3G/4G基站物理層黑匣子驗證方法

　　引言

　　電信時(shí)代尚未達到頂峰。預計到 2016年用戶(hù)數據傳輸速率將達到每月 6 EB.新通信技術(shù)的發(fā)展旨在確保滿(mǎn)足日益增加的數據傳輸速率要求。3GPP 標準逐步發(fā)展，以確保滿(mǎn)足這些要求。與此同時(shí)，運營(yíng)商為提供良好的用戶(hù)覆蓋體驗而引入了小型蜂窩需求，蜂窩拓撲也發(fā)生了改變。

　　在這種有利的情況下，半導體公司提供了廣泛的產(chǎn)品組合，以應對不同的業(yè)務(wù)情況?；緛?lái)講，物理層(L1)的產(chǎn)品包括片上系統(SoC)、基于 FPGA(現場(chǎng)可編程門(mén)陣列)的解決方案、多核數字信號處理器(DSP)、基帶加速器、ASIC(特定應用集成電路)、網(wǎng)絡(luò )處理器或這些元件的組合。從硬件方面來(lái)看，這些都是非常復雜的平臺，具有大容量和豐富的功能集。 這是將為此類(lèi)平臺編寫(xiě)的軟件分割成更小的功能部件、通常來(lái)自于不同來(lái)源和供應商的主要原因： 例如，物理層(L1)、數據鏈路和網(wǎng)絡(luò )層(L2-L3)、操作系統(OS)、板級支持包(BSP)等。每個(gè)功能部件都有其自身的挑戰和性能要求。 因此每個(gè)部件都需要獨立進(jìn)行測試，確保完全符合產(chǎn)品要求。

　　在此類(lèi)混合系統中，測試通常分兩個(gè)階段進(jìn)行：

　　- 單獨測試每個(gè)軟件模塊

　　· 這個(gè)階段確保每個(gè)組件或模塊獨立工作正常，由測試儀或控制臺激勵。

　　- 系統集成測試 (SIT)

　　· 這一階段確保所有組件以正確的方式協(xié)同工作。

　　· 所有模塊的輸入測試空間通常過(guò)大，在本階段無(wú)法覆蓋;因此本階段不注重覆蓋范圍。

　　測試和釋放流程需要考慮這兩個(gè)測試階段。盡管L1在SIT驗證過(guò)程中進(jìn)行了檢驗，但如果驗證目的是特定的物理層功能，那么本階段不一定需要提供所需的控制力。 這是因為強加特定L1流的決策源自高層邏輯。此外，在 SIT 驗證過(guò)程中，測試結論只能基于特定流程(如成功的UE附著(zhù)或獲得給定的吞吐量)的輸出，在這種情況下，L1 的行為對測試結果有很大影響?？梢哉f(shuō)，SIT 驗證階段間接測試了L1 的功能。為了充分控制和驗證 L1 獨立工作時(shí)的功能，必須定義一個(gè)獨特的控制層，從而應對上述規定的限制。

　　圖 1 協(xié)議實(shí)體與 L1交互簡(jiǎn)圖

　　將驗證功能只集中于L1,會(huì )剝奪高層實(shí)體的功能，使其只能提供最小功能，甚至還可能將一些層一起丟棄。例如，為了保持一致統一的L1行為，需要定義一個(gè)調度邏輯，來(lái)取代MAC,無(wú)需考慮實(shí)際部署中有效的限制。 但不再需要與 PDCP和 IP協(xié)議棧進(jìn)行交互，因為從L1的角度來(lái)看，用戶(hù)平面數據最終被作為一系列傳輸塊饋送。RRC邏輯被剝奪了其非接入層特權，只能管理來(lái)往于物理層的控制消息流。 在典型的小型蜂窩環(huán)境下，用來(lái)與L1進(jìn)行交互的一組消息通常遵從FAPI 規范或其衍生規范。

　　環(huán)境設置

　　飛思卡爾黑匣子的目的是提供面向自動(dòng)化測試環(huán)境的解決方案，取代全協(xié)議測試，使用模擬高層(L2-3)軟件包，以驗證飛思卡爾的物理層軟件解決方案。它擁有測試解決方案的基本功能，如捕捉和上報測試結果，還顯示來(lái)自軟件架構不同點(diǎn)的大量日志，這些點(diǎn)包括： L1、模擬高層(L2)和測試腳本。黑匣子所用的環(huán)境包含以下各項：

　　· DUT - 被測設備 3G/4G 基站

　　· CCE - 中央控制節點(diǎn)

　　· L2STUB - 功能剝離的高層

　　· 輪詢(xún)代理 - 定期查詢(xún)數據庫獲得可執行的任務(wù)(包含要運行的測試及其輸入參數)的代理

　　· TM - 測試終端設備，第三方 UE(用戶(hù)設備)模擬器

　　· VSA - 矢量信號分析儀

　　· VSG - 矢量信號發(fā)生器

　　· Web服務(wù)器

　　測試可從開(kāi)發(fā)人員計算機上的終端上運行，也可以使用Web服務(wù)器間接地運行，這個(gè)服務(wù)器提供一個(gè)運行各種套件或測試用例的接口。測試套件可直接由用戶(hù)排隊，并動(dòng)態(tài)執行，也可以安排為定期運行。輪詢(xún)代理定期查詢(xún)任務(wù)隊列，可按優(yōu)先級對任務(wù)排序，如果有任務(wù)可執行，則開(kāi)始執行包含在套件中的測試用例。 所有信息被傳送到中央控制節點(diǎn)，中央控制節點(diǎn)負責運行測試腳本，并與 L2STUB 和 TM 進(jìn)行通信，以發(fā)送測試中指定的命令，并收集信息和調試消息進(jìn)行記錄。此外，它還可以作為決策點(diǎn)，根據測試用例定義所用的腳本內容做出“通過(guò)/未通過(guò)/錯誤”等測試結果判定。

　　圖 2 飛思卡爾黑匣子設置

　　數據庫用于存儲任務(wù)隊列、測試結果、任務(wù)歷史和日志。Web 服務(wù)器使用數據庫中的信息來(lái)生成報告，渲染網(wǎng)頁(yè)。

　　L2STUB 的主要目的是生成話(huà)務(wù)和 FAPI 配置消息。 它擁有最小的高層邏輯，提供多種選項，用于處理上下行鏈路的調度請求、混合自動(dòng)重傳請求重新傳輸、邏輯信道復用，此外，還提供有關(guān)L1狀態(tài)的統計數據，如循環(huán)冗余校驗、誤碼率等。測試腳本能夠控制 L2STUB 和 TM,如下圖所示：

　　圖 3 飛思卡爾黑匣子設置

　　測試終端設備和 VSA/VSG 模擬具有特定功能的移動(dòng)臺/用戶(hù)設備 (UE) 的行為。 測試終端設備可有兩種操作模式：

　　- 完整的協(xié)議棧模式

　　· 在這種模式下，實(shí)施OSI 協(xié)議棧的L1-L3,TM 如同普通 UE一樣運行。

　　· 通過(guò)TM 進(jìn)行的測試必須在基站側通過(guò)完整的協(xié)議棧來(lái)執行。

　　· L1 的信令通過(guò)標準的信令信道進(jìn)行

　　- L1 獨立模式(黑匣子模式)

　　· 在這種模式下，在TM內只實(shí)施L1.

　　· 通過(guò)TM 進(jìn)行的測試可在基站側通過(guò)L2 存根+ L1來(lái)執行。

　　· TM 只處理物理信道

　　· 任何 L1 信令都通過(guò)借助腳本發(fā)送的專(zhuān)用命令執行

　　VSA 和 VSG 僅僅是 L1 設備，只能解碼或生成物理信道。它們用來(lái)更精細地控制 L1,通常用于一致性測試。該術(shù)語(yǔ)表示根據所有設備必須遵從的標準給出的某些預定義測試用例。