怎么利用SDL开发TD－SCDMA高层信令

1 SDL语言介绍

SDL(规范描述语言)广泛地用于描述通信系统的行为。它是CCITT推荐的规范描述语言。经过ITU-T的发展和标准化,定义在兰皮书Z.100建议中。ITU-T在1988年推出了第一个正式版,以后每四年进行一次增补更新。作为国际标准化的正式语言,它被用来规范实时多任务系统的描述。SDL与其它一些相关技术如Z.120建议——消息序列图和Z.105建议及抽象语法符号一起形成一个完整的描述语言。

在协议软件的开发流程中,SDL被应用在系统规范描述和设计阶段。它完全独立于硬件实现与操作系统。Telelogic Tau公司提供的SDL软件不仅可以用于规范描述和设计,还可以把SDL的描述和设计直接生成标准的C代码。用户也可以直接在SDL描述和设计中嵌入C代码,从而完成图1中的实现部分的功能。经SDL描述产生的C代码(包括嵌入的C代码)可以直接与多种嵌入式(或非嵌入式)实时多任务操作系统集成,如NUCLUES、pSOS、Solaris、Vrtx、OSE等,集成后的代码可以直接在目标板上运行,从而方便用户进行协议软件的开发。

与SDL相对应的MSC(信息序列图),是ITU-T规范中用来表示信息序列的语言。在1991年,ITU-T对MSC进行了标准化。用MSC图可以方便地表示出信号的流向,即信号是从什么进程发送到什么进程,信号是否带有参数、具体的参数值等都可以直观地表示在SDL MSC图中,这对了解和分析信号在各个模块间的传递带来了很大的方便。不仅如此,通过MSC图还可以将SDL的各功能有机地联系在一起。在软件的跟踪及调试过程中,使用Simulator和Validator可以产生MSC图。在软件的TTCN测试过程中,MSC图还经常被用于分析测试的结果。通过MSC图还可以直观地描述信号发送的先后次序,而这些在SDL描述中是办不到的。

开发的最后一步是使用TTCN进行测试。TTCN(树表结合表示法)是由ISO和ITU定义在ISO/IEC 9646-3中的一个规范测试语言,是ISO/IEC 9646的第三部分标准,用于OSI一致性测试集的测试表示法。树表结合表示法,顾名思义,就是采用以树和表格为表现形式的测试表示法,其中表格主要用于数据类型、原语、协议观察点、约束等,而树则用于描述测试集、测试例、测试步。对标准有效性的验证和通信软件的一致性测试就显得非常重要。

用SDL设计的系统是一个等级结构的系统,它包括了系统、功能块和进程等。一个系统可以包含多个块,每个块可由一个或多个进程组成。进程是SDL系统中的最小处理单元,采用EFSM描述,所有用户的处理和操作都在进程中完成。在系统级下定义的内容(信号、数据结构等)可以在该系统下所有的块和进程中使用,在块下定义的内容可以在该块的任何进程中使用。

正是SDL的这些特点,在开发协议软件中起着不可比拟的作用,下面以SDL开发TD-SCDMA高层信令简单说明SDL的使用。

2 TD-SCDMA系统结构

首先介绍一下TD-SCDMA系统结构。根据TSM协议的要求和实际开发产品的需要,可将TD-SCDMA系统用户终端协议软件分成图2所示的系统结构(没有包括分组数据业务部分)。整个系统结构满足TSM协议的分层结构,同时根据控制和软件的需要增添了TSR、HL1模块,是一个SDL块级的TD-SCDMA的UE端高层信令结构。整个系统共有六个模块,每个模块对应SDL中的一个块,每个模块分别完成不同的功能。下面简要介绍每个模块的功能和接口。

CM模块完成连接管理功能,包括呼叫控制、短消息和附加业务三部分,即图2中的CM块。

MM模块完成在电路交换模式下的移动性管理功能,实现UE的移动性、安全性以及连接管理,即图2中的MM块。

TSR模块是一个信号中转模块,是MM子层的一部分,主要实现信号路由的功能;同时基于CM子层中各实体的多实例(如建立多个呼叫)特性,对CM模块进行多实例的管理。

RRM模块完成无线资源管理和控制功能。在空闲模式下,RRM模块执行小区选择和小区重选、为响应网络寻呼或高层的RR建立请求而发起RR连接建立以及切换等任务;在RR连接建立过程中,RRM控制HL1模块发起立即指派过程、主信令链路的建立过程;在连接模式下,RRM主要完成连接模式的资源管理,如指派、信道模式改变和切换等控制过程;处理随路信令,如分析和处理系统信息类型5、类型6;发送测量报告以及对在FACCH信道上接收到的层3消息进行分析和处理等任务。另外RRM模块还控制HL1模块对服务小区和邻近小区的测量等过程。

DL模块完成无线连接控制功能,主要包括:信道上提供一个或多个数据链路的连接,不同的连接通过数据链路连接标识DLCI区分;提供帧类型的识别机制;允许层3消息在2个层3对等实体之间进行透明传输;顺序控制,以保持帧通过一条数据链路连接后的顺序;具有在数据链路上对格式和操作性错误的检测功能;当出现数据链路的不可恢复性错误时,具有向层3实体报告错误的机制;具有流量控制的功能;在RACH上完成接入请求后,当需要建立一条数据链路时具有解决冲突的功能。

HL1模块是连接协议层与物理层的桥梁。按系统的硬件设计,协议层和应用层的任务由ARM处理器完成,DSP处理器负责完成具体的物理层底层任务,如信源和信道的编解码、交织、各种物理层参数的测量、扩频及调制等。两种处理器之间通过中断交换数据。HL1根据协议层的请求,通过对协议层的任务分解和规划,对物理层资源进行调度和控制。主要包括:在小区选择过程中,HL1模块控制物理层进行邻近小区的码功率的测量,解读BSIC,解读DwPTS的相位,读取BCCH块等任务;在空闲状态下,HL1模块控制物理层执行服务小区和邻近小区的测量,解读服务小区的系统信息和最强6个邻近小区的系统信息类型1,并把测量结果和读取的系统信息报告给RRM模块;在随机接入过程中,根据RRM模块的控制信号,HL1模块控制并调度物理层执行随机接入过程的消息发送与接收;在连接模式下HL1控制物理层执行数据的收发、服务和邻近小区的测量以及切换过程等。