TD-SCDMA網絡模擬儀核心網模擬功能分析

摘要： TD-SCDMA網絡模擬儀是杰脈通信最新推出的一款具有TD-SCDMA基站和核心網模擬功能的調測設備。它不僅支持終端系統(tǒng)級的功能測試，也支持單獨的核心網模擬的功能部分，能夠為終端芯片和解決方案的研發(fā)提供便利的調測平臺和手段。本文對TD-SCDMA網絡模擬儀系統(tǒng)和核心網模擬部分的原理和功能作簡單介紹。

1. 概述

隨著中國自主創(chuàng)新的TD-SCDMA 標準和技術的不斷成熟與發(fā)展，尤其中國移動建設的TD-SCDMA 網絡日益完善， 越來越多的企業(yè)參與TD-SCDMA終端芯片和解決方案的研發(fā)。目前，由于市場上還沒有專門針對TD-SCDMA終端開發(fā)和調測的儀表，多數(shù)企業(yè)基本上是租借或者購買商用基站和綜合測試儀表搭建開發(fā)和測試環(huán)境，不僅費用高昂，而且參數(shù)配置復雜、不靈活，不能滿足開發(fā)過程中對終端上行數(shù)據(jù)跟蹤（Trace）和分析的需求。TD-SCDMA網絡模擬儀可以為終端芯片及產品開發(fā)提供一個高效而經濟的環(huán)境，解決了TD-SCDMA終端開發(fā)的薄弱環(huán)節(jié)。

2. TD-SCDMA網絡模擬儀系統(tǒng)構成

TD-SCDMA網絡模擬儀是在遵循3GPP和CCSA標準的基礎上，結合了杰脈通信自主的FemtoCell技術所開發(fā)的產品。它具有TD-SCDMA基站平臺及核心網的模擬功能，支持終端系統(tǒng)級的功能測試，還可以為終端芯片開發(fā)提供調測手段。其主要功能包括：L1/L2/L3信令的跟蹤、調試、回放；系統(tǒng)上、下行參數(shù)的配置；支持單用戶和多用戶的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務等相關測試用例等。

TD-SCDMA網絡模擬儀由兩大部分組成：平臺系統(tǒng)和PC端軟件。平臺系統(tǒng)通過以太網口與PC端連接。

TD-SCDMA網絡模擬儀平臺系統(tǒng)主要完成TD-SCDMA基站側的信號處理，其功能等效于TD-SCDMA的基站設備。其硬件部分為TD-SCDMA的無線信號和基帶信號處理提供平臺，包括射頻收發(fā)信機、源發(fā)生器、模數(shù)/數(shù)模變換、數(shù)字中頻信號處理、基帶信號處理等主要功能；其系統(tǒng)軟件指運行于硬件平臺上的軟件，主要完成對TD-SCDMA L1和接入層信令的處理，以及硬件平臺的操作和維護等。

PC端軟件主要完成TD-SCDMA非接入層的信令處理功能、負責對L1/L2/L3各層間的信息和信令進行Trace和監(jiān)控，以及對整套系統(tǒng)進行配置、數(shù)據(jù)回放和分析等功能。其中的“核心網模擬儀”軟件部分就是運行在PC端的軟件之一，其功能涵蓋業(yè)務仿真、上下行信令監(jiān)測解析、核心網參數(shù)配置等，可用于業(yè)務支持、信令監(jiān)測、綜合測試等多個方面。其中圖 1 核心網模擬儀在TD-SCDMA網絡模擬儀中的位置。

圖1：核心網模擬儀在TD-SCDMA網絡模擬儀中的位置。

2.1 TD-SCDMA網絡模擬儀的平臺系統(tǒng)

圖2：TD-SCDMA網絡模擬儀平臺系統(tǒng)。

TD-SCDMA網絡模擬儀平臺系統(tǒng)主要包括硬件平臺、物理層PHY信號處理、TD-SCDMA高層和應用軟件信號處理三個部分，其中：

硬件子系統(tǒng)為TD-SCDMA的無線信號和基帶信號處理提供平臺，包括射頻收發(fā)信機、源發(fā)生器、模數(shù)/數(shù)模變換、數(shù)字中頻信號處理、基帶信號處理等主要功能。

PHY物理層信號處理，實現(xiàn)3GPP協(xié)議定義的TD-SCDMA 物理層信號處理功能。

TD-SCDMA高層和應用軟件信號處理，實現(xiàn)3GPP 協(xié)議定義的TD-SCDMAL2和L3的功能、NAS的部分功能以及硬件平臺的控制、調度等。

2.2 TD-SCDMA網絡模擬儀核心網模擬儀功能分析

在PC端軟件中，除了平臺操作維護信令分析軟件之外，最重要的部分就是核心網模擬儀軟件部分。核心網模擬儀是運行于PC上的模擬核心網（CN）基本功能的軟件，其功能涵蓋業(yè)務仿真、上下行信令監(jiān)測解析、核心網參數(shù)配置等，可用于業(yè)務支持、信令監(jiān)測、綜合測試等多個方面。

核心網模擬儀部分的主要功能如下：

1. 跟蹤Ium接口上傳輸?shù)乃行帕?，包括上下行信令?

2. Ium消息、NAS消息信令的跟蹤、解析功能。對各種信令可以記錄和回放；

3. CS語音信令面、用戶面功能；

4. 支持移動性管理功能，包括支持CS的MM實體和支持PS的GMM實體；

5. 支持連接管理功能，包括CC、SM實體等；

6. 支持上行語音單向播放；

7. 支持彩鈴語音功能；

8. 支持PS信令面功能；

9. 支持鏈路檢測功能；

10. 支持多RNC及多UE同時工作；

11. 支持CNSim發(fā)起的尋呼及業(yè)務釋放功能；

12. 主要支持的配置：核心網模擬儀基本參數(shù)，（例如：PLMN、HPLMN、UDP端口及各類定時器等）；用戶信息并可觀察用戶狀態(tài)信息（例如：注冊用戶及激活用戶）；配鏈路檢測時間間隔；RNC基本信息；彩鈴語音功能等。

示例：Ium消息跟蹤

通過Ium消息跟蹤窗口可以跟蹤在Ium接口上交互的所有信息，如圖 3所示：

圖3：Ium消息跟蹤窗口。

Ium消息顯示窗口能夠顯示每條Ium消息的全部內容，如圖 4所示

圖4：Ium消息IE顯示窗口。

從圖中可知，該消息為初始直傳消息，攜帶的NAS消息為location updating request。該消息的各IE取值也得到詳盡的解析，從而可以容易的判斷各值是否合理，進而判斷終端的狀態(tài)及參數(shù)設置是否正常。

通過示例也可以看出，TD-SCDMA網絡模擬儀的核心網模擬部分可以給終端高層協(xié)議調測提供與核心網有關的詳盡信息，為TD-SCDMA終端的L2/L3開發(fā)提供有效手段。

3. 總結

本文通過對TD-SCDMA網絡模擬儀和其主要部分”核心網模擬”的原理和功能的介紹可以看出，TD-SCDMA核心網模擬儀可以化解當前TD-SCDMA終端及相關產品開發(fā)所面臨的高層協(xié)議調試環(huán)境缺乏、調試手段復雜、無法跟蹤和分析上行數(shù)據(jù)等問題，對TD-SCDMA終端產業(yè)的發(fā)展必將起到積極的推動作用。