3G/4G基站物理层黑匣子验证方法 通信技术, 黑匣子, 运营商, 电信, 用户

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基站所面临的挑战是如何让每个相关方不与其它来源进行交互，即能测试自己的解决方案。本文着重介绍了一款通用框架解决方案，用于测试该系统物理层（L1）并确保其运作符合标准规范。

引言

电信时代尚未达到顶峰。预计到2016年用户数据传输速率将达到每月6 EB.新通信技术的发展旨在确保满足日益增加的数据传输速率要求。3GPP标准逐步发展，以确保满足这些要求。与此同时，运营商为提供良好的用户覆盖体验而引入了小型蜂窝需求，蜂窝拓扑也发生了改变。

在这种有利的情况下，半导体公司提供了广泛的产品组合，以应对不同的业务情况。基本来讲，物理层（L1）的产品包括片上系统（SoC）、基于FPGA（现场可编程门阵列）的解决方案、多核数字信号处理器（DSP）、基带加速器、ASIC（特定应用集成电路）、网络处理器或这些元件的组合。从硬件方面来看，这些都是非常复杂的平台，具有大容量和丰富的功能集。这是将为此类平台编写的软件分割成更小的功能部件、通常来自于不同来源和供应商的主要原因：例如，物理层（L1）、数据链路和网络层（L2-L3）、操作系统（OS）、板级支持包（BSP）等。每个功能部件都有其自身的挑战和性能要求。因此每个部件都需要独立进行测试，确保完全符合产品要求。

在此类混合系统中，测试通常分两个阶段进行：

-单独测试每个软件模块

。这个阶段确保每个组件或模块独立工作正常，由测试仪或控制台激励。

-系统集成测试（SIT）

。这一阶段确保所有组件以正确的方式协同工作。

。所有模块的输入测试空间通常过大，在本阶段无法覆盖；因此本阶段不注重覆盖范围。

测试和释放流程需要考虑这两个测试阶段。尽管L1在SIT验证过程中进行了检验，但如果验证目的是特定的物理层功能，那么本阶段不一定需要提供所需的控制力。这是因为强加特定L1流的决策源自高层逻辑。此外，在SIT验证过程中，测试结论只能基于特定流程（如成功的UE附着或获得给定的吞吐量）的输出，在这种情况下，L1的行为对测试结果有很大影响。可以说，SIT验证阶段间接测试了L1的功能。为了充分控制和验证L1独立工作时的功能，必须定义一个独特的控制层，从而应对上述规定的限制。


图1协议实体与L1交互简图

将验证功能只集中于L1，会剥夺高层实体的功能，使其只能提供最小功能，甚至还可能将一些层一起丢弃。例如，为了保持一致统一的L1行为，需要定义一个调度逻辑，来取代MAC，无需考虑实际部署中有效的限制。但不再需要与PDCP和IP协议栈进行交互，因为从L1的角度来看，用户平面数据最终被作为一系列传输块馈送。RRC逻辑被剥夺了其非接入层特权，只能管理来往于物理层的控制消息流。在典型的小型蜂窝环境下，用来与L1进行交互的一组消息通常遵从FAPI规范或其衍生规范。

环境设置

飞思卡尔黑匣子的目的是提供面向自动化测试环境的解决方案，取代全协议测试，使用模拟高层（L2-3）软件包，以验证飞思卡尔的物理层软件解决方案。它拥有测试解决方案的基本功能，如捕捉和上报测试结果，还显示来自软件架构不同点的大量日志，这些点包括：L1、模拟高层（L2）和测试脚本。黑匣子所用的环境包含以下各项：

。DUT -被测设备3G/4G基站

。CCE -中央控制节点

。L2STUB -功能剥离的高层

。轮询代理-定期查询数据库获得可执行的任务（包含要运行的测试及其输入参数）的代理

。TM -测试终端设备，第三方UE（用户设备）模拟器

。VSA -矢量信号分析仪

。VSG -矢量信号发生器

。Web服务器

测试可从开发人员计算机上的终端上运行，也可以使用Web服务器间接地运行，这个服务器提供一个运行各种套件或测试用例的接口。测试套件可直接由用户排队，并动态执行，也可以安排为定期运行。轮询代理定期查询任务队列，可按优先级对任务排序，如果有任务可执行，则开始执行包含在套件中的测试用例。所有信息被传送到中央控制节点，中央控制节点负责运行测试脚本，并与L2STUB和TM进行通信，以发送测试中指定的命令，并收集信息和调试消息进行记录。此外，它还可以作为决策点，根据测试用例定义所用的脚本内容做出“通过/未通过/错误”等测试结果判定。


图2飞思卡尔黑匣子设置

数据库用于存储任务队列、测试结果、任务历史和日志。Web服务器使用数据库中的信息来生成报告，渲染网页。

L2STUB的主要目的是生成话务和FAPI配置消息。它拥有最小的高层逻辑，提供多种选项，用于处理上下行链路的调度请求、混合自动重传请求重新传输、逻辑信道复用，此外，还提供有关L1状态的统计数据，如循环冗余校验、误码率等。测试脚本能够控制L2STUB和TM，如下图所示：


图3飞思卡尔黑匣子设置