3G/4G基站物理層黑匣子驗(yàn)證方法

　　引言

　　電信時(shí)代尚未達(dá)到頂峰。預(yù)計(jì)到 2016年用戶數(shù)據(jù)傳輸速率將達(dá)到每月 6 EB.新通信技術(shù)的發(fā)展旨在確保滿足日益增加的數(shù)據(jù)傳輸速率要求。3GPP 標(biāo)準(zhǔn)逐步發(fā)展，以確保滿足這些要求。與此同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商為提供良好的用戶覆蓋體驗(yàn)而引入了小型蜂窩需求，蜂窩拓?fù)湟舶l(fā)生了改變。

　　在這種有利的情況下，半導(dǎo)體公司提供了廣泛的產(chǎn)品組合，以應(yīng)對(duì)不同的業(yè)務(wù)情況。基本來(lái)講，物理層(L1)的產(chǎn)品包括片上系統(tǒng)(SoC)、基于 FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)的解決方案、多核數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、基帶加速器、ASIC(特定應(yīng)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(fù)雜的平臺(tái)，具有大容量和豐富的功能集。 這是將為此類平臺(tái)編寫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(yīng)商的主要原因： 例如，物理層(L1)、數(shù)據(jù)鏈路和網(wǎng)絡(luò)層(L2-L3)、操作系統(tǒng)(OS)、板級(jí)支持包(BSP)等。每個(gè)功能部件都有其自身的挑戰(zhàn)和性能要求。 因此每個(gè)部件都需要獨(dú)立進(jìn)行測(cè)試，確保完全符合產(chǎn)品要求。

　　在此類混合系統(tǒng)中，測(cè)試通常分兩個(gè)階段進(jìn)行：

　　- 單獨(dú)測(cè)試每個(gè)軟件模塊

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

　　- 系統(tǒng)集成測(cè)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(cè)試空間通常過大，在本階段無(wú)法覆蓋;因此本階段不注重覆蓋范圍。

　　測(cè)試和釋放流程需要考慮這兩個(gè)測(cè)試階段。盡管L1在SIT驗(yàn)證過程中進(jìn)行了檢驗(yàn)，但如果驗(yàn)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?yàn)閺?qiáng)加特定L1流的決策源自高層邏輯。此外，在 SIT 驗(yàn)證過程中，測(cè)試結(jié)論只能基于特定流程(如成功的UE附著或獲得給定的吞吐量)的輸出，在這種情況下，L1 的行為對(duì)測(cè)試結(jié)果有很大影響?？梢哉f，SIT 驗(yàn)證階段間接測(cè)試了L1 的功能。為了充分控制和驗(yàn)證 L1 獨(dú)立工作時(shí)的功能，必須定義一個(gè)獨(dú)特的控制層，從而應(yīng)對(duì)上述規(guī)定的限制。

　　圖 1 協(xié)議實(shí)體與 L1交互簡(jiǎn)圖

　　將驗(yàn)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(tǒng)一的L1行為，需要定義一個(gè)調(diào)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?yàn)閺腖1的角度來(lái)看，用戶平面數(shù)據(jù)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(quán)，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(guī)范或其衍生規(guī)范。

　　環(huán)境設(shè)置

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

　　· DUT - 被測(cè)設(shè)備 3G/4G 基站

　　· CCE - 中央控制節(jié)點(diǎn)

　　· L2STUB - 功能剝離的高層

　　· 輪詢代理 - 定期查詢數(shù)據(jù)庫(kù)獲得可執(zhí)行的任務(wù)(包含要運(yùn)行的測(cè)試及其輸入?yún)?shù))的代理

　　· TM - 測(cè)試終端設(shè)備，第三方 UE(用戶設(shè)備)模擬器

　　· VSA - 矢量信號(hào)分析儀

　　· VSG - 矢量信號(hào)發(fā)生器

　　· Web服務(wù)器

　　測(cè)試可從開發(fā)人員計(jì)算機(jī)上的終端上運(yùn)行，也可以使用Web服務(wù)器間接地運(yùn)行，這個(gè)服務(wù)器提供一個(gè)運(yùn)行各種套件或測(cè)試用例的接口。測(cè)試套件可直接由用戶排隊(duì)，并動(dòng)態(tài)執(zhí)行，也可以安排為定期運(yùn)行。輪詢代理定期查詢?nèi)蝿?wù)隊(duì)列，可按優(yōu)先級(jí)對(duì)任務(wù)排序，如果有任務(wù)可執(zhí)行，則開始執(zhí)行包含在套件中的測(cè)試用例。 所有信息被傳送到中央控制節(jié)點(diǎn)，中央控制節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)運(yùn)行測(cè)試腳本，并與 L2STUB 和 TM 進(jìn)行通信，以發(fā)送測(cè)試中指定的命令，并收集信息和調(diào)試消息進(jìn)行記錄。此外，它還可以作為決策點(diǎn)，根據(jù)測(cè)試用例定義所用的腳本內(nèi)容做出“通過/未通過/錯(cuò)誤”等測(cè)試結(jié)果判定。

　　圖 2 飛思卡爾黑匣子設(shè)置

　　數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)任務(wù)隊(duì)列、測(cè)試結(jié)果、任務(wù)歷史和日志。Web 服務(wù)器使用數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息來(lái)生成報(bào)告，渲染網(wǎng)頁(yè)。

　　L2STUB 的主要目的是生成話務(wù)和 FAPI 配置消息。 它擁有最小的高層邏輯，提供多種選項(xiàng)，用于處理上下行鏈路的調(diào)度請(qǐng)求、混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求重新傳輸、邏輯信道復(fù)用，此外，還提供有關(guān)L1狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如循環(huán)冗余校驗(yàn)、誤碼率等。測(cè)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(shè)置

　　測(cè)試終端設(shè)備和 VSA/VSG 模擬具有特定功能的移動(dòng)臺(tái)/用戶設(shè)備 (UE) 的行為。 測(cè)試終端設(shè)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(yùn)行。

　　· 通過TM 進(jìn)行的測(cè)試必須在基站側(cè)通過完整的協(xié)議棧來(lái)執(zhí)行。

　　· L1 的信令通過標(biāo)準(zhǔn)的信令信道進(jìn)行

　　- L1 獨(dú)立模式(黑匣子模式)

　　· 在這種模式下，在TM內(nèi)只實(shí)施L1.

　　· 通過TM 進(jìn)行的測(cè)試可在基站側(cè)通過L2 存根+ L1來(lái)執(zhí)行。

　　· TM 只處理物理信道

　　· 任何 L1 信令都通過借助腳本發(fā)送的專用命令執(zhí)行

　　VSA 和 VSG 僅僅是 L1 設(shè)備，只能解碼或生成物理信道。它們用來(lái)更精細(xì)地控制 L1,通常用于一致性測(cè)試。該術(shù)語(yǔ)表示根據(jù)所有設(shè)備必須遵從的標(biāo)準(zhǔn)給出的某些預(yù)定義測(cè)試用例。