切换流程是TD-LTE通信中最重要的流程之一，涉及了多个网元的信息交互。它负责保持终端设备在网络内的持续连接，切换功能的完备性和切换效果直接影响到为用户提供的服务质量，其中以异系统切换最为复杂。本文提出一种基于TTCN-3核心语言的TD-LTE与TD-SCDMA系统间小区切换的测试方案，以达到对异系统切换的协议一致性测试。
1 TD-LTE与TD-SCDMA系统间切换
1.1 TD-LTE异系统切换简介
系统间切换[1]由源接入系统网络控制，源接入系统启动切换准备并按照目标系统要求的格式配置终端。系统间切换采用后向切换技术，即目标接入系统在源系统发送切换命令到终端之前就已经准备好相关的无线资源。
TD-LTE异系统的切换是终端(UE)在源小区(TD-LTE小区)与目标小区(非TD-LTE小区)之间发生的切换，切换过程中涉及的信令流主要集中在核心网中。以UE从TD-LTE无线接入网(E-UTRA)切换到TD-SCDMA无线接入网(UTRAN)为例， UE所在的演进型节点B(eNodeB)向移动性管理实体(MME)发送切换请求，MME需要与TD-SCDMA的通用分组无线服务技术(GPRS)服务支持节点(SGSN)之间进行消息交互，最终由无线网络控制器（RNC）决定是否接受切换。同时要求UE具备双模功能，使UE的空口切换到UTRAN上来，最后再由SGSN通知MME释放E-UTRAN上的业务承载。
1.2 TD-LTE与TD-SCDMA系统间切换流程分析
TD-LTE与TD-SCDMA系统间切换具体流程图如图1所示。切换初始阶段，TD-LTE源小区通过无线资源控制(RRC)连接重配消息携带的测量参数对UE进行配置，UE则根据配置的测量参数进行相关的测量。当测量结果满足切换事件B1或者B2时，UE上报测量结果。当源小区收到测量报告后，询问目标小区是否有空闲的无线资源供UE切换。如果目标小区允许切换，源小区立即发送切换命令。UE传输上行链路到目标小区后，再由目标小区通知源小区释放无线资源。

2 基于TTCN-3的测试系统设计
2.1 TTCN-3简介
　TTCN(Testing and Test Control Notation)是一个由欧洲电信标准化协会ETSI(European Telecommunications Standards Institute)维护的、全球适用的标准测试语言。在最近被批准的第三代标准中，TTCN-3 是一个现代且灵活的语言，通过广泛的接口可用于描述许多类型的系统测试。典型的应用有系统测试、交互性测试、协议测试、业务测试及模块测试等领域[2]。
TTCN-3不仅保留了原有TTCN-2的良好特性，并且具备了满足上述需求的新特性。明显的不同就是TTCN-2有两种描述形式，一种是图表形式，另一种是与图表形式等价的机器可执行语言。而TTCN-3具有通用的核心语言、图表表达形式及消息序列图MSC(Message Sequence Chart)表示语言。TTCN-3的核心语言形式可以与其图形表示格式(GFT)相互转换，其中GFT图以一种更加简单、直观的图形表示方式来描述TTCN-3的行为[3]。
2.2 测试系统设计
基于德国测试科技公司(Testing Technologies GmbH)研发的Ttworkbench软件设计的测试系统总体架构如图2所示。测试系统由PC和系统仿真器组成，两者之间通过物理网口进行连接，被测系统用于测试的终端。测试系统和被测系统通过无线的空中接口实现信息交互[4]。

测试系统中PC主要进行LTE协议栈层3的开发，而系统仿真器实现LTE协议栈低层和硬件的功能。测试人员在PC上安装的TTCN软件中构造测试数据、开发测试用例，对终端进行测试。对测试系统的相关组件说明如下：
(1)TTCN-3测试例编辑器：测试数据以及测试用例的开发界面。
(2)TTCN-3执行部分：测试用例加载过后，在此界面对其进行调试、执行。
(3)测试管理：用于管理执行部分的测试环境以及测试日志记录的生成。
(4)成分处理：用于协调表示不同系统定义的平行测试成分类型和主成分类型。
(5)测试日志记录:测试过程中本地日志的记录实体，负责记录测试过程中TTCN-3的实时日志，并保存在本地文件中。
(6)系统适配器：实现TTCN-3执行部分与被测系统之间的通信，在系统适配器上可以调用TRI接口提供的API函数[5]。
(7)平台适配器：向TTCN-3执行部分提供计时器的管理、外部函数的实现。
(8)抽象语法标记(ASN.1)编解码:负责测试数据的编码和解码工作，在测试工具开发过程中需要针对协议规范制定特定的测试数据(TTCN-3数据类型)，这些数据均需编制相应的编解码部分方可实际完成测试。
3 测试方案设计与结果分析
3.1 测试流程设计
　测试包含源小区和目标小区。在这个测试例中有3个连续的时间段，并且各自具有T1、T2、T3三个独立的时间区间。UE首先进入3A状态（State 3A）。时间区间T1开始时，UE可能没有任何目标小区的定时器信息。开启T2后，目标小区为可检测，且UE需要进行检测并发送测量报告。当到达包含指示切换的RRC信息最后一个传输时间间隔（TTI）的末端时，开启T3。切换时延从时间段T3开始，到UE将上线链路传输至目标小区的时刻为止。测试流程如图3所示。

3.2 测试用例实现
TTCN代码的开发工作需要依据TTCN-3核心语言的规定以及针对测试的特殊需求来实现。完整的测试用例内容实现应包括以下步骤：
　(1)定义测试数据类型：对等层之间传输的消息类型和层间传输的原语结构类型。
　(2)构建实际测试数据。常量和模板、消息及参数值，消息及参数的匹配表达等。
　(3)测试组件和测试端口的定义。主测试成分和平行测试成分的定义以及测试成分中用于传输不同消息的端口定义。
　(4)建立测试组件之间的动态管理。测试组件到抽象测试系统接口的映射、组件间接口的连接及组件的创建和终止。
　(5)测试流程实现。消息的收发、测试循环的构造、测试结果的验证和判决。
3.3 测试结果
TD-LTE与TD-SCDMA系统间小区切换测试单次运行结果如图4所示。由于运行结果图过于庞大，图4只截取了TD-LTE源小区发送切换命令后，TD-SCDMA小区收到UE传送的上行链路消息(切换成功)部分。图中左边竖线对应的MTC为TTCN3中测试控制成分，右边竖线对应的SYSTEM为TTCN3中的系统成分。MTC中的LTE_BTS1端口和BS3端口分别与SYSTEM中的SYSTEM_ LTE_BTS1端口和SYSTEM_BS3端口映射。SYSTEM_ LTE_BTS1端口和SYSTEM_BS3端口再通过基于用户数据协议(UDP)的底层适配分别连接到模拟TD-LTE源小区的测试仪表和模拟TD-SCDMA目标小区的测试仪表。最终实现通过LTE_BTS1端口和BS3端口发送/接收不同小区的消息。CTL端口用于控制UE开关机。图4中的测试流程为：

　(1)LTE_BTS1端口向LTE源小区发送初始化消息；
　(2)BS3端口向目标小区发送初始化消息；
　(3)日志(Log)显示包含测量配置的RRC连接重配消息；
(4)LTE_BTS1端口发送TTCN到仪表的TDPU_PCMC_
TTCNPARA_REQ原语，其中数据部分包含RRC连接重配消息；
(5)开启定时器T1(timer0);
(6)在T1超时前，LTE_BTS1端口收到了仪表到TTCN
的TDPU_MCPC_MSGTM_IND原语，其中数据部分包含UE传回的RRC连接重配完成消息；
(7)关闭定时器T1，判定pass;
(8)LTE_BTS1端口向LTE小区发送改变功率消息；
(9)BS3端口向TD-SCDMA小区发送改变功率消息。
(10)开启定时器T2(timer1);
(11)在T2超时前， LTE_BTS1端口收到了仪表到TTCN
的TDPU_MCPC_MSGTM_IND原语，其中数据部分包含UE传回的测量报告消息;
　(12)关闭定时器T2，判定pass;
　(13)Log显示包含切换配置的RRC连接重配消息；
(14)LTE_BTS1端口发送TTCN到仪表的TDPU_PCMC_
TTCNPARA_REQ原语，其中数据部分包含RRC连接重配消息。
　(15)开启定时器T3(timer2)：
　(16)在T3超时前，BS3端口收到了UE传送的上行链路消息，即切换成功；
　(17)关闭定时器T3，判定pass;
　(18)CTL端口发送消息控制UE关机。
本文在研究了TD-LTE与TD-SCDMA系统间小区切换的基础上，设计了测试流程，构造了测试系统，结合TTCN-3开发了相应的测试用例，并对其进行了协议一致性测试。对未来TD-LTE商用后，相关测试仪表的开发具有一定的参考价值。
参考文献
[1] 3GPP TS 36.331, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource Control (RRC) protocol specification. (Release 9)[S]. 2012.
[2] 魏洪,杨庚. 基于TTCN的通信协议一致性测试[J].南京邮电大学学报,1999,19(2):28-30.
[3] 董宏成,张宁,李小文. TTCN-3在RRC协议一致性测试中的应用[J]. 电子技术应用, 2013,39(7):117-120.
[4] 3GPP.TS36.508 V9.8.0 Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA) and Evolved Packet Core(EPC)Common test environments for User Equipment (UE) conformance testing[S]. 2012.
[5] 孙晶,尚星星,赵会群,等.基于TTCN-3底层协议测试方法研究[J].计算机应用研究,2010,27(11):4165-4181.