CDMA2000 1X及EV-DO协议一致性测试

【摘要】CDMA2000 1X和EV-DO协议一致性测试可以有效保证通信终端和网络间的信令协议成功交互,同时保证信令满足核心规范所规定的内容。文章阐述了CDMA2000技术的发展,并着重介绍了3GPP2中重要的协议一致性测试规范。

【关键词】CDMA2000 EV-DO 3GPP2 CCF 协议一致性

1 前言

基于CDMA技术的蜂窝移动通信系统是从20世纪90年代开始逐渐发展起来的。最早的CDMA系统IS-95采用了扩频、功率控制、RAKE接收机等关键技术,在1.25M载波带宽内提供语音及低速数据业务。CDMA系统在抗干扰性能以及系统容量提升等方面具有较大优势。目前,在我国应用的第三代移动通信系统均基于CDMA技术。其中,CDMA2000是由IS-95技术发展演进而来,经过不断发展,形成了能够支持高速率数据业务传输的移动通信系统。

协议一致性测试,主要验证通信终端和网络间的信令协议是否与标准所规定的内容一致,是否满足相关测试方法的要求。CDMA2000 1X及EV-DO中的标准以及普遍认可的测试规范都是由3GPP2、TIA、EIA等标准组织制定的。目前CCF及CDG中所规定的测试集基本上都参照3GPP2的标准及测试规范。

2 CDMA2000及1x EV-DO协议一致性测试

2.1 CDMA2000 1X协议一致性测试

CDMA2000 1X第一个协议测试规范是在2001年3月正式的。在CDMA协议一致性测试中,普遍认可的标准和测试规范主要来自3GPP2。另外,TIA/EIA的规范和CDG的技术文献也是CDMA协议一致性测试中重要的参考标准。

2004年8月份之前,CDMA协议一致性测试最主要的应用标准是3GPP2 C.S0031-0系列。C.S0031-0将CDMA中的多种技术置于同一标准中,对于部分技术的独立发展起到了一定的阻碍作用,也对一致性测试技术和测试实施方法的发展和完善产生了一定的影响。

在2004年8月份后,3GPP2对于C.S0031-0标准进行了重组,将C.S0031-0拆分为C.S0043-0、C.S0044-0、C.S0060-0、C.S0061-0、C.S0062-0。其中,C.S0043为协议一致性测试规范;C.S0044为互操作测试规范;C.S0060为OTA业务测试规范;C.S0061为短消息业务测试规范;C.S0062为数据业务测试规范,图1表明了CDMA2000 1X的协议一致性测试规范在3GPP2的演进和重组。

C.S0043规范的全称为CDMA2000扩频系统信令一致性测试规范(Signaling Conformance Test Specification for CDMA2000 Spread Spectrum Systems),是CDMA2000 1X技术中最重要的协议测试规范,其主要以3GPP2 C.S0002、C.S0003、C.S0004、C.S0005等CDMA扩频系统系列标准作为核心技术规范,并在此基础上验证终端和网络设备是否满足相关标准要求,从而保证终端和网络在协议层面的一致性。

C.S0043分为11个章节,分别为空口测试、基本呼叫流程测试、空闲切换测试、切换测试、功率控制测试、注册测试、鉴权测试、业务重定向测试、用户呼叫功能测试、并发业务测试、前向兼容性测试。C.S0043基本包括了所有协议一致性测试的内容。在C.S0043测试中规定的终端可以是手机、数据终端、PDA等任何具备CDMA2000 1X通信功能的客户端;其中所规定的网络可以为现实通信网络或是网络模拟器。在C.S0043的测试中,一般需要通过射频连接线将被测物与模拟器相连进行测试。

C.S0044标准的全称为空中接口互操作规范(Interoperability Specification for CDMA2000 Air Interface Description)。与C.S0043不同,C.S0044主要验证移动终端和基站设备的互操作能力。C.S0044主要划分为18章,测试内容包括空中接口测试、基本呼叫流程测试、切换测试、功率控制测试、注册测试、鉴权测试、业务重定向测试、短消息测试、用户呼叫功能测试、异步数据和传真测试、低速分组数据测试、中速分组数据测试、高速分组数据测试、OTA业务测试、定位业务测试、并发业务测试、紧急呼叫测试、HRPD业务测试。其中定位业务测试和紧急呼叫测试是在C.S0031的基础上拓展的测试。C.S0044标准中测试用例需要在所有支持频段和无线配置中测试。

C.S0060的全称为OTA业务信令一致性测试规范(Signaling Conformance Test Specification for Over-the-Air Service Provisioning),主要用于验证移动终端和基站设备间OTA业务消息协议的一致性。C.S0060主要以C.S0016扩频系统OTA业务规定(Over-the-Air Service Provisioning of Mobile Stations in Spread Spectrum Standards)为基础。OTA(Over-the-Air)业务,是通过空中接口实现移动终端和基站之间的特定信息的交互操作,主要包括:下载NAM运行参数(NAM,Number Assignment Module);电子密钥交换(E-Key,Electronic Key),用于安全的生成A-Key和Root Key;更新优选漫游列表的系统选择(SSPR,System Selection for Preferred Roaming);更新优选用户区域列表(PUZL,Preferred User Zone List);下载3G分组数据(3GPD,3G Packet Data)操作参数。C.S0060针对上述OTA操作流程进行测试,包括业务配置过程测试和业务下载测试。

C.S0061是短消息业务的信令一致性测试规范(Signaling Conformance Test Specification for Short Message Service),主要用于验证移动终端和基站设备间的短消息业务(SMS)信令一致性测试。C.S0061主要基于C.S0015,宽带扩频系统短消息业务标准(Short Message Service for Wideband Spread Spectrum Systems)。短消息业务分三层协议栈:中继层(Relay Layer)、传输层(Transport Layer)、业务层(Teleservice Layer)。其中,中继层为传输层(Transport Layer)和连接层(Link Layer)间提供消息接口;传输层主要完成端到端消息发送的管理功能;业务层则提供应用层的数据格式和流程。C.S0061依次对上述三层的功能分层进行测试。

C.S0062的名称是CDMA2000空中接口数据业务信令一致性测试规范(Data Signaling Conformance Test Specification for CDMA2000 Air Interface),主要用于验证移动终端和基站设备间数据业务消息协议的一致性。C.S0017扩频系统数据业务选项(Data Service Options for Spread Spectrum Standards)是数据业务信令一致性测试的基础。C.S0062中的数据业务测试包括四种类别:异步数据和传真业务(Asynchronous Data and Fax Services),SO12和SO13;低速分组数据(LSPD,Low Speed Packet Data),SO7和SO15;中速分组数据(MSPD,Medium Speed Packet Data),SO22;高速分组数据(HSPD,High Speed Packet Data),SO33。目前在实际中应用的数据业务为高速分组数据业务(SO33),可以支持最高速率153.6kbit/s的数据业务。

2.2 CDMA2000 1x EV-DO协议一致性测试

CDMA2000 1x EV-DO标准最早的版本是Qualcomm公司所提出的HDR技术。早在1997年,Qualcomm就向CDG提出了HDR(高速数据速率)的概念,此后经过不断完善和实验,正式以CDMA2000 1x EV-DO命名。EV代表的意思是Evolution,DO的原本定义为Data Only,后来有为了更有效表达技术含义,DO被定义为Data Optimization,此技术进一步增强了数据业务方面的通信传输性能。1x EV-DO技术的核心标准是C.S0024,CDMA2000高速分组数据速率空中接口协议规范(CDMA2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification)。

CDMA2000 1x EV-DO的协议一致性测试标准是C.S0038,高速速率分组数据业务空中接口信令一致性规范(Signaling Conformance Specification for High Rate Packet Data Air Interface)。C.S0038测试规范可以在实验室环境中通过接入终端和网络设备相连进行测试,用于验证终端和基站设备与协议标准的符合度。

1x EV-DO的空中接口协议架构采用分层结构,共分七层,分别为物理层、MAC层、安全层、连接层、会话层、流层、应用层。协议分层架构可以使协议各层间相互独立,信令相对简化,便于维护。每层协议流程可以单独判别,系统开发时可以采用模块化设计方法,允许单独对某个协议栈进行更新。分层协议栈不会对数据业务吞吐量造成影响。1x EV-DO的空中接口分层协议栈主要由物理层协议,MAC层协议,安全协议,RUP(Route Update Protocol),SCP(Session Configuration Protocol,RLP(Radio Link Protocol)等协议组成。PPP和上层协议主要基于IETF标准的规定。

C.S0038协议一致性测试规范主要针对各层协议进行验证测试,主要分为10部分,包括信令应用测试,分组应用测试,多流分组应用测试,流层测试,会话层测试,连接层测试,安全层测试,MAC层测试,物理层测试,BCMCS(广播多播业务)测试。

信令应用测试主要规定信令网络协议(SNP,Signaling Network Protocol),信令链路协议(Signaling Link Protocol)的测试操作流程以及最低应满足的标准。分组应用测试主要针对无线链路协议(RLP,Radio Link Protocol),位置更新协议(LUP,Location Update Protocol),流控协议(FCP,Flow Control Protocol)。多流分组应用测试用于验证无线链路协议(RLP,Radio Link Protocol),位置更新协议(LUP,Location Update Protocol),流控协议(FCP,Flow Control Protocol)中多流部分信令的一致性。流层测试针对默认流层协议(Default Stream Protocol)进行验证。会话层测试验证会话管理协议(Session Management Protocol),地址管理协议(Address Management Protocol),会话配置协议(Session Configuration Protocol)的信令流程。连接层测试则是主要用于验证如下协议:空中链路管理协议(Air-Link Management Protocol),初始状态协议(Initialization State Protocol),空闲状态协议(Idle State Protocol),增强型空闲状态协议(Enhanced Idle State Protocol),连接状态协议(Connected State Protocol),路径更新协议(Route Update Protocol),分组合并协议(Packet Consolidation Protocol),消息前缀协议(Overhead Message Protocol)。安全层协议测试针对DH密钥交换协议(DH Key Exchange Protocol)和SHA-1鉴权协议(SHA-1 Authentication Protocol)的一致性进行验证。MAC层测试验证四类信道的MAC层协议,包括控制信道MAC协议(Control Channel MAC Protocol),接入信道MAC协议(Access Channel MAC Protocol),前向业务信道MAC协议(Forward Traffic Channel MAC Protocol),反向业务信道MAC协议(Reverse Traffic Channel MAC Protocol)。物理层测试则是验证物理层传输的一致性。BCMCS测试针对广播和多播业务的终端注册流程进行验证。

在目前的1x EV-DO技术的实际应用网络中主要有2个应用版本:Release 0、Revision A。不同版本所支持的传输速率各不相同,其中Release 0支持前向2.4Mbps,反向153.6kbps;Revision A支持前向3.1Mbps,反向1.8Mbps。另外,EV-DO技术的另一种增强版本Revision B中实现了多载波的捆绑技术。所以针对不同版本中协议技术的差别,协议一致性测试规范也分为了不同的版本,包括C.S0038-0、C.S0038-A、C.S0038-B。不同版本中针对协议七层架构的整体测试流程差别并不大,只是在测试某个具体协议时有所变化。

3 总结

目前在国际CDMA一致性认证测试领域,市场认可(Market Endorsement),CDG推荐测试程序以及CCF认证测试流程已经融合,实现了全行业统一的测试准则,终端和网络设备可以通过单一的认证流程,进入全球所有市场。CDMA Certification Forum(CCF)已经成为当今CDMA市场上覆盖范围最广的测试认证联盟,为CDMA2000通信设备进入相关市场提供了最快、成本最低、最有效的途径。

目前,CCF认证流程所采用的CDMA2000一致性测试规范主要包括:C.S0038,C.S0043,C.S0044,C.S0060,C.S0061,C.S0062。其中,C.S0038是EV-DO技术的一致性测试规范。协议一致性测试可以从信令层面验证通信终端和基站网络间的协议交互是否一致,是否确实满足相关标准的技术要求,有效保证终端与网络间的正常通信。

参考文献

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