3G/4G基站物理層黑匣子驗證方法

　　引言

　　電信時代尚未達到頂峰。預計到 2016年用戶數(shù)據(jù)傳輸速率將達到每月 6 EB.新通信技術(shù)的發(fā)展旨在確保滿足日益增加的數(shù)據(jù)傳輸速率要求。3GPP 標準逐步發(fā)展，以確保滿足這些要求。與此同時，運營商為提供良好的用戶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)務情況。基本來講，物理層(L1)的產(chǎn)品包括片上系統(tǒng)(SoC)、基于 FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)的解決方案、多核數(shù)字信號處理器(DSP)、基帶加速器、ASIC(特定應用集成電路)、網(wǎng)絡處理器或這些元件的組合。從硬件方面來看，這些都是非常復雜的平臺，具有大容量和豐富的功能集。 這是將為此類平臺編寫的軟件分割成更小的功能部件、通常來自于不同來源和供應商的主要原因： 例如，物理層(L1)、數(shù)據(jù)鏈路和網(wǎng)絡層(L2-L3)、操作系統(tǒng)(OS)、板級支持包(BSP)等。每個功能部件都有其自身的挑戰(zhàn)和性能要求。 因此每個部件都需要獨立進行測試，確保完全符合產(chǎn)品要求。

　　在此類混合系統(tǒng)中，測試通常分兩個階段進行：

　　- 單獨測試每個軟件模塊

　　· 這個階段確保每個組件或模塊獨立工作正常，由測試儀或控制臺激勵。

　　- 系統(tǒng)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大，在本階段無法覆蓋;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測試階段。盡管L1在SIT驗證過程中進行了檢驗，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 驗證過程中，測試結(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 的行為對測試結(jié)果有很大影響。可以說，SIT 驗證階段間接測試了L1 的功能。為了充分控制和驗證 L1 獨立工作時的功能，必須定義一個獨特的控制層，從而應對上述規(guī)定的限制。

　　圖 1 協(xié)議實體與 L1交互簡圖

　　將驗證功能只集中于L1,會剝奪高層實體的功能，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，需要定義一個調(diào)度邏輯，來取代MAC,無需考慮實際部署中有效的限制。 但不再需要與 PDCP和 IP協(xié)議棧進行交互，因為從L1的角度來看，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，用來與L1進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)境設置

　　飛思卡爾黑匣子的目的是提供面向自動化測試環(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(jié)果，還顯示來自軟件架構(gòu)不同點的大量日志，這些點包括： 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(jié)點

　　· L2STUB - 功能剝離的高層

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

　　· TM - 測試終端設備，第三方 UE(用戶設備)模擬器

　　· VSA - 矢量信號分析儀

　　· VSG - 矢量信號發(fā)生器

　　· Web服務器

　　測試可從開發(fā)人員計算機上的終端上運行，也可以使用Web服務器間接地運行，這個服務器提供一個運行各種套件或測試用例的接口。測試套件可直接由用戶排隊，并動態(tài)執(zhí)行，也可以安排為定期運行。輪詢代理定期查詢?nèi)蝿贞犃?，可按?yōu)先級對任務排序，如果有任務可執(zhí)行，則開始執(zhí)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(jié)點，中央控制節(jié)點負責運行測試腳本，并與 L2STUB 和 TM 進行通信，以發(fā)送測試中指定的命令，并收集信息和調(diào)試消息進行記錄。此外，它還可以作為決策點，根據(jù)測試用例定義所用的腳本內(nèi)容做出“通過/未通過/錯誤”等測試結(jié)果判定。

　　圖 2 飛思卡爾黑匣子設置

　　數(shù)據(jù)庫用于存儲任務隊列、測試結(jié)果、任務歷史和日志。Web 服務器使用數(shù)據(jù)庫中的信息來生成報告，渲染網(wǎng)頁。

　　L2STUB 的主要目的是生成話務和 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(diào)度請求、混合自動重傳請求重新傳輸、邏輯信道復用，此外，還提供有關(guān)L1狀態(tài)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，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臺/用戶設備 (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，實施OSI 協(xié)議棧的L1-L3,TM 如同普通 UE一樣運行。

　　· 通過TM 進行的測試必須在基站側(cè)通過完整的協(xié)議棧來執(zhí)行。

　　· L1 的信令通過標準的信令信道進行

　　- L1 獨立模式(黑匣子模式)

　　· 在這種模式下，在TM內(nèi)只實施L1.

　　· 通過TM 進行的測試可在基站側(cè)通過L2 存根+ L1來執(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 設備，只能解碼或生成物理信道。它們用來更精細地控制 L1,通常用于一致性測試。該術(shù)語表示根據(jù)所有設備必須遵從的標準給出的某些預定義測試用例。