3GPP2的cdma2000 1x Release0协议一致性测试

1/23/2008来源:网络协议人气:3618

    作者:于力  李虹

    在对2004-2006年CDMA20001XRelease0的协议一致性测试规范重组的研究基础上,对新的3GPP2的协议一致性测试规范结构进行了具体分析。

    随后,文章对新规范结构中的5个测试规范的内容,以及涉及到的业务和技术一一做了具体描述。

    在cdma20001xRelease0移动台的协议一致性测试领域,受到普遍认可的测试规范和依据标准,包括来自3GPP2(3rdGeneration Partnership PRoject 2)、TIA/EIA(Telecommunications Industry Association/Electronic Industries Alliance)的规范和CDG(CDMA Development Group)的参考技术文献。

    本文针对cdma20001x的Release0版本协议一致性测试进行介绍,后文中不再进行非凡说明。

    自2001年3月,第一个cdma20001x协议一致性测试规范发布,直到2004年8月以前,前面提到的三个组织正式发布了共6份协议一致性测试规范(见图1)。目前应用最为广泛的,要属3GPP2的C.S0031-0系列。

3GPP2的cdma2000 1x Release0协议一致性测试(图一)

    图1  CDG、3GPP2的协议一致性测试规范演变

    C.S0031-0的生命力虽然强大,但依然存在一些弊端,某种程度上阻碍了一致性测试技术和测试实施方式的进一步发展完善。这种阻碍页随着时代的变迁,变得愈加明显。这些弊端包括:C.S0031-0将多种技术置于同一标准中,限制了其中任一种技术的独立发展;协议一致性测试的实施方式实际上有“利用实际基站或者以基站为基础开发的测试设备进行互操作能力测试”和“利用测试仪表、测试系统进行协议一致性测试”两种,而在2004年8月以前,两种方式却都以C.S0031-0作为测试依据。

    一、协议一致性测试重组方案简介

    经过具体的讨论分析,3GPP2最终将重组方案确定为:

    ●停止对C.S0031-0的维护;

    ●编制新的“协议一致性测试规范”,形成C.S0043-0;

    ●编制新的“互操作能力测试规范”,形成C.S0044-0;

    ●将原C.S0031-0中的OTA业务、短消息业务和数据业务,分别独立编制形成C.S0060-0、C.S0061-0和C.P0062-0(注:C.P0062-0在3GPP2组织中还处于V&V的审阅讨论阶段,发布以后将改文件编号为C.S0062-0)。并对三个业务的技术要求进行修订,即分别对C.S0016-C、C.S0015-B和C.S0017-A进行修订。

    另外,还将C.S0043-0和C.S0044-0两个规范的内容形式分别进行调整。(详见后文的分析)

    可见,3GPP2这次重组的力度很大。下面,本文将对所有重组后的文件逐一进行介绍和分析。

    1.C.S0043-0

    (1)概述

    3GPP2C.S0043-0为cdma2000扩频系统信令一致性测试规范(SignalingConformanceTest Specification for cdma2000 Spread Spectrum Systems)。

    C.S0043-0自2004年9月24日发布,目前最新版为V1.0版本。如前文所述,C.S0043-0以CDMA扩频系统系列规范作为核心技术要求(C.S0002-A、C.S0003-A、C.S0004-A、C.S0005-A等)。

    C.S0043-0的目的是进行协议一致性测试,也就是验证移动台和基站设备对cdma2000系列协议标准的技术符合性,从而保证设备协议符合性方面达成高度的一致性。

    C.S0043-0,利用一本规范,对空中接口的两端——移动台和基站设备分别进行规范测试,达到协议一致性。3GPP2也因此将协议一致性测试规范的模式进行了变化:任何一个测试项目,都针对移动台和基站设备分别进行测试过程的描述。

    除了C.S0043-0,早在2002年4月发布的C.S0038-0V1.0,HRPD空中接口信令一致性测试规范(SignalingConformanceSpecification for High Rate Packet Data Air Interface)就已经采用了这种模式。

    (2)内容

    C.S0043-0(V1.0)的具体测试内容包括:空中接口测试、基本呼叫流程、空闲切换、切换、功控、登记、鉴权、业务重定向、用户呼叫功能、并发业务和前向兼容测试(见图2)。C.S0043-0的内容基本上覆盖了所有协议一致性测试的全部(当然,短消息SMS、OTA业务和数据业务不在C.S0043-0中重复体现)。

3GPP2的cdma2000 1x Release0协议一致性测试(图二)

    图2  3GPP2C.S0043-0V1.0的组成


    与原C.S0031-0相比较,C.S0043-0在测试章节上变化不大。除了去掉了独立出去的短消息SMS、OTA业务和数据业务以外,只增加了一个新的内容——并发业务测试,修改了一个内容——将空闲切换从切换测试中分离出来。

    C.S0043-0增加的并发业务测试,对cdma20001x的数据业务和语音呼叫业务之间的操作进行了测试描述。另外,还包括其他一些与并发业务相关的测试项目。

    另外C.S0043-0还非凡将空闲切换(IdieHand-off)从原来的切换(Handoff)测试中提出来单独成章,并补充了部分相关测试项目。

    前向兼容测试章节仍然保留。在原同步信道(SyncChannel)、寻呼信道(PagingChannel)和业务信道(TrafficChannel)的基础上,增加了两个信道的前向兼容性测试:

    主广播控制信道(PrimaryBroadcastControlChannel)和前向普通控制信道(Forward Common Control Channel)。

    (3)现状

    亚洲地区是采用协议一致性测试方式的最大的地区。与互操作能力测试的方式相比,由于协议一致性测试方式一般采取第三方测试设备,其天生具备第三方公正的性质,故受到很多新兴运营商的青睐。

    随着非洲、南亚等地新兴运营商的崛起,协议一致性测试方式也得到了长足的发展。商用的测试系统开发也随之不断的进行当中。

    目前,C.S0043-0的绝大部分项目都已得到测试系统的支持,测试项目覆盖比例非常高。

    2.C.S0044-0

    (1)概述

    3GPP2C.S0044-0为cdma2000空中接口互操作规范(InterOperabilitySpecificationfor cdma2000 Air Interface Description)。

    C.S0044-0自2004年9月发布,目前最新版为V1.0版本。与C.S0043-0相同,C.S0044-0以CDMA扩频系统系列规范作为核心技术要求(C.S0002-A、C.S0003-A、C.S0004-A、C.S0005-等)。

    与C.S0043-0不同,C.S0044-0的目的是验证移动台和基站设备基于cdma2000系列标准的互操作能力。C.S0044-0的着眼点放在互操作能力测试方面,其测试的涵盖范围必然需要自成体系,以保证覆盖到所有需要测试的内容。

    另外,C.S0044-0与其他本文涉及到的规范以及C.S0031-0还有一点不同,那就是C.S0044-0中还包含了HRPD的互操作能力测试。

    (2)内容

    C.S0044-0(V1.0)的具体测试内容包括:空中接口测试、基本呼叫流程、切换、功控、登记、鉴权、业务重定向、短消息、用户呼叫功能、异步数据和传真、低速分组数据、中速分组数据、高速分组数据、OTA业务、定位业务、并发业务、紧急呼叫、HRPD业务(见图3)。

3GPP2的cdma2000 1x Release0协议一致性测试(图三)

    图3  3GPP2C.S0044-0V1.0的组成

    可见,C.S0044-0的内容涵盖非常全面。为了独自支撑互操作能力测试这个体系,C.S0044-0除了包括了C.S0043-0的全部内容以外,还包括了短消息、OTA、数据业务这三个协议一致性测试部分。另外,C.S0044-0还增加了定位业务、紧急呼叫以及HRPD业务的测试内容。

    测试项目描述过程与C.S0043-0也不一样,根据互操作能力测试的非凡需求,没有按照基站和移动台分别描述,而是沿袭了原CDG57、C.S0031-0的模式,将基站和移动台直接作为测试过程描述的元素。

    测试项目的选择方面,由于C.S0044-0摆脱了协议一致性测试的干扰,专心致志规划互操作能力测试,所以其在C.S0031-0、C.S0060-0、C.S0061-0、C.P0062-0以及HPRD协议一致性测试规范C.S0038-0的基础上,参考C.S0043-0,保留了所有互操作能力需要关注的测试项目

    具体来说,C.S0044-0的所有测试内容可以分为四个部分(如图3所示):

    ●cdma20001x传统测试项目;

    ●来自其他cdma20001x协议一致性测试的测试项目;

    cdma20001x增加测试项目;

    ●HRPD增加测试项目

    cdma20001x传统测试项目,例如空中接口测试、基本呼叫流程、切换、功控、登记、鉴权、业务重定向、用户呼叫功能、并发业务,这些部分的测试项目与C.S0031-0中的设置基本类似。

    短消息、数据业务(异步数据和传真、低速分组数据、中速分组数据)、OTA业务,这三部分来自其他cdma20001x协议一致性测试。

    高速分组数据、OTA业务这两部分的测试内容在C.P0062-0和C.S0060-0的基础上精简了一些。其中,OTA业务方面,C.S0044-0作出了非常果断的安排,只保留了OTA中所有DownloadRequestProcessing的内容。

    定位业务、紧急呼叫业务与C.S0031-0相比,是新加入的内容,在其他几本协议一致性测试规范中,也没有涉及。


    HPRD业务测试更是新加入的内容,其参考技术要求是3GPP2C.S0024-0,cdma2000HighRate Packet Data Air Interface Specification。从测试项目来看,覆盖比例比较大,基本上可以作为HRPD业务的互操作能力测试的依据。

    (3)现状

    由于北美的互操作能力测试的实施力度和影响力,世界上新兴运营商中,有一部分依照北美模式进行测试。C.S0044-0也因此受到了很大程度的关注,测试实施的开发工作也进行的非常顺利。目前为止,C.S0044-0的绝大部分项目已经得到多数以基站为基础的测试实验室的支持,测试项目覆盖比例甚至于超过了C.S0031-0。另外,某些测试系统也为C.S0044-0开发了测试脚本,为移动台设备在进行正式测试前提供猜测试服务。

    商用的互操作能力测试系统的成熟完善,反过来更推动了C.S0044-0的影响力发展。

    3.G.S0060-0

    (1)概述

    3GPP2C.S0060-0为OTA业务信令一致性测试规范(SignalingConformanceTest Specification for Over-the-Air Service Provisioning)。

    C.S0060-0自2005年12月6日发布,目前最新版为V1.0版本。进行C.S0060-0的测试,目的为了验证CDMA基站和移动台对cdma2000家族中,OTA业务消息和协议的符合性。规范以3GPP2C.S0016-C,Over-the-Air Service Provisioning of Mobile Stations in Spread Spectrum Standards——CDMA扩频系统OTA业务规定作为技术基础,对测试的实施进行了具体的描述。

    OTA(Over-the-Air)业务,又称空中激活业务,是通过空中接口实现移动台和基站之间的特定信息交互,实现特定的功能的一种操作。

    根据3GPP2C.S0016-C,Over-the-AirServiceProvisioning of Mobile Stations in Spread Spectrum Standards的描述,OTA的功能主要包括:

    ●下载NAM运行参数(NAM,NumberAssignmentModule);

    ●电子密钥交换(E-Key,ElectronicKey),用于安全的生成A-Key和RootKey;

    ●更新优选漫游列表的系统选择(SSPR,SystemSeleCTIonforPreferred Roaming);

    ●更新优选用户区域列表(PUZL,PreferredUserZoneList);

    ●下载3G分组数据(3GPD,3GPacketData)操作参数。

    3GPP2C.S0016-C从以下几个方面具体描述了OTA业务的技术要求:

    ●MessageTransportProtocol,消息传输协议

    消息传输协议对承载了OTA信息的消息传输进行了规定。规定包括模拟系统和CDMA系统。对于本文主要关注的CDMA系统来说,OTA信息(OTADataMessage)应当通过DataBurst Messages消息进行承载。

    ●MobileStationProcedures,移动台操作流程BaseStation Procedures,基站操作流程。

    3GPP2C.S0016-C分别对移动台和基站的OTA操作流程作出具体介绍。

    介绍包括OTA操作初始化、OTA操作流程、OTA操作结束三个部分。随后,C.S0016-C规定了反向和前向传输的消息的消息内容格式。

    ●KeyExchangeProcedures,密钥交换流程

    密钥交换流程分为移动台要求和基站要求两种方式。密钥交换的流程,根据密钥交换协议版本不同,有所区别。密钥交换协议版本由参数A_KEY_P_REV携带。

    (2)内容

    在C.S0060-0中,对于OTA的测试主要分为以下几个部分:

    ●OTasp和OTAPA的基本操作测试;

    其中,OTASP和OTAPA的基本操作测试包括业务的初始化、标准操作流程和业务操作结束三个部分。

    ●要害参数测试包括:NAM、SSPR、PUZL、3GPD4个部分。每类要害参数测试,都分为两个部分:业务配置过程和业务下载过程。业务配置过程的测试通过对网络侧下发ConfigurationRequestMessage,以及与之对应的移动台反馈——Configuration Response Message的测试实现。业务下载过程通过对Download Request Message以及终端的反馈来实现。

    ●电子密钥交换的测试。主要是针对A-Key参数的操作。

    ●安全测试包括:服务操作锁定的测试,即SPL(ServiceProgrammingLock)。只有SPC(ServiceProgramming Code)正确,网络才有可能通过OTA更新移动台参数。非凡是当移动台处于漫游时,SPL为OTA提供保护作用;安全模式测试。在OTA操作中,设置了一种加密算法,以保证OTA过程的私密性。当安全模式激活时,所有OTA传输的消息将被加密;


    (3)现状

    目前此标准以及其技术要求已经经过了四个版本的更新,目前的最新版本相对来讲已经比较完善。与原先存在于C.S0031-0中的OTA测试相比,测试的全面程度和深入程度已经有了实质性的提高。目前已有设备厂家对于OTA测试开发了测试脚本,测试能力覆盖面能够达到测试规范的40%~60%,并在进一步开发中。

    4.C.S0061-0

    (1)概述

    3GPP2C.S0061-0为短消息业务的信令一致性测试规范(SignalingConformanceTest Specification for Short Message Service)。

    C.S0061-0自2005年6月22日发布,目前最新版为V1.0版本。C.S0061-0具体说明了CDMA基站和移动台的短消息业务(SMS)信令一致性测试。规范以3GPP2C.S0015-B(TIA-637-C),ShortMessageService for Wideband Spread Spectrum Systems,2004——CDMA短消息业务技术要求作为基础,对测试的实施进行了具体的描述。

    根据3GPP2C.S0015-B(TIA-637-C),ShortMessageService for Wideband Spread Spectrum Systerns,2004中的描述,短消息业务协议栈分为三层:

    ●中继层(RelayLayer)

    为短消息在传输层(TransportLayer)和连接层(LinkLayer)之间传输提供接口。短消息在Um口(移动台和基站之间的接口)的传输,以及短消息在N口(消息服务器和基站之间的接口)的传输,都由中继层(RelayLayer)提供支持。另外,短消息失败的错误原因码(SMS_CauseCode)也在中继层进行分析操作。

    ●传输层(TransportLayer)

    居于传输业务端点和中继点。在传输业务端点,传输层为远距离业务层(TeleserviceLayer)生成和接收短消息提供手段;在传输业务中继点,传输层为中继点之间的消息传递提供接口。

    ●远距离业务层(TeleserviceLayer)

    的功能包括短消息接收和发送、广播短消息的操作。远距离业务同时也对消息识别号(MessageID)以及短消息独特识别码(UniqueMessageID,用于区分和识别重复的短消息内容)。可见,远距离业务的功能基本上涵盖了短消息操作的绝大部分内容。

    (2)内容

    从以上分析中,我们明确了解了短消息业务的分层以及各层的基本功能,C.S0061的测试规范,就是按照三个分层,依次对每个分层的功能进行测试描述。

    (3)现状

    目前此标准逐渐得到广泛的认同和采用,多家仪表厂家也已经开发了测试系统,测试项目也已经基本上全部覆盖。

    5.C.S0062-0

    (1)概述

    3GPP2C.P0062-0为cdma2000空中接口数据业务信令一致性测试规范(DataSignalingConformance Test Specification for cdma2000 Air Interface)。

    C.P0062-0目前处于3GPP2的V&V阶段,也就是最终的审核阶段,很快将正式发布。规范以3GPP2C.S0017-A.DataServiceOptions for Spread Spectrum Standards——扩频标准数据业务选项的系列技术要求作为基础,对测试的实施进行了具体的描述。

    在C.P0062-0中,移动台(MobileStation)所涉及的范围比较广泛,包括所有可能用于与基站通过空中接口进行通信的用户终端。这些用户终端包括:普通用户终端、手机、PDA、无线本地环路单元(WLLU,WirelessLocalLoop Unit)等。

    数据业务的业务选项(SO,ServiceOption)标志着业务类型。在移动台进行业务时发起的OriginationMessage中,必须携带业务选项参数,用来通知基站移动台所要申请的业务类别。

    目前,应用最多的业务为业务选项33(S033)的cdma2000高速分组数据业务。

    (2)内容

    C.P0062-0中,cdma20001X的数据业务测试包括四种类别:

    ●异步数据和传真业务(AsynchronousDataandFax Services),SO12和SO13

    ●低速分组数据(LSPD,LowSpeedPacketData),SO7和SO15

    ●中速分组数据(MSPD,MediumSpeedPacketData),SO22

    ●高速分组数据(HSPD,HighSpeedPacketData),SO33


    设置这四种业务类别,主要是为了实现向下兼容。而实际上,高速分组数据业务,才是cdma20001x最重要的数据业务选项。对于Release0版本,cdma20001x的高速数据业务,可以支持最高速率153.6 kbit/s的数据业务。

    在C.P0062-0的核心部分——高速分组数据业务部分的35个测试项目中,31个测试项目直接来自C.S0031-0V2.0的原班项目。C.P0062-0除了对其ControlHoldMode功能相关的4个测试项目进行了整合以外,基本沿用了原来的测试项目。另外,C.P.0062-0还增加了四个新的测试项目(见表1)。

    表1  C.P.0062-0增加的新测试项目

3GPP2的cdma2000 1x Release0协议一致性测试(图四)

    这四个项目的修订加入,使高速分组数据测试更加完善。

    (3)现状

    由于C.P0062-0目前还未正式发布,故目前还没有商用的测试设备支持。但由于其所收纳的测试项目是在原C.S0031-0的数据部分测试项目基础上进行的修订和增加,所以可以想见,在C.P0062-0正式发布后,应该很快会有测试设备跟进予以支持。

    二、CDG57的动向

    CDG57作为最早出现的协议一致性测试规范,始终没有停止向前迈进的步伐。前文提到过,CDG57在2001年3月发布了V1.0版本。而在2001年10月和2004年3月分别发布的V2.0和V3.0版本中,CDG57转为直接引用C.S0031-0V2.0的测试项目。到了2005年3月发布的V4.0版本,CDG57接受了3GPP2对协议一致性测试规范的重组,转为直接引用C.S0044-0V1.0的测试项目。这也标志着CDG57将自己明确定性为“互操作测试”规范类别。

    CDG57有一个非常重要的内容,尽管经历了标准的四次变迁,却贯彻了CDG57四个版本的始终,那就是支持测试执行的具体措施。这些具体措施从V1.0版本中初具雏形,在目前V4.0版本中发展为比较完善。执行措施非常具体的描述了很多测试执行阶段必不可少的内容,成为CDG57规范存在的重要意义之一。

    这些测试执行具体措施包括:

    ●准入标准(MEC)。规定了一款新移动台在进行CDG57的测试之前,需要满足的最低要求,也称为入门要求。

    ●执行策略(ExecutionStrategy)。规定了对移动台进行协议一致性测试时应该把握的原则和具体规则。

    V4.0版本中的执行措施,明确是对“互操作测试”规范类别的支持。而实际上,由于互操作测试和协议一致性测试的联系紧密,执行措施的内容也可以类比或延伸至协议一致性测试的实施当中,作为协议一致性测试开展的重要参考。

    三、测试规范重组的技术意义

    经过重组,cdma20001xRelease0的移动台协议一致性测试的体系更加合理。重组后的体系,对于全球cdma20001x Release0移动台协议一致性的开展起到了重要的指导意义。重组后的体系,给隶属于协议一致性的各个独立单元开辟了进一步发展的空间。

    C.S0031-0协议一致性测试规范的重组,虽然是仅仅面向cdma20001x的Release0技术版本,但重组的理念非常有参考价值,重组后的架构也为其他技术版本,例如cdma20001x的ReleaseA等后续技术版本的演进起到了很好的参考作用。

    随着3GPP2对cdma20001xRelease0协议一致性测试规范的重组临近完成,国际上很多组织也都向其投来了关注的目光。例如旨在建立全球统一CDMA认证流程的国际组织CCFCDMA认证论坛(CDMA Certification Forum),以及把握目前北美乃至拉美的CDMA认证过程的组织CTIA——美国无线通信协会(Cellular Telecommunications & Internet Association),他们都为此进行了很多的应对工作。

    总之,这次cdma20001xRelease0协议一致性测试规范的重组,无论对于技术的发展,还是对于全球今后cdma20001x Release0终端的准入制度发展,甚至于对其他3GPP2涉及到的相关内容的发展模式,都有很重大的意义。