0引言

LTE（Long Term Evolution）是UMTS技術標準的長期演進，3GPP組織在2004年12月正式立項啟動。為達到系統高速率、低時延等要求，對空中接口和系統架構進行了重新設計，來更好地應付如今呈爆炸式增長的數據流量需求。因此空中接口協議棧軟件的開發顯得極其重要，其軟件性能更是直接關系到了網絡的服務質量和用戶體驗。隨著LTE網絡的商用臨近，更多的廠商將加入LTE協議棧軟件的研發。

本文介紹了一種應用在LTE協議棧系統軟件開發過程的測試和調試的模型，并給出了測試模型的應用結果。該模型以LTE接入網標準架構為原型，分層調試為思想，多彩模塊化打印為手段，具有環境簡易、調試方便的特點，對協議棧軟件調試和分析具有良好的輔助作用。

1 LTE協議棧架構

LTE系統由核心網絡（EPC）、無線網絡（E-UTRAN）和用戶設備（UE）構成。基站（eNodeB）之間通過X2接口相連組成接入網，其空口協議棧分為控制面和用戶面，圖1是控制面的架構，用戶面與控制面架構類似。

NAS層、RRC層統稱為L3層，主要負責信令和無線資源控制。PDCP層［4］、RLC層［5］、MAC層統稱為L2層，主要負責數據鏈路，PHY層則是向高層提供數據傳輸服務。

圖1 LTE空中接口控制架構圖

2測試過程分析

2.1測試環境

測試環境模擬LTE系統架構來搭建，分別為移動管理實體（MME）/服務網關（SGW）、eNodeB和UE，整體的測試框架如圖2所示，主要分為L2/L3高層協議測試和L1/L2/L3層協議測試兩部分。本文測試中使用了中國科學院計算技術研究所無線通信技術中心自主研發的LTE終端協議棧軟件、LTE Femtocell協議棧軟件和LTE網關軟件。為便于分析問題，采用了單用戶模式舉例，多用戶情況以此類推。

圖2 協議測試環境

2.2分層測試

LTE協議棧軟件功能眾多，按照分層化思路進行調試分析是一個不錯的開始。先分別進行單層測試，確保各層功能的正確與穩定性，然后再逐層遞加進行測試。

L2層數據鏈路通過后，再開始信令面和用戶面的測試。在定位棘手的問題時，一層一層追蹤數據流向，可以達到事半功倍的效果。舉例來說，在測試下行用戶面時，首先確認基站PDCP層是否收到數據包，確認后查看數據有沒有通過PDCP層轉發下去；如果PDCP層沒有問題，數據是否到達RLC層；如果到達RLC層，MAC層是否進行調度發送。

2.3網絡封包捕獲解析

網絡封包捕獲解析程序可從以太網卡中捕獲數據流并進行解析顯示。這里推薦使用wireshark，它是一款常用的優秀開源網絡封包分析軟件，提供了自定義協議解析插件的編程接口，可以讓使用者開發適用于自定義協議的插件。目前wireshark中已經提供了RRC層、PDCP層、RLC層、MAC層的解析插件，只需要在協議數據包前加上特殊的解析包頭即可調用解析，看到各個消息的名稱和字段的值。在抓包以后，可以將抓包另存為pcap文件，方便下次查看。尤其在L1/L2層集成測試時，MAC/PHY API接口是處理MAC層消息，控制并調度PHY物理層鏈路處理的重要接口，MAC/PHY API的高效性和完備性直接影響到物理層處理的效率和正確性。