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年用戶數據傳輸速率將達到每月 6 EB.新通信技術的發展旨在確保滿足日益增加的數據傳輸速率要求。3GPP 標準逐步發展，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品組合，以應對不同的業務情況。基本來講，物理層(L1)的產品包括片上系統(SoC)、基于 FPGA(現場可編程門陣列)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)、數據鏈路和網絡層(L2-L3)、操作系統(OS)、板級支持包(BSP)等。每個功能部件都有其自身的挑戰和性能要求。 因此每個部件都需要獨立進行測試，確保完全符合產品要求。

　　在此類混合系統中，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。

　　- 系統集成測試 (SIT)

　　· 這一階段確保所有組件以正確的方式協同工作。

　　· 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，從而應對上述規定的限制。

　　圖 1 協議實體與 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，為了保持一致統一的L1行為，需要定義一個調度邏輯，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協議棧進行交互，因為從L1的角度來看，用戶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，只能管理來往于物理層的控制消息流。 在典型的小型蜂窩環境下，用來與L1進行交互的一組消息通常遵從FAPI 規范或其衍生規范。

　　環境設置

　　飛思卡爾黑匣子的目的是提供面向自動化測試環境的解決方案，取代全協議測試，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，還顯示來自軟件架構不同點的大量日志，這些點包括： L1、模擬高層(L2)和測試腳本。黑匣子所用的環境包含以下各項：

　　· DUT - 被測設備 3G/4G 基站

　　· CCE - 中央控制節點

　　· L2STUB - 功能剝離的高層

　　· 輪詢代理 - 定期查詢數據庫獲得可執行的任務(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(用戶設備)模擬器

　　· VSA - 矢量信號分析儀

　　· VSG - 矢量信號發生器

　　· Web服務器

　　測試可從開發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，并動態執行，也可以安排為定期運行。輪詢代理定期查詢任務隊列，可按優先級對任務排序，如果有任務可執行，則開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，中央控制節點負責運行測試腳本，并與 L2STUB 和 TM 進行通信，以發送測試中指定的命令，并收集信息和調試消息進行記錄。此外，它還可以作為決策點，根據測試用例定義所用的腳本內容做出“通過/未通過/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隊列、測試結果、任務歷史和日志。Web 服務器使用數據庫中的信息來生成報告，渲染網頁。

　　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L1狀態的統計數據，如循環冗余校驗、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：

　　- 完整的協議棧模式

　　· 在這種模式下，實施OSI 協議棧的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通過完整的協議棧來執行。

　　· 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內只實施L1.

　　· 通過TM 進行的測試可在基站側通過L2 存根+ L1來執行。

　　· TM 只處理物理信道

　　· 任何 L1 信令都通過借助腳本發送的專用命令執行

　　VSA 和 VSG 僅僅是 L1 設備，只能解碼或生成物理信道。它們用來更精細地控制 L1,通常用于一致性測試。該術語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。