3G/4G基站物理層黑匣子驗證方法
引言
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201809/388277.htm電信時代尚未達到頂峰。預(yù)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(dǎo)體公司提供了廣泛的產(chǎn)品組合,以應(yīng)對不同的業(yè)務(wù)情況?;緛碇v,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(yīng)用集成電路)、網(wǎng)絡(luò)處理器或這些元件的組合。從硬件方面來看,這些都是非常復(fù)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(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(yīng)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(shè)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(shè)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(wù)(包含要運行的測試及其輸入?yún)?shù))的代理
· TM - 測試終端設(shè)備,第三方 UE(用戶設(shè)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,這個服務(wù)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?wù)隊列,可按優(yōu)先級對任務(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(shè)置
數(shù)據(jù)庫用于存儲任務(wù)隊列、測試結(jié)果、任務(wù)歷史和日志。Web 服務(wù)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(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(diào)度請求、混合自動重傳請求重新傳輸、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(shè)置
測試終端設(shè)備和 VSA/VSG 模擬具有特定功能的移動臺/用戶設(shè)備 (UE) 的行為。 測試終端設(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(shè)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(shè)備必須遵從的標準給出的某些預(yù)定義測試用例。
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