中国移动通信研究院近年投入的
重点课题。
在通信领域，为了确保进入消费市场的设备在使
用过程中不仅自身质量没有问题，而且不会对通信网
络中的其他设备带来不良影响，各国通信主管部门都
会对申请销售的电信设备进行一系列的测试和认证，
只有通过了这些测试并获取认证证书的设备才能进入
市场进行销售。在这些认证环节，协议一致性测试是
其中最重要也是测试内容最丰富的测试。传统的协议
一致性测试实现方法有
COT
方案[2]
和第一代TTCN方
案
[3,4]
，它们的提出为通信行业的发展开辟了一条新的
道路，但他们在协议一致性测试的实现过程中，表现
出了系统总体框架不够严谨，抽象服务原语
(ASP)的逻
辑性不够清楚，协议规范定义的个参数定义起来不够
灵活，对测试点
(PCO)的检查也不够方便等不足。
郝逸轩 等
一种 切换的协议一致性测试实现方法
165
TD-SCDMA/GSM
本文提出一种运用第二代树表描述语言
(TTCN-2)
来实现协议一致性测试的方法，并针对其应用特点提
出一种新的分布式协议一致性测试模型。基于这种方
法，本文给出了一个实例，其详细阐述了如何运用
TTCN-2
来实现
3GPP
协议规范中从
TD-SCDMA
网络
系统到
GSM
网络系统的切换流程，从而达到实现协
议一致性测试的目的。此实例经过专用协议一致性测
试系统验证通过可行，从实现的过程可以看出，
TTCN-2
的方法对于测试点的检查非常灵活方便，其
对流程实现过程的逻辑性非常清楚。
2. TTCN-2
实现协议一致性测试的
可行性分析
2.1.
协议一致性测试
协议一致性测试
(Protocol Conformance Test)是一
种被广泛应用的测试方式，其主要特点就是应用黑盒
测试的手段来构造测试环境对被测系统进行测试，通
过观察被测系统在不同测试场景下呈现于外部的反应
是否与协议规范保持一致来判定该测试系统是否符合
要求
[5,6]
。在本文中，协议即为3GPP中所规范的，被
测系统则为由模拟的通信网络各网元设备以及手机终
端组成的模拟通信网络中的接入层系统。
协议一致性测试标准包括抽象测试集
(ATS)，协
议实现一致性说明
(PICS)
和协议实施附加信息
(PIXIT)
等三个部分
[7]
。可执行测试集在以上三部分基础上生
成。图
1给出了一致性测试过程和原理。
Figure 1. The flow chart of protocol conformance testing
图
1.
协议一致性测试过程
显然，协议一致性测试的主要目的是测试协议实
现是
2.2. TTCN-2
TTCN(Tree and Tabular Combined Notation)
树表
描述
)
TTCN-2
来实现
TD-SCDM
议
否严格遵循相应的协议描述，判断通信产品的协
议实现是否符合协议的国际标准，确认产品遵从规范
要求，减少产品在现场运行时发生错误的风险性。因
此，中国
移动明确规定所有上市的TD-SCDMA/GSM
终端产品必须通过协议一致性测试才能上市。
语言，顾名思义，就是采用以树状结构和表格为
表现形式的测试描述方法，其中表格主要用于数据类
型、原语、协议观察点、约束等，树状结构则用于描
述测试集
、测试例、测试步。根据定义，TTCN需要
满足以下几项需求：第一点，测试系统能够定义、构
造发送和接收被测试实体
(IUT)的抽象服务原语
(ASP)
；第二点，能够定义和构造嵌入在ASP中的协
议数据单元
(PDU)；第三点，在指定控制和观察点
(PCO
上，能够规定
ASP的发送或接收顺序和能够构造测试
例
[8]
。为了测试被测部分(IUT)，我们需要建立一个仿
真测试事件集合或交互行动序列，这个用于描述测试
任务的事件或行动的序列称为测试例
[9]，在3GPP规
范
TS 34.123
中定义了大约
1000
个测试例用于描述通
信网络中的各种行为。
TTCN就是一种用于说明测试
例的符号集，它可以建立一个实际被测系统的抽象模
型，并说明测试例的执行过程。
本文采用第二代
TTCN即
A/GSM
快速切换的协一致性测试，
TTCN-2
是在TTCN
上扩展而来的，由ISO和ITU提
出，它在实现协议一致性测试时需要一个体系结构框
架，即使测试模型，本文采用图
2所示分布式测试模
型来替代传统的本地式测试模型。
Figure 2. The model of protocol conformance testing
图
2.
协议一致性测试模型
Cop
yright © 2011 HanspubCSA
郝逸轩 等
一种 切换的协议一致性测试实现方法TD-SCDMA/GSM
166
这样，
TTC发送和接收被
测实
切换的协议
众所周知，
TD-SCDMA/GSM切换分为GSM系
统切换
TD-
3
使用电路交换业务中
(CS域
)以及小区专
用信道
信
切换的实现
中所涉及到
的被
的测试例
8.3.7.1M2测
试目
侧建立
GSM网络和TD-SCDMA网
络的
A
网络系统中接电话；
到
G
关键的过程
三，
成
TD-S
N-2
就能够定义、构造
体
(IUT)
的抽象服务原语
(ASP)
；也能够定义和构
造嵌入在
ASP
中的协议数据单元(PDU)；还能够在指
定控制和观察点
(PCO)
上，能够规定ASP的发送或接
收顺序和能够构造测试例，所以，
TTCN-2可以更精
确灵活的定义出测试过程中所需要的上行和下行消息
内容和顺序，并根据测试中出现的各种可能情况做灵
活处理，很适合做消息格式和流程判断为主要内容的
协议一致性测试实现方法。
3. TD-SCDMA/GSM
规范信令流程
到
TD-SCDMA
网络系统和TD-SCDMA网络系
统到
GSM
网络系统，前者大多来自数据业务，后者
大多来自语音业务，由于篇幅限制，本文将针对因语
音业务需要实现从
TD-SCDMA网络系统到
GSM网络
系统的切换提出基于
TTCN-2
的一种可行的方法。
针对语音业务，在
TD-SCDMA
覆盖边缘，支持
SCDMA
到GSM
的切换，但因为系统间的切换掉
话率会高于系统内切换，所以不必支持系统的反向切
换。在
TD-SCDMA的建网初期，其覆盖没有
GSM/
GPRS
广泛，因此在很多没有TD-SCDMA覆盖的区域
需要利用
GSM/GPRS网络来拓展
TD-SCDMA的覆
盖，保持基本业务的连续性，保持
G与2G
话务的平
衡性。而
TD-SCDMA
到GSM的切换的信令流程关键
在于通信系统中手机终端
(UE)和陆地无线接入网
(UTRAN)
两个网元之间的信令通信
[6]
，其流程如图3
所示。
该流程在
(CELL_DCH)
状态下，将
UE与UTRAN之间的
连接转移至
GSM
网络系统时被启动，UTRAN发送一
条
HANDOVER FROM UTRAN COMMAND消息，
UE
在接受到此消息后，即使在之前没有对目标小区进
行
UE
测量，也会进行TD-SCDMA/GSM网络系统间的
切换。因为根据协议规定
[6]，在TD-SCDMA/GSM双
模系统下，
这时UE会执行息元素中的命令“INTER
SYSTEM TO UTRAN HANDOVER COMMAND
”与
GSM
网络系统建立连接，同时携带与GSM网络系统
接入所需要的相关候选
/目标小区标识和无线参数。在
TD-SCDMA
系统切换至
GSM网络系统成功后，
UTRAN
应释放无线连接并清除相关UE的全部上下
文信息。
4. TD-SCDMA/GSM
显而易见，本文中在协议一致性测试
测部分
(IUT)
为
TD-SCDMA/GSM切换的信令流
程协议规范，而在
3GPP
规范TS 34.123
中定义了数个
与
TD-SCDMA/GSM
切换相关的测试例，其中，较具
有代表性的测试例为
8.3.7.1M2
，本文将以此测试例为
代表，详细阐述如何利用
TTCN-2
实现测试例中的
TD-SCDMA/GSM
切换步骤。
3GPP
规范
TS 34.123定义
的为在
T网接收到语音呼叫信令，网络侧发送
TD-SCDMA/GSM
切换信令
HANDOVER FROM
UTRAN COMMAND
，使得手机终端（UE）快速切换
到
GSM
网络系统进行语音业务，并向网络侧回发一
条网络切换完成信令用以确定
[6]
。整个测试例具体可
分为三个过程：
过程一：网络
小区，终端侧开机；
过程二：在
TD-SCDM
过程三：接电话后从
TD-SCDMA
网络快速切换
SM
网络系统中，进行语音业务。
本文利用
TTCN-2实现测试例中最
开发环境采用的是
Telelogic公司提供的
TTCN
TAU
，其主要功能可以提供对TTCN-2用例的编辑，
修改，编译和执行，另外还为用户提供了灵活编辑所
生成的
C代码的功能，其实现过程如表1所示。
lt_LocalTest
是这个测试例的主要分支，用来完
CDMA/GSM
的快速切换，按序号来描述TTCN
中的各消息含义：
U
E
UTRAN
HANDOVER FROM UTRAN COMMAND
Figure 3. TD-SCDMA handover to GSM, successful case
图
3. TD-SCDMA
系统成功切换至
GSM
系统的信令流程图
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郝逸轩
等
一种
TD-SCDMA/GSM
切换的协议一致性测试实现方法
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CSA
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ndover to GS
序号
行为描述（声明）
结论
Table 1. TD-SCDMA haM network with TTCN-2
表
1.
实现
TD-SCDMA/GSM网络切换的TTCN-2
约束
lt_LocalTest
1 [pc_GSM_EFR]
2
md :=
_8371_M2( '00001'B,
.
3 d ( tsc_CellA )
(tsc_CellA)
7 AM ! RLC_AM_DATA_REQ
s_HandoverFromUTRANCommand_GSM
overToGSM
Info,
SM
string(tcv_G
8 CRTU_G ! CRTU_G_Act_REQ
CANCEL t_TTCN2CRTUG ASS
(tcv_GSM_HO_C
cs_G_HandOverCmd_FH
tsc_G_TimeSlot, tcv_G_CellInfoA.tSC ,
tcv_G_CellI nfoA.ncc, tcv_G_CellInfoA.bcc, 20,
'000010'B, '000010'B, tsc_G_HoRefD,
c_G_ChModeSpeechFROrHRV2, tcv_G _CellInfoA
cipherMode))
+ts_IdleUpdate
4 +ts_CC_EnterU10_MT_Speech
5 +ts_RRC_Delay(400)
6 +lt_FreqBand
ca
(tsc_CellDedicated,
tsc_RB2,
cbs_InterSystemHand
(tcv_CellIndInfo.dl_IntegrityCheck
cb_HandoverFromUTRANCommand_G
(tcv_RRC_Ti, c_RAB_Info_T314,
tcv_FreqBand,o_TTCN_HO_CommandToBit
SM_HO_Cmd))))
cas_CrtugActReq
9 CRTU_G ? CRTU_G_Act_RSP_CNFcar_CrtugActrsp P
1)
根据协议规范的第4步要求，需要网络侧检测
PIXI
要求，
通过GSM_HO_Cmd来配
置一
侧在小区
1
的空闲状态。根据协议规
范要
用
一个
的时延分支，用以确保网络
侧各
求，
此用
PCO
名称，“
AM_DATA_REQ
”是
ASP
名称，表示
所操
的
一个
的确认新消息，如果终端此时已经
成功
T
中的
pc_GSM_EFR信息来知晓UE在GSM中
的
EFR
支持情况。
2)
根据协议规范
些所需要的参数，比如
GSM网系统网络中的时
隙
(tsc_G_TimeSlot)为
’010’B
，小区1中的各个信息
(CellInfoA)
等。
3)
更新网络
求，网络侧需要更新终端对于电路域移动性管理
(MM)
和分组域
GPRS移动性管理(GMM)的状态。
4) +ts_CC_EnterU10_
MT_Speech(tsc_CellA)是
分支进行小区
1的电路域呼叫管理(CC)相关流程
的处理，在这个分支中，网络侧和终端侧将在
TD-SCDMA
网络系统中对呼叫请求，鉴权，呼叫应答
等流程做相应的处理。
5)
进入一个400毫秒
个网元的同步，保证网络系统的稳定性。
6)
进入一个频段配置分支，根据协议规范要
例的频段
(Frequency Band)
需设为
GSM/PCS 1900
，
但如果这个频段已被使用，则设为
GSM/DCS 18 00。
7) AM ! RLC_AM_DATA_REQ
中的“
AM”是
作的原语名称，其含义是，确认模式下
(AM)
，在
无线链路控制层上发送一条数据请求消息给
UE，消
息的内容为
HandoverFromUTRANCommand，即为
TD-SCDMA/GSM
网络切换请求消息。该消息中包含
了之前根据协议规范定义的一些列参数信息
(如：相关
候选目标
小区标识、无线参数以及频道参数等)。
8) CRTU_G ! CRTU_G_Act_REQ
中的CRTU_G
为
PCO
名称，代表观测点为模拟GSM网络系统中
网元——基站设备，
Act_REQ为ASP名称，代表
GSM
网络系统中的
CRTU网元发送一条动作请求消
息
(CrtugActReq)，这条消息的目的是测试GSM网络
侧是否有响应。
9) CRTU_G ? CRTU_G_Act_RSP_CNF
代表网络
侧期待接收终端侧
从
TD-SCDMA网络切换至GSM
网络，则终端会
回一条
GSM网络侧的响应消息(CrtugActrsp)，网 络 侧
收到此消息后认可
TD-SCDMA/GSM
切换成功，将结
论判为
PASS。此时，整个
TD-SCDMA/GSM
切换流
程将结束，
TTCN-2
将会结束相关的定时器，释放相
关的资源，完成
lt_LocalTest
这个主体分支。
郝逸轩 等
一种 切换的协议一致性测试实现方法TD-SCDMA/GSM
168
其验证
过程
tion)
中，描述了此用例是用于测试网络系统
(UE)
关闭，此时的模拟基站系统将配
置此
此
TTCN-2
设计流程在专用的协议一致性测试系
统下验证通过可行，验证过程如图
4~7所示，
为：
图
4
：选取测试例8.3.7.1M2，可以看到在用例描
述
(Descrip
从
TD(UTRAN)切换到GSM
，并判定是否按照协议规
范成功切换。
图
5
：终端
测试例中，
UE所需的基站，建立所需要的小区，
并初始化相关数据等。
Figure 4. To chose test case 8.3.7.1M2
图
4.
测试例8.3.7.1M2验证选取用例图
Figure 5. Config the cell UE need in test case 8.3.1M
图
5.
测试例8.3.7.1M2验证配置终端所需小区过程图
Cop
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郝逸轩 等
一种 切换的协议一致性测试实现方法
169
TD-SCDMA/GSM
Figure 6. UE power on and cho s e n e twork in test case 8.3.7 .1M2
图
6.
测试例8.3.7.1M2验证终端开机选网过程图
Figure 7. The final verdict in test case 8.3.7.1M2
图
7.
测试例8.3.7.1M2验证最终判定结果图
图
6：UE被开启，并选择协议所规
可以
TD-
的无线资源，并最终根据每一步的判定结果给出最终
DICT)
，当且仅当每一个步骤
设计的流程高效可行。
范的网络，图中
的判定结果(FINAL VER
看到在消息台中显示了之前基站相关的配置信息。
图
7
：通过TTCN，使得终端按照协议规范从
SCDMA
系统成功切换至GSM系统后，释放相应
在规定时间内都完成协议规范要求时，最终判定结果
则为通过
(PASS)。从图中可以看到，最终判定结果为
PASS
，且在规定时间600 s内完成，说明用此TTCN
Cop
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郝逸轩 等
一种 切换的协议一致性测试实现方法TD-SCDMA/GSM
170
行。通过观察实例的实
现此方法通过树状分支的方式来实现协议
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5.
结论
本文用
TTCN-2
来实现3GPP协议规范的
TD-SCDMA/GSM
网络切换的流程，用协议一致性测
通过，方法可试系统验证
程，可以发
现过
[
中的相关流程、定义以及参数配置，然后将它们
用表格的形式对其行为进行统一描述。这种方法对于
测试
点(PCO)的检查非常方便，实现的过程逻 辑非常
清楚，对于测试过程中所需要的上行和下行消息内容
和顺序定义起来也非常的精确灵活。
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