关键词：Iur-g+接口; TD-SCDMA; GSM; 切换; 测试方案
中图分类号：TN929.53-34文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)21-0112-03
Analysis of Iur-g+ Interface Testing Program
ZHAO Dong
(China Mobile Group Design Institute Co. Ltd., Xi’an 710077, China)
Abstract：
To switch voice service between GSM and TD-SCDMA network, an experiment of Iur-g+ interface was performed by China Mobile. China Mobile performed field test in various typical wireless environment though upgrading and constructing network elements. Compared the data of switching on with the data of switching off about Iur-g+ interface, the Iur-g+ interface performance of these equipment manufactures were gained. The program of interface test and the notice in testing provide relative methods for further test in Iur-g+ functions.
Keywords： Iur-g+ interface; TD-SCDMA; GSM; handover; test program
收稿日期：2011-05-22
0 引 言
随着TD-SCDMA网络规模不断扩大，如何将全新的3G网络与GSM网络充分融合，成为中国移动的┮桓鼍薮筇粽剑而两张网络之间的互操作问题则是挑战的重点之一。通过分析传统的2G/3G语音切换信令流程可知，切换信令串行通过了所有网元，其时延大大降低了系统对切换判决的及时性、准确性，也降低了切换的成功率。
Iur接口是3G系统中两个RNC之间的逻辑接口，用来传送RNC之间的控制信令和用户数据。在应用中发现了上述问题后，为提高2G/3G网络之间切换的成功率，3GPP的R5版本协议中在GERAN里引入了Iur-g+接口［1-2］。该接口可以支持两个BSC之间、BSC和RNC之间的测量、负载信息交互，避免因网络资源紧张而造成的切换失败，同时可以提前进行无线资源的准备，有效地降低了切换的时延。
1 Iur-g+接口的位置
图1给出Iur-g+接口的位置\[3-4\]。Iur-g+接口的出现改变了原有的切换流程，虽然不需要终端的配合，但是对系统侧BSC,RNC之间，以及核心网的配合上仍提出了一定的要求。
图1 Iur-g+接口在网络中的位置
2 Iur-g+接口原理及效果
标准的Iur-g+包含信息交互、公共测量两个流程［1-2］。信息交互流程用于在RNC和BSC之间交换不同系统下配置的小区无线资源容量信息，而公共测量流程则以负荷(LOAD)的方式在RNC与BSC之间报告当前无线资源占用情况，使双方可以用切换目标系统的负荷作为切换判决条件。
2.1 正常切换信令流程
在增加了Iur-g+接口后，无线侧3G2G的切换信令流程有所调整，图2为调整后的3G2G正常切换的信令流程\[2，4-5\]。
图2 Iur-g+切换流程
从流程图中可以看到，新增的Iur-g+接口信令改变了原有的RNC与核心网之间的信令顺序。BSC收到RNC发出的重定位请求后，以IMSI为标识，为用户分配相应的无线资源，RNC在收到资源确认消息后，向核心网发出重定位请求，并在空口缓发定时器规定的时间到达后直接向UE发送切换指令；同时，核心网与BSS之间仅需要根据IMSI标识建立承载后，即可为UE提供服务，而RNC在收到核心网发来的重定位指令后不再对UE进行任何处理。
这种切换的处理方式将原有的串行信令流程中的部分流程变为并行处理，因此提高了切换的时延，同时，由于切换时首先进行了BSS侧的无线资源分配，标准中还增加了BSC资源预留失败流程［4,6-7］，还提高了在GSM高负荷区域的切换功率。
2.2 现网测试结果
根据厂家的支持情况，早在2009年5月―2010年1月间，现网已有部分同厂家BSC/RNC之间的Iur-g+接口进行了测试。从测试的结果可以看到，主要KPI在开启Iur-g+重定位流程后没有出现下降的情况。通过开启Iur-g+功能后，提高了切换准备成功率；而优化的切换流程缩短了切换的时延，也有效地提高了切换成功率。
3 Iur-g+接口测试方案
3.1 测试目标
根据Iur-g+接口的主要功能，测试主要关注切换成功率的改善情况，同时还需要分析以下消息及其流程［8-9］：
Iur-g+接口消息流程［4］；
Iur-g+接口公共测量流程［4,7］；
Iur-g+接口重定位流程［4,10］。
3.2 测试方案
根据Iur-g+接口测试目标，测试分为两阶段。第一阶段选取特殊场景进行路测，验证Iur-g+接口的可用性及对特殊场景的改善效果，第二阶段测试针对现网用户，进行大范围的网络性能检测，验证Iur-g+接口的稳定性等其他性能。
第二阶段测试仅需要在打开Iur-g+重定位流程后观察KPI、切换性能等指标，而在第一阶段测试方案中应包含以下重点内容。
(1) 搭建测试平台
测试平台包括RAN,BSS,NSS系统的所有网元，其中NodeB、BTS由于需求量较大、重新建设难度高，可直接使用现网设备。RNC,BSC的选择则考虑网络安全性选择新建实验网。由于测试中RNC,BSC需要分别进行共用MSC和跨MSC两种方式的切换测试，因此，核心网部分一般也建议采用现网网元升级的方式进行测试。
(2) 选择测试区域
根据Iur-g+的功能特点，其主要目标为降低切换时延、提高切换成功率，现网中主要应选取具有街角效应的快衰落场景、2G话务量较高导致切换准备成功率低的场景、高速移动场景进行测试。
(3) 系统升级方案
现网网元应根据各厂家的不同要求，进行软件版本的升级，以支持Iur-g+功能。
对于新建实验网方式进行测试的，可直接使新建网元具备相应版本软件。
(4) 系统数据倒换方案
根据测试的要求，测试区域必须在开启Iur-g+重定位流程与传统重定位流程之间每日切换，因此需要准备两套完整的设置数据，并做好替换脚本，在每天的固定时间进行数据倒换，使统计指标能够进行每日对比。
(5) 路测方案
在确定测试区域后，要根据这些区域的具体情况建立路测方案。需要注意的是，由于本测试是以检查2G/3G之间的切换流程为主要目标的，因此，本次路测也主要以产生2G/3G间的切换为目标。
同时，为达到增加切换次数的目的，有必要在测试区域采取降低发射功率、调整切换门限等人为因素来控制切换点位置、提高切换数量。
在测试完成后，剔除不合理数据，结合测试时同步采集的信令监控数据进行分析。
(6) 系统割接方案
系统割接包括基站割接，RNC，BSC的共MSC及跨MSC测试割接。
为保证2G/3G覆盖区域重合，首先将区域内的NodeB(BTS)割接至测试所使用的RNC(BSC)上。其次将新建的实验网设备(RNC/BSC)挂接在同一MSC下进行2G/3G共MSC的测试，完成后将RNC的Iu-CS接口割接至另一MSC下进行2G/3G跨MSC的测试。
在搭建实验网的测试环境下进行网络割接较为方便，无需调整数量繁多的基站割接，但跨局进行RNC割接时，修改局数据较多，应随时监控网络质量，以降低网络调整带来的风险。
以上是Iur-g+测试方案中的一些重点问题。在考虑上面技术问题的基础上，还需要注意的是，本次测试涉及了全网所有类型的网元，因此，在各维护部门之间的人力资源协调、工期协调方面都需要注意，避免影响测试进度。
3.3 测试方案分析
3.3.1 可行性
(1) 网络结构
如在现网基础上进行测试，可直接升级软件版本，方案中确认了升级进度与测试进度的配合；如采用新建RAN/BSS网元，可利用在建未入网的设备进行测试；
(2) 网络安全
不论是否利用现网RAN/BSS网元进行测试，在测试区域中的基站仍然要负载正常用户的业务，方案中利用晚间启闭Iur-g+功能，降低了对普通用户的影响，并且在系统升级、割接方面考虑到了方案的复杂性，尽可能降低测试对网络的影响。
3.3.2 有效性
覆盖面
测试方案包含了从核心网到终端之间的所有网元，可以检验在Iur-g+重定位流程开启的情况下，对其他网元的影响情况，和其他网元与该流程的配合情况。
测试区域
本方案的测试区域包含了大多数日常无线环境，并对Iur-g+接口应用效果较为明显的部分特殊场景进行了测试。
路由完整
测试方案包括了RNC/BSC共用MSC和跨MSC两种情况，使测试能够模拟规模应用后的所有信令交互流程。
用户模拟
在路测过程中，会产生大量3G2G的切换过程，尽可能模拟用户行为对Iur-g+接口进行测试，并且在第二阶段测试用开启1~2个RNC的Iur-g+接口，完全利用普通用户的行为对Iur-g+接口进行测试。
综上所述，该方案能够可以在较少影响现网的情况下，有效地验证Iur-g+接口的性能，并能够记录下Iur-g+接口应用后各网元可能产生的问题，为Iur-g+接口正式应用打好基础。
4 重点关注问题
4.1 对现网的影响
由于第二阶段测试的需求，测试基站必须使用现网基站以保证覆盖区域内的用户数量。这就需要在测试效果、工程难易度、对现网VIP用户的影响等多方面因素之间权衡，既要保证测试的有效性，也要降低对在网用户的影响。
同时，如果采用现网升级的方式进行测试平台的搭建，还需要注意各厂家软件升级的粒度为OMC。如果该OMC下挂网元数量较多，则会带来升级时间长、影响范围大、测试版本软件稳定性不高等问题。
因此，建议在有条件的情况下，第一阶段测试尽可能采用搭建专用测试平台的方式，减少软件升级范围，降低对现网的影响。在第二阶段测试时，选择少量RNC覆盖区域进行测试。
4.2 各种接口的传输方式
采用新建实验网的方式中，涉及到BSC、RNC与基站传输、软交换、SGSN等网元的连接，在现网传输、软交换端口等资源都比较紧张的情况下，需要合理的设置新增网元的位置、接口类型等。对于现网已经IP化的端口，应尽量使用IP接口链接，传统的E1链接方式由于涉及工程量大、割接复杂，不推荐使用。
4.3 测试场景的选择
测试场景要满足前面所述的几种特殊场景的要求，部分不易选取场景可以考虑使用人工调整的方式，满足测试要求，待第一阶段测试完成后，返回正常设置。
5 结 语
Iur-g+技术可提高3G2G的切换成功率，降低切换时延，有效地提升用户在2G/3G网络切换区域的感受。本文通过分析Iur-g+接口测试的重点内容，并根据工作经验提出了部分注意事项，希望能够为后续Iur-g+接口测试工作起到一定的引导作用。
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随着电子信息化时代地来临，电子产品数量逐渐增加，电子测试系统在电子产品生产和质量保障中都起着非常重要的作用，电子测试系统不仅推动我国信息化建设进程，并且逐渐扩大应用范围，渗透到人们日常生活的方方面面，提升人们使用电子产品质量和舒适感。在电子测试系统中，接口技术是关键，目前我国电子产品市场上接口技术包括S-100标准化接口、RS-232C串行标准化接口总线、IEEE-488标准接口总线、VXI接口总线以及PXI系统总线。
【关键词】电子测试系统 接口技术 发展趋势
在人们不断认识新鲜事物和创造新型事物之时，总是离不开测试，虽然我国科学技术在近些年取得大幅度进展，但是在电子产品生产过程中依然面临着测试任务，因为电子测试数据具有一定指标性和实用性，给电子产品调试提供实际依据，因此在生产环节中要不断完善测试系统功能。在电子系统发展过程中取得进步最大的就是接口技术，接口技术发展和研究给人们的生活带来很大便利性。
1 电子系统测试接口技术
1.1 S-100标准化接口
S-100标准化接口主要适用于处理微机电子测试系统，是由100条信号线与电源连接而成，其中75条线脚名称和功能都有统一规定，9条线脚规定名称但没有功能限制，其余16条线脚的使用功能和名称都交给用户自行定义。S-100标准化接口设计的最初目的是为配合8080型的CPU工作，但是由于其自身稳定性比较好，在其他方面的应用也非常广泛。
1.2 RS-232C串行标准化接口总线
RS-232C串行标准化接口总线主要用于串行连接CRT终端机及调制解调器，是由25个有明确规定使用功能和名称的线脚组成，总线长度控制在15m以下，该种接口总线技术自身具有一定缺陷，接口传播信号速度比较慢，优势在于信号传播过程中能够保证高度的安全性、能够传输到比较远的地方、传输需要的线缆盗勘冉仙佟
1.3 IEEE-488标准接口总线
IEEE-488接口总线共有16条用于传播信息的线路，其中8条线路用于双向信息传播与总信息命令，另外8条线路用于信息同步或异步交换并对交换信息进行缓冲。但是由于其传输速率不超过1M字节每秒，美国惠普公司在IEEE-488技术基础上进行研发，形成传输速度增加的IEEE-488标准接口总线，改善接口各项性能，有效解决接口与微型机之间的互通问题。
1.4 VXI接口总线
VXI（VEM bus Extensions for Instrumentation）接口总线集中了智能仪器、个人仪器以及自动测试系统的很多特点，包括测试仪器模块化、32位数据总线提高数据传输速率、系统可靠性高、具有可维修性、电磁兼容性好、通用性强、标准化程度高、灵活性强等。VXI接口总线技术的出现使得自动测试系统尺寸大大缩小，测试速度大幅度增加，能够满足目前自动测试系统向标准化、自动化、智能化、模块化以及便携性的方向发展。VXI接口包括GPIB接口、RS-232C接口、MXI bus接口、IEEE1394接口和VME bus接口，都是采用内嵌式主计算机，有效减少系统体积、增加工作质量和效率。VXI接口总线的接口电路比较复杂，采用双端口RAM将有利于器件内部的CPU与VXI总线间的数据传输，能够进一步扩大VXI接口总线的优势。
1.5 PXI系统总线
PXI系统总线是一种基于PC的测量和自动化平台，它结合了PCI的电气总线特性与Compact PCI的坚固性、模块化的特性，并在此基础上增加了专门的同步总线和主要软件特征。使之成为测量和自动化系统的高性能、低成本运载平台。PXI系统总线具有很多优点，包括传输数据速率快、适合大量数据交换和传输、测试时间短、性能可靠性大等。PXI系统拥有32位总线信号和64位总线信号两种类型，主要是由PXI背板提供支持的机箱构成，机箱具有一个系统插槽和一个或多个外设插槽，该种接口技术地使用使得测试系统逐渐完善和标准化。
2 发展趋势
2.1 强化基础研究、提高仪器质量和可靠性
我国在电子产品发展上步伐比较晚，相比较发达国家来说，电子产品发展水平远远没有达到发达国家标准。因此国内电子测试系统在改善运行环境和情况的同时，还要借鉴国外先进的运用概念、原理和方法，通过科学途径培养更多专业测试技术人才，为我国科学技术的发展和研究提供更大空间。注重强化发展基础研究，以提高仪器质量和可靠性，使得仪器整体和内部形成协调发展、技术稳定、可靠的模式，从而克服长期以来的技术局限。
2.2 迎难而上、突破技术难点
我国科学技术发展正处于技术攻坚阶段，应该注重借鉴国外优秀技术，集中力量克服技术中遇到的难题，打破国外技术封锁的窘境，依靠自身技术研发和创新，鼓励青少年用于创新创业，将科技产业作为重点产业发展，争取在最短的时间内赶上发达国家科技水平。
2.3 加大科技研发投资力度、积极研制新型仪器
电子产品的更新速度很快，电子测试系统也要跟上电子产品的更新速度，基于此国家应该加大科技研发投资力度，积极研制出新型仪器，实现大批量产品和技术更新，大规模生产新型测试仪器，全面提高测试系统接口技术的稳定性和可靠性。
3 结语
综上所述，随着电子产品种类和数量的逐渐增多，人们的生活和工作已经与电子测试密不可分，不仅给电子测试系统的接口技术发展提供了发展空间，同时也让人们在使用电子产品之时享受电子产品带来的便捷。电子测试系统的发展一直是我国电子产品发展的关键，本文在新时展的背景下，总结我国目前市场具备的几种电子测试系统的接口技术，是为了更好的促进电子产品的健康发展，是为了给接口技术研发提供理论参考依据，希望通过本文的研究能够给读者带来更多专业知识了解，对我国科学技术发展提供最大地支持和理解。
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为了快速诊断国产声波测井仪或其短节的工作状态是否正常，设计了可与仪器或短节相匹配的总线测试接口电路。针对国产声波类测井仪器的所用总线，设计了Toolcontrolbus(TCB)、Highlocalbus(HLB)、Toolmodelbus(TMB)、Controllerareanetwork(CAN)等总线测试接口。其中TCB、HLB、TMB总线接口在FPGA芯片EP2C20Q240C8控制下实现，软件采用模块化的结构设计；CAN总线接口由单片机C8051F500控制实现。利用了设计的接口电路板，仿真实现了TMB总线的从节点功能，可测试仪器主控短节的工作状态。
关键词
测井仪器，测试接口，总线
1引言
声波测井在计算地层孔隙度、估算地层的渗透率以及识别孔隙流体中有着独到之处，在油气勘探的过程中，它是进行储层评价和产能评估的重要参考手段之一[1]。我国的声波测井技术经过多年的发展，已经从开始的引进模仿，逐渐走向了全面自主创新的新阶段[2]。电路电子技术的飞速发展，大大促进了国产声波测井仪的升级换代进程。成像类声波测井仪的出现，造成井下仪器数据通讯量呈几何倍数的增加，受井下条件的限制，仪器内部模块间的通讯与控制采用了可大量节省空间资源的串行传输方式，串行总线在声波测井仪中发挥了不可忽视的作用[3−5]。总线技术的应用带来的新问题是在仪器的生产和使用的过程中无法通过人工的方式来诊断其工作状态，必须要设计专门的总线接口电路来辅助实现仪器及其子模块的自动化诊断测量。测井仪器的总线测试接口电路与测井仪器有较大的技术关联性，国外为了更好的进行技术封锁，他们所设计总线测试接口多作为仪器研发公司内部检测使用，而不会公开发表，所以国外声波类测井仪器测试接口电路未见相关报道。国内的成像类声波测井仪器内部模块的通讯与控制均采用了多节点的高速串行总线，仪器与遥传短节的挂接采用的是CAN总线。如多极子阵列声波测井仪[6−7]、方位声波测井仪[8]内部模块通讯使用的是TCB和HLB总线；动电测井仪、远探测方位反射声波测井仪是近两年研发的新仪器，内部模块通讯采用性能更好的TMB总线。本文的目的就是设计一种与这些仪器总线相匹配的接口电路以实现对这些仪器的子短节或整体的自动化测试。
2声波测井仪器总线简介
早期声波测井仪器与遥传短节之间的通讯是通过DTB总线实现的，现在则升级为性能更优的CAN总线进行通讯。声波测井仪器内部总线主要有三种：TCB总线，HLB总线，TMB总线，这三种总线的拓扑结构图如图1所示。TCB总线是多极子阵列声波测井仪中的贯穿整只仪器的单向命令总线，它由两根单向差分时钟线和一根数据线构成，TCB总线的传输速率200kbps，传输距离为10m；HLB总线是多极子阵列声波测井仪接收电子短节中的单向高速局部数据总线，它由一根时钟线、两根板选线、两根数据线构成，HLB总线的传输速率为5Mbps，传输距离为5m；TMB总线是新一代的半双工双向高速总线，它由两根差分数据线、两根差分数据线构成，TMB总线的传输速率10Mbps，传输距离为20m。利用常用的电子测试设备，如示波器或者万用表等，只能对总线信号的有无以及其电压、电流特征进行测量分析，无法判断总线数据的帧类型以及帧内容的正确与否，更无法对总线错误进行定位。因此，本文设计了与这些总线相匹配的接口电路。
3硬件设计
要实现对声波测井仪通讯总线的测试，必须要提供与仪器相匹配的总线接口，如CAN总线接口，TCB总线接口，HLB总线接口，TMB总线接口等。总线测试接口电路板硬件结构框图如图2所示，采用Altera公司的FPGA芯片EP2C20Q240C8作为总线接口控制的核心器件，扩展了16位的地址总线和16位的数据总线与其他电路板互联，采用SN74LVT162245器件作为总线缓冲和驱动。由于FPGA器件不带CAN总线控制器，本文利用sil-iconlabs公司的单片机C8051F500内置的CAN总线控制器，采用芯片PCA82C250T驱动实现CAN总线接口。为了兼容早期的TCB总线接口，利用DS90LV019器件对时钟信号实现差分和单端信号的相互转换。为减小仪器模块与测试系统的互相干扰，所有的总线接口均需要采用高速隔离器件与数字电路系统隔离。其中，TCB、HLB、TMB总线接口采用四通道高速磁隔离芯片ADUM1401隔离；CAN总线接口采用光耦器件HCPL0600隔离。电路板供电部分采用NR5S5将数字电源与模拟电源隔离，模拟地和数字地分开布线并采用一点的方式连接。这样可大大减少电源抖动对电路系统的影响并防止模拟电路和数字电路的互相干扰。
4软件设计
总线测试接口电路板软件设计分为两个部分，FPGA程序设计和单片机程序设计。FPGA控制了TCB、HLB、TMB等总线测试接口。本设计中FPGA程序基于硬件描述语言VHDL，采用自顶向下的模块化设计思想，按照功能将系统划分为若干个子模块，顶层采用框图的方式将各个子模块连接起来，具有简单直观、易于扩展等优点。图3所示是总线接口板FPGA的软件结构框图，主要包括：扩展总线控制，共享双口RAM，顶层控制逻辑，测试任务控制，发送/接收FIFO，收发状态控制，串行发送/串行接收器等。扩展总线模块实现与外部系统进行数据交换；共享双口RAM接收来自于单片机的数据并暂存；顶层控制逻辑主要实现发送数据的写入，接收数据的读取；测试任务控制模块判断任务类型并对收发状态进行控制；发送、接收存储FIFO由FPGA内部配置实现，主要完成发送数据和接收数据的缓存；收发状态控制器主要实现数据发送和数据接收的状态交互控制；串行发送、串行接收器由计数器和移位寄存器组成，在收发状态控制模块的协调下发送和接收串行数据。单片机程序主要实现对CAN总线接口的控制和读写数据的缓存。在本文中，设计的CAN总线接口需要仿真遥传短节对测井仪进行控制，用来检测井下仪器的整机或者主控短节的工作状态是否正常。他的主要功能是下发控制命令到被测仪器或短节，并且接收仪器或短节返回的数据。由于C8051F500集成了CAN控制器，所以CAN物理层及数据链路层的大部分功能包括数据的编解码和校验无需用户编程。用户只需在应用层编程，本文基于标准CAN2.0规范定义了通讯协议对CAN控制器进行配置。单片机程序运行主流程如图4所示，系统初始化后启动CAN测试任务，任务启动后进入中断查询状态，当有CAN中断产生时，进行读写缓存操作，若有数据需要保存，将其存入FPGA的共享双口RAM中，任务完成后清中断标志并退出。
5设计结果及仿真
图5所示是设计的总线测试电路板的实物图，各总线接口和编程接口均采用接插件的形式与外部连接。井下声波仪器内部总线的数据传输以帧为单位，根据帧功能的不同，将帧分为四类：下传命令帧、下传数据请求帧、上传数据帧和广播帧。每帧由起始段，控制段，数据段和校验段组成。起始段标识有效帧的帧头，控制段中含有帧类型、来源地址、目的地址、数据段长度等信息。校验段为控制段和数据段的校验和。测试电路板收到有效的帧起始段后，将控制段，数据段和校验段分别缓存，并将控制段和数据段进行校验运算，最终将计算结果和校验段进行对比分析，从而判断总线的是否发生错误并且对错误进行定位。若是总线帧无误，进而对总线帧的数据段进行解析。以TMB总线为例，本文在电路板上仿真TMB总线测试从节点功能，仿真接收来自于主控电子短节的串行发射命令，并对该命令进行解析。如图6所示，总线接收到有效数据帧后，获取相关参数并更新delay和wide值。当接收到有效发射命令帧后，输出了发射启动标志sx以及相应的脉冲信号wave_first和wave_delay。
6结论
早期国内的声波测井仪由于内部结构和总线架构具有较大差异性，所以测试设备都是针对相应仪器一对一设计和研发的，不同的测井仪器则需要设计专用的测试电路，通用性较弱。本文针对国产声波成像类测井仪器的总线特征，整合了所有的总线接口，设计了TCB、HLB、TMB、CAN等总线测试接口，可以对多种声波类测井仪器进行总线的测试。利用设计的接口电路，仿真实现了TMB总线的从节点功能。总线测试接口电路板的设计，使得今后生产声波测井仪器时的整机检测和分节调试变得便捷简单，即使是非专业人员也能快速判断整个仪器及各子短节的工作状态，为今后仪器的现场快速诊断奠定基础，可加速推进国产声波测井仪的产业化进程。
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关键词：3G；网管北向接口一致性测试；测试用例设计
1. 引言
随着3G牌照的发放，我国的第三代移动通信进入实质性的大规模建设时期，各电信运营商在加快3G网络建设的同时，也在积极建设3G综合网络管理系统，用于对由不同设备厂商设备组成的3G网络进行统一管理。依据通信行业标准YD/T 1584-2007《2GHz数字蜂窝移动通信网网络管理通用技术要求》的建议，3G综合网络管理系统主要通过连接各设备厂商的OMC北向接口实现其管理功能。作为3G综合网络管理系统与各设备厂商OMC之间进行信息交换和协同工作的基础，3G网管北向接口的标准化对于满足电信运营商的3G网络集中管理、集中维护需求和避免重蹈2G时代网管接口“七国八制”的混乱局面具有十分重要的意义。国际标准化组织3GPP和我国通信标准化协会都为此开展了大量的工作，并制订了一系列的3G网管北向接口标准。
2. 测试用例设计方法的选择
依据通信行业标准YD/T1145-2001《网络管理接口测试方法》，网管接口一致性测试的测试方法是利用测试系统扮演仿真管理系统的角色，发送特定数据的网管请求对扮演系统角色的被测系统进行激励，来检查被测系统的反应是否与标准的要求一致，是一种数据驱动的测试，属于黑盒测试的范畴，3G网管北向接口一致性测试也不例外。
3. 3.3G网管北向接口一致性测试的测试用例设计
在使用等价类划分法和边界值分析法设计针对单个网管接口消息的原子测试用例时，需遵循以下原则：(1)测试用例中消息的参数设计应覆盖标准中定义正常取值范围的一般值与边界值；(2)测试用例中消息的参数设计应覆盖标准中定义的所有可能的异常取值类型；(3)测试用例的设计应覆盖消息中各参数的所有组合情况。
以通信行业标准YD/T 1584-2007中定义的用于设置心跳间隔的消息set_heartbeat_period为例。规范规定了该消息只有一个参数heartbeatPeriod（下面简称H），参数的合法值是0和5~60之间的整数，当取值小于5或大于60时，被测系统应抛出“InvalidHeartbeatPeriod”异常，当取值正好与被测系统中该对象当前值（下面简称H’）相同时，被测系统应抛出“ConflictingHeartbeatPeriod”异常。依据等价类划分法的等价类划分原则，可得到4类有效等价类：(1) H’=0&5<=H<=60，(2) 5<=H’<=60&H=0，(3) 5<=H’<=60&5<=H
在使用场景法设计针对管理功能应用场景的场景测试用例时，需遵循以下原则：(1)场景测试用例的设计应基于原子测试用例，不再考虑消息参数的边界值设计；(2)测试用例的设计应覆盖应用场景中的所有正常路径和可能的异常路径。
仍然以设置心跳周期为例，在设置心跳周期前先通过获取当前心跳周期消息get_heartbeat_period查询到被测系统的当前心跳周期值（下面简称Hg），在完成心跳周期设置后，被测系统应按照设置的心跳周期上报心跳通知消息notifyHeartbeat，通知中携带新的心跳周期参数（下面简称Hn）。当心跳周期被设置为0后，被测系统不再上报心跳通知。依据场景法的测试路径设计原则，我们可以得到如表2所示的5个场景测试用例。
表 2 设置心跳周期场景用例设计用例序号
消息序列
预期输出
1
get_heartbeat_period(Hg)
收到应答Success
收到一次通知notifyHeartbeat(Hn=0)
set_heartbeat_period(H=0&H!=Hg)
2
get_heartbeat_period(Hg)
收到应答Success
每隔H分钟收到一次通知notifyHeartbeat(Hn=H)
set_heartbeat_period(<=H<=60&H!=Hg)
3
get_heartbeat_period(Hg)
收到异常ConflictingHeartbeatPeriod
每隔Hg分钟收到一次通知notifyHeartbeat(Hn=Hg)
set_heartbeat_period(H=Hg)
4
get_heartbeat_period(Hg)
收到异常InvalidHeartbeatPeriod
每隔Hg分钟收到一次通知notifyHeartbeat(Hn=Hg)
set_heartbeat_period(0<H<5)
5
get_heartbeat_period(Hg)
收到异常InvalidHeartbeatPeriod
每隔Hg分钟收到一次通知notifyHeartbeat(Hn=Hg)
set_heartbeat_period(H>60)
关键字：高速串行接口测试，T2000，6GSPM，HDMI
1 高速串行接口简介
随着各类电子设备对数据传输速率提出了越来越高的要求，高速串行接口正被越来越多地应用到了各类电子设备中。高速串行接口通过串行的方式逐位发送和接受数据，可以在保证高数据传输速率的同时避免并行接口中常见的通道间互相串扰等问题。USB、SATA、PCI Express、HyperTransport、HDMI、Display Port等当今流行的接口均属于高速串行接口。图1所示的PC机内部结构图很好地从一个侧面反映了高速串行接口的普及程度。可以说，高速串行接口已经完全融入到了人们的日常生活中。
2 高速串行接口的测试需求
在高速串行接口的测试中存在着一系列的挑战：
1)产生和比较高速数字信号
高速串行接口的传输速率通常在Gbps级别。例如HDMI每通道的传输速率为3.4Gbps；USB 3.0的传输速率为5.0Gbps；SATA 3.0的传输速率为6Gbps。要测定此类高速串行接口，测试设备就必须能够产生和采集相应速率的数字输入信号。
此外，由于传输通路中的空间电容、电感的影响，高速数字信号在传输过程中无可避免地会发生畸变(主要表现在0／1之间的跳变趋于平缓)。此时就需要信号发生端具备Pre-Emphasis功能，通过在发生信号时强化跳变沿来抵消空间电容、电感对传输信号施加的影响。
2)支持各种时钟类型
高速串行接口的时钟通常可以分为三类：时钟频率与数据速率保持1：1(sDR)或1：2(DDR)的Source Synchronous时钟、时钟频率远低于数据速率的Forwarded Clock(如HDMI接口中的TMDS时钟频率仅为TMDS数据速率的1／10)，以及将时钟信息通过编码算法嵌入到数据流中的EmbeddedClock。
高速串行接口的测试设备应当能够灵活对应各利，类型的时钟信号。
3)Jilter注入测试能力
高速串行接口必须对输入信号中的Jitter有一定的容忍度。为了测定该指标，就需要测试设备能够向发送给高速串行接口的数字信号中注入各种频率及强度的Jitter。
4)误码率测试能力
误码率测试是高速串行接口测试中的一项重要指标。它体现了高速串行接口的输出信号质量与准确度。
5)眼图绘制能力
眼图是用来评价高速串行接口输出信号质量的重要工具。通过分析眼图，可以方便地评价信号的宽度、幅度、Jitter等一系列参数。
6)Loopback测试回路
为便于测试，不少高速串行接口提供了Loopback测试功能。测试设备需具备Loopback测试回路，才能实现高速串行接口的Loopback测试。3基于T2000的高速串口测试方案
T2000是爱德万测试(ADVANTEST)基于开放式模块化的一种全新概念的测试平台。它采用了完全开放的构架从真正意义上实现了扩展性、灵活性以及经济性。
T2000测试系统由各种不同功能的软硬件模块(Module)组成，也就是所谓的模块化架构。这种构架的优点在于：
系统灵活，拥有持续升级的可能性。
方便硬件更换和升级，使测试系统升级配置时的投资达到最小化。
减少人力成本，升级后沿用同一平台／环境，测试人员可以很快熟悉新(配置)系统。
这种针对多样化的产品群体、具有可以灵活应用的模块化结构的测试系统可以利用相同的技术环境，实现产品开发方面的高性能化及批量生产方面的低成本化。通过不同级别模块的开发，扩大技术解决能力，同时有效地缩短开发时间。
针对高速串行接口的特点，ADVANTEST的T2000提供了6GSPM测试模块，可充分满足高速串行接口的测试需求：
1)充足的高速测试通道资源
T2000 6GSPM可以支持最高6.375Gbps的测试速率，充分满足HDMI(3.4Gbps)、USB 3.0(5 0Gbps)、SATA 3.0(6Gbps)等各种高速串行接口的测试需求。
每块6GSPM包含16组测试通道，每组测试通道又包含一对差分高速信号发生回路和一对差分高速信号采集回路。
其中的高速差分信号发生回路支持Pre-Emphasis功能，可通过强化跳变沿来抵消空间电容与电感对信号质量的影响。图4为T20006GSPM使用Pre-Emphasis功能前后的波形质量对比。
2)支持各种主流时钟类型
T2000 6GSPM内置PLL倍频回路及CDR(Clock Data Recover)回路，可以支持Sourcesvnchronous Clock(包括SDR和DDR)、ForwardedClock、Embedded Clock等各种主流时钟类型。
3)具备时钟源同步功能
高速数字电路的内部时钟或多或少地会存在Jitter。这类Jitter会导致高速串行接口输出的时钟信号和数据信号发生同步的漂移。T2000 6GSPM支持时钟源同步功能，可以通过判别高速串行接口输出的时钟沿的位置来调整各数据通道的采样时刻，从而消除高速串行接口输出的时钟与数据之间的同源Jitter。
4)具备Jitter注入测试功能
T2000 6GSPM内置Jitter发生回路，可根据程序设置向高速串行接口的输入信号中注入30KHz～25MHz的Jitter(幅度为20ps～700ps可设定)，测定高速串行接口对Jitter的容忍度。
5)具备眼图绘制功能
T2000 6GSPM可通过连续扫描采样时刻和门限电压绘制出眼图，方便对高速串行接口的输出信号质量进行分析。
6)支持Loopback测试
T2000 6GSPM支持Loopbaek测试。它可将从高速串行接口TX端接收到的数据发往高速串行接口的RX端，并可在Loopback测试的同时分析高速串行接口的误码率及Jitter容忍度。
7)丰富的图形界面工具
T2000内置了丰富的图形界面工具，可方便用户对测试程序及待测器件进行调试。通过系统内置的图形界面工具，用户可以方便地调整测试参数、绘制Shmoo图、眼图、澡盆图，对高速串行接口的性能进行评价。
4 总结
当今，高速串行接口正得到越来越广泛的应用。高速芯片不同于普通低速SoC的特点带来了芯片测试的挑战。高速芯片需要更先进的测试方法来进行评价与量产测试，包括：
1)高速差分信号发生与采集回路
2)Pre-Emphasis功能
3)CDR(Clock DataRecover)功能
4)时钟源同步功能
5)Jitter注入功能
6)与多种高速串行接口兼容
Advantest T2000拥有丰富强大的测试功能，其中的6GSPM测试模块为高速串行接口芯片提供了全面的测试解决方案。
参考文献
[1]《High Speed Serial Interfaces Testing Solution》――ADVANTEST
[2]《HDMI Specification Ver.l.4a》――省略
[3]《T2000 6Gbps Serial Port Module ProductDescription》――ADVANTEST
[4]省略
本文结合继电保护自动测试的需求，针对测试系统中的保护逻辑测试和继电保护测试仪控制进行了标准化设计，提出了一种基于XML的通用的继电保护自动测试接口，并以此为基础，在广东昂立电气自动化有限公司的三种不同的测试仪型号上进行了实现和验证，证明了该接口的通用性和可行性，可以进一步推广应用到其他厂家的测试仪，从而实现自动测试系统对多种继电保护测试仪的兼容性。
关键词
继电保护；自动测试；测试仪驱动保护；逻辑测试
1引言
自动测试系统的测试项目以保护的逻辑测试为核心，逻辑测试需要驱动测试仪按照测试需求向保护输出序列化的电压电流，并根据保护的相关开出接点记录保护的反应，从而完成保护的逻辑功能测试。由此可以看出，继电保护自动测试标准接口的设计包括两个方面的内容：标准化的继电保护测试功能数据，标准化的测试仪控制。目前的自动测试系统开发模式基本上还是以各测试仪生产厂家自行开发为主。各厂家开发自动测试时基本上都是采用自定义的测试参数，并且只针对本厂家的测试仪提供控制接口，在系统设计时没有从架构上考虑对别的厂家测试仪器的兼容性，不仅限制了自动测试用户对于测试仪的自主选择权，也给自动测试系统的使用和推广带来了诸多不便。本文通过对继电保护装置（如：距离保护、零序保护、差动保护等）逻辑测试功能的研究，抽象其功能测试，提出了一套标准化的继电保护测试项目和数据接口，并以此为基础，通过对各测试仪生产厂家测试过程的分析比对，求同存异，设计出一套通用的继电保护测试仪控制接口，从而实现了继电保护测试仪的标准化控制。
2标准化的继电保护测试功能数据接口
目前继电保护装置主要包括线路保护、变压器保护、母线保护、发变组保护、发电机保护、断路器保护等。综合分析各类型保护的逻辑功能，基本上可以归结为以下几大类（1）采样值测试（2）电流型保护功能，如过流、零序过流、负序过流，过负荷等；（3）电压型保护功能，如过压、欠压、过激磁等；（4）阻抗型保护功能，如距离保护、阻抗保护、工频变化量保护等；（5）差动型保护功能，如变压器差动、母线差动、线路差动等；对于不同类型的保护，保护逻辑的工作原理决定了其对应的测试方法，包括测试需要提供的数据、测试后应记录的结果数据。以“距离保护”为例，距离保护的工作原理为“三相系统发生短路故障时，保护通过测量保护安装处的三相电压、电流，计算故障点到保护安装处的正序阻抗，从而判断短路点位置是否处于保护范围之内，确定动作与否”。由此可知，距离保护定值校验时需要提供短路点的位置信息，即短路点距离保护安装处的短路阻抗（包括幅值和角度），同时测试过程需要测试仪模拟三相系统的短路故障，所以还必须提供相应的短路计算参数，包括故障类型、故障方向、短路电流，等等。距离保护的动作逻辑结果为在规定的时间范围内跳开断路器的ABC相接点，所以测试结果数据表现现为A、B、C相跳闸时间。基于以上方法，本文通过对以上各类常见的保护逻辑测试功能测试过程的研究，抽象其功能测试，设计了一套标准化的继电保护测试功能数据接口。每一种测试功能数据接口包括三部分，分别为测试项目标识、测试数据、结果数据，采用XML标准格式表示。仍然以“距离保护”为例，其标准化的测试功能数据接口描述如下图所示，左侧为树状结构描述，右侧为XML描述，其中clsid部分为测试项目标识，params部分为测试数据，result部分为结果数据。如图1所示。
3标准化的继电保护测试仪控制接口
自动测试系统要完成保护的逻辑测试，必须通过与测试仪器的数据交互，控制测试仪实现电压电流输出，记录保护接点反馈信息，从而完成保护逻辑功能的测试。各继电保护测试仪生产厂家的软件互不相同，因此需要进行抽象分析，提取其中的共性，同时结合标准化的继电保护测试功能数据接口，设计出一套测试仪控制的通用接口，从而实现继电保护测试仪的控制标准化。
3.1测试仪控制接口设计通过对各厂家测试仪软件对测试仪控制过程的分析，总结得出以下几个共同的控制操作点：（1）测试仪连接：通过接口（网口）与PC机通讯；（2）测试参数下载；（3）测试执行；（4）测试结果获取；由此可以根据以上共同的操作定义一组通用的测试仪控制接口，包括测试仪连接、启动测试、停止测试、开出量发送、开入量状态读取等等。其中“测试参数下载”和“测试结果获取”两个操作需要提供相关数据，这一部分的数据已经通过前面标准化的继电保护测试功能数据接口描述来加以定义。测试仪的控制接口包括下行消息和上行事件两部分，具体定义如下面所示：
3.1.1下行消息定义如表1所示。
3.1.2上行事件定义如表2所示。
3.2通用控制接口的实现方式自动测试的测试仪控制接口实现包括“客户端”和“服务器端”两部分。客户端由自动测试系统通过“自动测试服务进程”的方式实现，包括发送下行消息、接收测试仪的上行反馈信息，包括开入接点的变位、测试结果等事件。服务器端由具体的测试仪生产厂家提供实现，用于完成测试仪控制接口的具体功能，包括下行消息的处理、上行事件的发送等等。客户端和服务器端之间采用TCP协议进行数据传输，数据格式定义为XML格式，服务器端的端口固定为TCP4566。
3.2.1客户端和服务器端之间的通讯数据结构定义如表3所示。
3.2.2客户端和服务器端之间的通讯数据编码方式定义
4应用举例
按照本文提出的标准化的测试功能数据接口以及标准化的测试仪接口控制设计，针对广东昂立电气自动化有限公司的三种不同的测试仪型号，包括A/AD系列传统测试仪、F系列光数字化测试仪、B系列数模一体化测试仪，进行了实现和验证，TCP实现过程如表4所示。
5结论
本文结合继电保护自动测试的需求，通过对继电保护装置逻辑测试功能的抽象，提出了一套标准化的继电保护测试功能数据接口，并以此为基础，设计出一种基于XML的通用的继电保护自动测试接口，从而实现了继电保护测试仪的标准化控制。通过在广东昂立电气自动化有限公司三种不同的测试仪型号的实现和验证，证明了该接口的通用性和可行性，可以进一步推广应用到其他厂家的测试仪，从而实现自动测试系统对多种继电保护测试仪的兼容性。
参考文献
[1]陈泾生，陈久林，郑海雁，等.继电保护检验标准化作业专家系统的研发和应用实践[J].电力系统自动化，2009,33(16):108-111.
[2]赖擎，华建卫，吕云，等.通用继电保护自动测试系统软件的研究[J].电力系统保护与控制,2010,38(3):90-94.
[关键词]继电保护 自动测试 测试仪 驱动保护 逻辑测试
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0243-01
随着我国科学技术手段的创新性发展，在当前的自动测试系统中，主要是以保护逻辑测试为中心的，在进行逻辑测试的过程中，更加强调对输出电压以及电流的保护，在进行保护的过程中还会根据接点记录将保护的反应记录下来，这样才算完成最终的逻辑功能测试。因此在对继电保护装置进行自动测试接口的设计时，应该从两个方面开展工作，一是进行继电保护装置的功能测试，二是对测试仪进行有效的控制，这样才能将其应用在实际生产工作中。
1、自动测试接口的现状
在当前的工作中，如果想要对自动测试系统进行开发与应用，主要还是依靠生产厂家的自主研发。在进行测试的过程中，数据的主要来源都是通过自定义的方式得以实现的，所以本厂家设计的测试仪并不具备兼容性的特点，也就是说只针对测试仪自身所具有的控制接口。这在一定程度上造成了工作上的不便，因此为自动系统的发展带来了局限性的影响。如果能够将这一问题得到解决，提高测试仪的选择能力，那么就要从测试仪的接口设计为出发点，进行更加深入的对比以及分析，这样才能设计出一套完整的继电保护装置，对其进行更加标准化的控制。
2、继电保护装置数据结构的设计
在当前的继电保护装置中，要想对相关测试数据进行更加完整的测试，就需要对数据接口予以必要的管理。继电保护装置从构成上来看主要分为几个部分，如线路保护、发变组的保护以及变压器的保护等，只有对不同的保护装置进行详细的分析，这样才能达到理想的效果，将保护装置进行逻辑功能的分析，因此笔者从以下几个方面进行了总结。主要包含如下几个方面的保护。一是进行采样值的测试，二是进行电流型保护，避免产生过负荷的现象。三是进行电压型的保护，防止过压现象的出现。四是进行抗阻性的保护，将工频的变化量控制在合理的范围内。最后是进行差动型的保护，例如变压器差动以及线路差动等，都涵盖在这一内容中。
针对不同额保护类型，需要对保护逻辑中所运用到的工作原理进行深入的研究，只有掌握了工作原理，才能找出对应的测试方法。进而将数据以及测试记录等记录下来。笔者以距离保护为实例进行解释。在这一保护类型中，主要是在三项系统中产生的，当在三项系统中发生短路现象时，保护装置就会发挥保护的作用，对产生短路的位置进行进一步的探索，如果发生问题的部分正处在保护装置的范围内，就可以进一步确定其动作，了解相关方面的信息，因此，对继电保护装置进行测试的过程中，需要了解短路计算的参数以及相关信息，进而才能将继电保护装置的测试接口得到更加合理的设计。
3、标准化的继电保护测试仪控制接口
自动测试系统要完成保护的逻辑测试，必须通过与测试仪器的数据交互，控制测试仪实现电压电流输出，记录保护接点反馈信息，从而完成保护逻辑功能的测试。各继电保护测试仪生产厂家的软件互不相同，因此需要进行抽象分析，提取其中的共性，同时结合标准化的继电保护测试功能数据接口，设计出一套测试仪控制的通用接口，从而实现继电保护测试仪的控制标准化。
3.1 测试仪控制接口设计
通过对各厂家测试仪软件对测试仪控制过程的分析，总结得出以下几个共同的控制操作点：（1）测试仪连接：通过接口（网口）与PC机通讯；（2）测试参数下载；（3）测试执行；（4）测试结果获取；由此可以根据以上共同的操作定义一组通用的测试仪控制接口，包括测试仪连接、启动测试、停止测试、开出量发送、开入量状态读取等等。其中“测试参数下载”和“测试结果获取”两个操作需要提供相关数据，这一部分的数据已经通过前面标准化的继电保护测试功能数据接口描述来加以定义。测试仪的控制接口包括下行消息和上行事件两部分。
3.2 通用控制接口的实现方式
自动测试的测试仪控制接口实现包括“客户端”和“服务器端”两部分。客户端由自动测试系统通过“自动测试服务进程”的方式实现，包括发送下行消息、接收测试仪的上行反馈信息，包括开入接点的变位、测试结果等事件。服务器端由具体的测试仪生产厂家提供实现，用于完成测试仪控制接口的具体功能，包括下行消息的处理、上行事件的发送等等。客户端和服务器端之间采用TCP协议进行数据传输，数据格式定义为XML格式，服务器端的端口固定为TCP4566。
4、应用举例
按照本文提出的标准化的测试功能数据接口以及标准化的测试仪接口控制设计，针对某电气自动化有限公司的三种不同的测试仪型号，包括A/AD系列传统测试仪、F系列光数字化测试仪、B系列数模一体化测试仪，进行了实现和验证。
5、结语
综上所述，在继电保护装置的测试中，首先需要满足相应的条件，进而将功能进行抽象化，在此基础上设计出相应的继电保护测试数据接口。随着现代化科学技术水平的进步，目前多采用XML为继电保护测试的接口，这种接口具有兼容性的特点，通过相关测试研究后发现其还能应用在其他的测试仪中，由此实现了可行性的发展特点，相信在今后继电保护测试仪的应用中，通过本文的阐述能够为其进一步发展提供宝贵的经验。
参考文献：
[1] 陈泾生，陈久林，郑海雁，等.继电保护检验标准化作业专家系统的研发和应用实践[J].电力系统自动化，2009，33（16）：108-111.
