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主要介绍了NB-IoT 终端一致性测试系统的测试模型，包括测试回环模式、系统测试模型和相应TTCN-3代码的设计。该设计作为NB-IoT 终端一致性测试的一种特殊测试方法，有效灵活地实现了对终端芯片协议栈的测试。NB-IoT ；终端一致性测试；测试回环模式；TTCN-3
（1.TD产业联盟，北京 100191；
2.工业和信息化部产业发展促进中心，北京 100846）
王晰1，李致远2
*基金项目：中华人民共和国科学技术部“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项“LTE-A Pro终端一致性TTCN测试集开发”（2017ZX03002002）收稿日期：2017-12-07
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2018.05.002 中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：
1006-1010(2018)05-0006-08引用格式：王晰，李致远. NB-IoT终端一致性测试模型设计[J]. 移动通信, 2018,42(5): 6-13.
【摘 要】
【关键词】
Design of NB-IoT UE Conformance Testing Model
The testing model of NB-IoT UE conformance testing system is introduced. including testing loop mode, system testing model and corresponding TTCN-3 code design. As a special testing method to test NB-IoT UE conformance, the proposed design fl exibly achieves the test on protocol stack of UE.
NB-IoT; UE conformance testing; test loop mode; TTCN-3
(1. Telecommunication Development Industry Alliance, Beijing 100191, China;2. Industry Development and Promotion Center, MIIT, Beijing 100846, China)
WANG Xi 1, LI Zhiyuan 2
[Abstract]
[Key words]1 引言
3GPP 在Release 13制定了NB-IoT （Narrow Band Internet of Things ，窄带物联网）标准来应对大规模物联网需求，支持低成本、低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。NB-IoT 标准核心协议和性能规范分别于2016年6月和12月冻结。NB-IoT 一致性测试规范的制订工作于2016年3月启动，计划在2017年12月份结束。NB-IoT 作为一个专门为低功耗设计的独立RAT
（Radio Access Technologies ，无线接入技术），使用180 kHz 上下行带宽接入网络，下行子载波间隔15 kHz ，上行子载波间隔3.75 kHz 或15 kHz 。其协议栈各层功能都进行了简化和调整，目前不支持异系统间Inter-RAT 的移动性功能。NB-IoT 分为两种模式：CP 模式（Control Plane CIoT EPS optimizations ，CP 优化）和UP 模式（分为S1-U data transfer （S1-U 模式）和User Plane CIoT EPS optimizations （UP 优化））。其中CP 模式是NB-IoT 终端必选支持模式，UP 模式是可选支持模式，User Plane CIoT EPS optimizations 是在S1-U data transfer 的基础上增加了Suspend-Resume 功能。
由于CP 模式是NB-IoT 终端的必选方案，所以将NB-IoT 终端一致性测试的默认测试环境设计为CP 。
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西单女孩春晚歌曲CP和UP都支持的功能仅在CP进行测试，UP的功能在UP测试环境下单独进行测试。NB-IoT协议一致性测试例仍然沿用LTE测试例的设计思路，即采用对每个协议层单独测试的方法，以保障NB-IoT终端协议栈实现的正确性和完备性。NB-IoT协议一致性测试例流程发布于3GPP TS 36.523-1的第22章节，协议一致性TTCN 测试例代码发布于3GPP TS 36.523-3的NBIOT子测试集中。
NB-IoT协议一致性测试系统沿用LTE系统架构，TTCN-3代码运行于Host PC上，控制SS（系统模拟器）的行为。对于R R C/N A S层协议一致性测试，TTCN模拟了SS RRC/NAS层和网络侧行为，SS使用正常功能的底层配置。对于MAC/RLC/PDCP层协议一致性测试，TTCN-3代码模拟被测试层的部分功能，SS可配置为透传模式，可以通过配置激活终端不同的数据回环模式（UE Test loop mode）使终端将收到的下行数据发回网络来完成测试。本文主要介绍了NB-IoT终端测试回环模式、系统测试模型和相应TTCN-3代码的设计。
2 NB-IoT终端测试回环模式
NB-IoT协议一致性测试过程中，很多测试例需要激活终端测试回环模式来配合测试以达到测试目的。目前，测试中需要NB-IoT终端支持的测试回环功能包括：UE Test loop mode A/B/G/H，定义于3GPP TS 36.509协议中。Mode A和B作为LTE R8版本就要求支持的测试模式，可用于NB-IoT UP测试例，终端将DRB 收到的下行用户数据通过PDCP层进行数据的回环；新测试模式Mode G和H专门为NB-Io
T CP测试例引入，但不局限于NB-IoT终端，可用于所有支持Control Plane CIoT EPS optimizations功能终端的测试。
U E t e s t l o o p m o d e G将下行E S M D AT A TRANSPORT消息中的用户数据回环到上行，该用户数据可以通过UE EMM实体或者SRB RLC实体，放入上行ESM DATA TRANSPORT消息中或作为RLC SDU 发送出去。UE test loop mode H将下行RP-DATA消息中包含SMS用户数据的TPDU回环到上行，该SMS用户数据可以通过UE SMR实体或者SRB RLC实体，放入上行TPDU中或作为RLC SDU发送出去。Mode G 和H都可配置上行回环延迟和重复发送。当终端收到CLOSE UE TEST LOOP消息之后，第一次收到用户数据时触发启动延迟定时器计时。
四种测试回环模式利用测试消息进行配置：ACTIVATE TEST MODE/ACTIVATE TEST MODE C O M P L E T E激活测试模式、C L O S E U E T E S T LOOP/CLOSE UE TEST LOOP COMPLETE关闭回环、OPEN UE TEST LOOP/OPEN UE TEST LOOP COMPLETE断开回环、DEACTIVATE TEST MODE/ DEACTIVATE TEST MODE COMPLETE去激活测试模式。
3 NB-IoT终端一致性测试系统测试模型
TS36.523-1第22章定义的NB-IoT协议一致性测试例中，运行于CP模式下的包括22.1.1 General、22.2.x Idle、22.3.1.x MAC、22.3.2.x RLC、部分22.4.x RRC、22.5.x EMM NAS、部分22.6.x ESM N
AS测试例；运行于UP模式下的包括22.3.3.x PDCP、部分22.4.x RRC、部分22.6.x ESM NAS测试例。依赖于不同测试例的具体要求，对系统模拟器SS和终端使用不同的配置。
3.1 MAC/RLC层CP测试模型
MAC/RLC CP测试模型如图1所示，配置终端使用UE Test loop mode G或H，将IE GH_RLC_SDU_ loopback设置为true，即利用RLC回环的方式。此时UE仍然可以接收RRC和NAS消息，只是在收到下行ESM DATA TRANSPORT（UE test loop mode G）或CP DATA（UE test loop mode H）时提取用户数据，将其作为上行RLC SDU完成数据回环功能。
在MAC CP测试模型中，SS的L1配置为正常模式，R L C和M A C层配置为透传模式，T T C N将完全控制R L C和M A C层P D U的生成（包括P a d d i n g），S S仅负责M A C P D U的编码和解码。下行方面，承载用户数据的NAS消息ESM DATA TRANSPORT或CP DATA经过NAS安全保护和编码后，经由RRC消息DLInformationTransfer-NB编码、RLC层AM PDU编码和MAC PDU组装发送到SS的MAC层。上行方面，
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图1 MAC/RLC CP 测试模型层测试模型相似，配置终端使用，回环PDCP 层之上的用户域数、RLC 配置为正常模式，PDCP 配3所示。
CP 和UP 两种模式下的各自藏歌会歌曲
モノクロームCP
NAS 加密和完整性保
UP ，使用PDCP 和AS 加密和、RLC 配置为正常模式，完成完上下行端口位于RLC 层。SRB1/行测试层，分居R R C 和N A S 模加密和完整性保护。对于UP ，DRB 上下行端口位于PDCP
图2 PDCP 测试模型
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层，启用AS 加密和完整性保护。
NAS 模拟器为SRB1/SRB1bis 提供了NAS 消息的加密和完整性保护功能。上行方向SS 将RRC 消息（包含了已经通过安全保护和编码的N A S 消息）上报到SRB1/SRB1bis 的RRC 端口，下行方向在完成NAS 消息的加密和完整性保护之后，将承载了NAS 消息的RRC 消息通过SRB1/SRB1bis 的RRC 端口发送给SS 。TTCN 通过系统控制端口完成U L 调度授权（S c h e d u l i n g Grant ）和DL 调度分配（Scheduling Assignments ）。
4 NB-IoT
NB-IoT ASP 接口设计思路，在简化（1）NB_SYSTEM SS 的PHY 、MAC 、RLC 统消息、小区功率、AS 安全参数、L2测试模式设置、L1/L2响应获取和变量读写、小区建立删除等。
type union NB_SystemRequest_Type {
NB_CellConfigRequest_Type Cell,NB_CellAttenuationList_Type CellAttenuationList,NB_RadioBearerList_Type RadioBearerList,Null_Type EnquireTiming,NB_AS_Security_Type AS_Security,NB_PagingTrigger_Type Paging,NB_SYSIND ：系统响应上报端口，负责上
图3 RRC/NAS 层测试模型
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报SS的PHY、MAC等协议层的特定的指示响应。
type union NB_SystemIndication_Type {
charstring Error,
NB_RachPreamble_Type RachPreamble,
NB_DPR_Type DPR,
NB_HarqError_Type HarqError,
HARQ_Type UL_HARQ };
（3）NB_SRB：信令收发端口，用于无线承载SRB0/1/1bis上的RRC消息和承载有NAS消息的RRC消息的发送和接收。
type record NB_C_Plane_Request_Type {
NB_RRC_MSG_Request_Type Rrc optional,
NAS_MSG_RequestList_Type Nas optional };
赵丽颖悼念粉丝type record NB_C_Plane_Indication_Type {
NB_RRC_MSG_Indication_Type Rrc optional,
NAS_MSG_IndicationList_Type Nas optional
};
（4）L2_D ATA：数据收发端口，用于控制L2数据的发送和接收，数据种类包括MAC PDU、RLC PDU、RLC SDU、PDCP PDU、PDCP SDU。
type record DRB_DataPerSubframe_DL_Type { integer SubframeOffset,
HarqProcessAssignment_Type HarqProcess optional,
L2DataList_Type PduSduList
};
type record DRB_DataPerSubframe_UL_Type { L2DataList_Type PduSduList,
integer NoOfTTIs
happy new year};
type union L2DataList_Type {
MAC_PDUList_Type MacPdu,
RLC_PDUList_Type RlcPdu,
新水浒传歌曲PDCP_PDUList_Type PdcpPdu,
PDCP_SDUList_Type PdcpSdu,
RLC_SDUList_Type RlcSdu
};
（5）NB_L2_SRB：与NAS Emulator连接的内部信令编解码端口，用于将下行NAS和RRC消息进行安全保护和编码的码流传送。
type union NASEMU_NBIOT_NB_L2SDU_MSG {
bitstring Ccch,
bitstring Dcch
};
（6）NASCTRL：与NAS Emulator连接的内部控制端口，用于请求NAS安全和NAS COUNT信息。
type union NasCtrlRequest_Type {
NAS_Security_Type Security,
NAS_CountReq_Type NasCount
};
对于CP模式，由于SS的MAC和RLC层可能配置为透传模式，允许T T C N控制其M A C和R L C层。这就要求嵌套的ESM DATA TRANSPORT或CP DATA 消息、R R C D L I n f o r m a t i o n Tr a n s f e r-N B消息需要包括N A S安全保护的完整编码。T T C N仍然使用NAS emulator处理NAS消息以避免透传模式与正常模式之间N A S C O U N T的维护冲突。在L2测试模式（L2TestMode）下，NAS emulator完成下行消息的编码和加密之后，不再将该码流发送给SS，而是发送回TTCN组装L2 PDU，将使用L2_DATA端口取代SRB端口收发L2 PDUs，即不再有信令通过SRB端口传输，所有的L2上下行消息都将通过L2_DATA端口交换。TTCN需要对SRB1bis的RLC变量VTS/VRR做如下处理：在RLC层进入透传模式之前从SS获取变量值，测试模式激活过程中维护变量值以及在RLC恢复正常模式之后配置SS保存变量值。
使用新增接口L2_DATA替换原LTE中DRB接口，发送CP透传模式下在SRB1bis上的L2数据、UP模式下DRB上的L2数据；新增接口L2_SRB用于L2测试模式下，用来与NAS emulator交换携带用户数据的下行
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