LTE-Uu接口協(xié)議棧中ASN.1模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、文章編號(hào)：（）宰接口協(xié)議棧中模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用李校林文小強(qiáng)（重慶信科設(shè)計(jì)有限公司，重慶；重慶郵電大學(xué)，通信新技術(shù)應(yīng)用研究所，重慶）【摘實(shí)用設(shè)計(jì)要】基于及其編碼規(guī)則的理論，提出了接口協(xié)議棧中編解碼模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用方案。設(shè)計(jì)過(guò)程首先包含完整編譯碼所需信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)調(diào)用獨(dú)立的編解碼函數(shù)庫(kù)。從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中提取相應(yīng)的參數(shù)完成解析。通過(guò)檢驗(yàn)編解碼模塊在協(xié)議一致性測(cè)試中的應(yīng)用，該模塊能夠達(dá)到協(xié)議實(shí)際測(cè)試的要求?！娟P(guān)鍵詞】接口協(xié)議棧；編解碼器；【中圖分類號(hào)】【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】“（翻，明，；，【，）【】，【】；，引言隨著移動(dòng)通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，以及移動(dòng)通信與寬帶高的通信效率。需要指出的是，中數(shù)據(jù)類型的編碼，具體

2、實(shí)現(xiàn)時(shí)必須嚴(yán)格按照協(xié)議來(lái)完成。否則即使是無(wú)線接人技術(shù)的相互融合。開(kāi)展了長(zhǎng)期演進(jìn)（，）技術(shù)的研究。與以往的，等移動(dòng)通信系統(tǒng)相比能提供對(duì)各種數(shù)編解碼過(guò)程中的差錯(cuò)，也可能使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。文獻(xiàn)【棚討論了提出開(kāi)發(fā)自動(dòng)編澤器和新運(yùn)行庫(kù)等的解決方法。但這些都主要針對(duì)及其他協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。而且一方面接口協(xié)議棧的大部分功能與等相比已經(jīng)有了很大的變化，另一據(jù)傳輸?shù)闹С趾捅纫酝幸苿?dòng)通信系統(tǒng)更高的數(shù)據(jù)傳輸率。這必然會(huì)加大用戶設(shè)備（）與之間的信令交互。在制定的標(biāo)準(zhǔn)中，引入了使用編碼規(guī)則的語(yǔ)言來(lái)描述接口協(xié)議棧信令消息。的數(shù)據(jù)類型可分為簡(jiǎn)單類型和復(fù)合類型兩大類。簡(jiǎn)方面信令消息隨著協(xié)議版本的變化仍然在不斷改變。因此，筆

3、者結(jié)合文獻(xiàn)卜】各自方案具有的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)接口協(xié)議棧中語(yǔ)言描述信令消息的編碼和解碼技術(shù)及在此基礎(chǔ)上的一致性測(cè)試應(yīng)用做了探索性的研究。單類型是通過(guò)直接規(guī)定一組該類型值而定義的不可分解的基本數(shù)據(jù)類型，包括，等。復(fù)合類型是引用一個(gè)或多個(gè)其他類型構(gòu)成的任意復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。這里的其他類型可以接口協(xié)議棧結(jié)構(gòu)在協(xié)議中。接口協(xié)議棧從功能和任務(wù)是簡(jiǎn)單類型，也可以是復(fù)合類型。復(fù)合類型有，等。接口協(xié)議棧上來(lái)看，分為物理層（）、數(shù)據(jù)鏈路層（）和無(wú)線資源控制層（）。數(shù)據(jù)鏈路層又分為媒介接入控制（信令消息采用的均是緊湊而快的編碼方式從而能獲得更宰國(guó)家科技重大專項(xiàng)（）萬(wàn)方數(shù)據(jù)，）層、無(wú)線鏈路控制（，）將該協(xié)議棧中用記法描述的消息

4、（￥）編譯成語(yǔ)言描述的源文件（）；）生成記法描述的消息（）中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編解碼函數(shù)（）。）層和分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（，）層罔。編解碼模塊處于層中信息的最關(guān)鍵部分，是接口協(xié)議棧信息塊重組過(guò)程的核心之一【。層消息在發(fā)送端首先經(jīng)過(guò)編解碼模圖中的編譯是指將記法描述的文件編譯成文件以及與對(duì)應(yīng)的文件。其中文件用于聲明編譯之后生成的數(shù)據(jù)類型和編解碼函數(shù)，文件用于實(shí)現(xiàn)編解碼函數(shù)。這些編解碼函數(shù)再調(diào)用圖塊的編碼。形成的模塊，再分別經(jīng)也的，層和層處理后，經(jīng)物理層發(fā)送出去。在接收端，則需要進(jìn)行發(fā)送端的逆過(guò)程，經(jīng)物理層接收中的編解碼基本函數(shù)庫(kù)（，）實(shí)現(xiàn)編解碼功能。最后得到用于接口協(xié)議棧的可執(zhí)行文件從而完成從描述到二進(jìn)制

5、比特流的轉(zhuǎn)換，后。經(jīng)過(guò)的，和層的處理，再送往層的編解碼模塊進(jìn)行信令消息的解碼，完成信令消息的解析。其中。層的主要任務(wù)是完成邏輯信道與傳輸信道之間的映射。因此發(fā)送端的層實(shí)體需要通過(guò)對(duì)不同映射關(guān)系下的數(shù)據(jù)添加不同的頭來(lái)區(qū)分不同類型的數(shù)據(jù)。接收端則需要根據(jù)不同的傳輸信道指示及數(shù)據(jù)格式去掉相應(yīng)的頭；層的功能主要完成數(shù)據(jù)使得其信息能在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中傳輸。圖的編譯過(guò)程比較繁雜。因?yàn)槿绻麑⒖罩薪涌诘南⑹止しg成文件則會(huì)多達(dá)數(shù)萬(wàn)行，任務(wù)龐大。不過(guò)【的消息相對(duì)來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)化了很多。筆者通過(guò)剔除不必要的類型并設(shè)計(jì)特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將的這些消息經(jīng)過(guò)映射成文件后，再加上其他一些優(yōu)化措施。將整個(gè)消息的文件（玎，）壓縮至之。消息

6、編譯成代碼文件后，還需進(jìn)行編解碼的分段、重組及確保數(shù)據(jù)的正確有序傳輸；層主要完成對(duì)信令消息的加密和完整性保護(hù)：最后是層進(jìn)行消息編解碼的模塊化處理及解析。編解碼模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)函數(shù)庫(kù)的編寫(xiě)。模塊的比較核心部分就是編解碼函數(shù)庫(kù)。它包括的各個(gè)數(shù)據(jù)類型所對(duì)應(yīng)的編解碼函數(shù)。具體實(shí)現(xiàn)必須嚴(yán)格根據(jù)協(xié)議中的編碼規(guī)則來(lái)目前國(guó)內(nèi)外通信軟件協(xié)議棧制造商對(duì)中各個(gè)接口協(xié)議棧都十分重視。和公司推出的軟件除了信令消息分析功能外有的還具備部分協(xié)議模擬功能。雖然編解碼部分在這些軟件中的形式各有千秋但其達(dá)到的效果是完全一致的。編解碼處理流程如圖所示。符合標(biāo)準(zhǔn)抽象語(yǔ)瑩描述的消息為具體語(yǔ)法止為傳贛語(yǔ)怯編寫(xiě)。之后，再進(jìn)行一系列的嚴(yán)格測(cè)試

7、才能確定其正確性。最后完整的編解碼函數(shù)庫(kù)的源代碼約為行。編解碼模塊的測(cè)試與應(yīng)用由于的消息中包含很多協(xié)議數(shù)據(jù)單元（）。不同的下面又包含許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)。因此使）用結(jié)構(gòu)測(cè)試的方法對(duì)編解碼模塊進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)通過(guò)觀察該模塊在一致性測(cè)試中的應(yīng)用來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證編解碼模塊的可靠性。模塊的結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)構(gòu)測(cè)試又稱為“白盒測(cè)試”或單元測(cè)試，它是基于軟件內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試的，其目的是通過(guò)執(zhí)行每條語(yǔ)句、遍歷程序的各個(gè)分支來(lái)檢查整個(gè)程序代碼的正確性。在測(cè)試的實(shí)現(xiàn)中采取了有步驟分層次的方法：先對(duì)簡(jiǎn)單類型編解碼圖編解碼處理流程函數(shù)進(jìn)行測(cè)試，然后對(duì)復(fù)雜類型編解碼函數(shù)進(jìn)行測(cè)試。為確保測(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性，在復(fù)雜類型測(cè)試中采用了兩種方法：

8、一種是采用手工對(duì)接口信令消息中包含消息的進(jìn)行賦在對(duì)接口協(xié)議棧的編解碼模塊的設(shè)計(jì)中提出了軟件設(shè)計(jì)中模塊定義和代碼實(shí)現(xiàn)的方案，并給出了實(shí)際開(kāi)發(fā)中遇到的某些困難的解決方法。要實(shí)現(xiàn)編解碼模塊，需要：值，先調(diào)用編解碼模塊進(jìn)行編碼，對(duì)于編碼后的結(jié)果再調(diào)用編解碼模塊進(jìn)行解碼。選取廣萬(wàn)方數(shù)據(jù)消息是因?yàn)檫@種類型消息包含了幾乎所有的的數(shù)據(jù)類型，并且包含的復(fù)合結(jié)構(gòu)比較多。具有很強(qiáng)的通用性。經(jīng)多次符合標(biāo)準(zhǔn)的隨機(jī)賦值測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，解碼后的結(jié)果與開(kāi)始的賦值是完全一致的。另外一種方式是結(jié)合公司的軟件對(duì)消息賦值，通過(guò)該軟件生成符合編碼規(guī)則的比特流。先調(diào)用編解碼模塊解碼，對(duì)解碼后的結(jié)果再調(diào)用編解碼模塊進(jìn)行編碼。最后將輸入的比特流

9、和解碼后的比特流進(jìn)行比較，看兩者是否一致。由于某些消息編碼后比特流比較龐大，因此改進(jìn)的措施是將解碼之后的比特流輸出到文件，使用工具進(jìn)行比較。通過(guò)反復(fù)多次隨機(jī)取值的結(jié)構(gòu)測(cè)試各個(gè)預(yù)輸入的比特流和編碼后比特流經(jīng)軟件比較仍然一致，這說(shuō)明編解碼模塊通過(guò)了結(jié)構(gòu)測(cè)試。由于在實(shí)際的連接消息通信過(guò)程中，消息的各項(xiàng)參數(shù)值是很難預(yù)測(cè)的，所以僅通過(guò)結(jié)構(gòu)測(cè)試是不夠的還必須與一致性測(cè)試中編解碼模塊應(yīng)用結(jié)合起來(lái)。編解碼模塊的應(yīng)用對(duì)于協(xié)議棧的開(kāi)發(fā)測(cè)試而言。比較關(guān)心的是開(kāi)發(fā)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，是否能與其他基于同一個(gè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)互通等問(wèn)題。而協(xié)議一致性測(cè)試可以檢測(cè)所實(shí)現(xiàn)的協(xié)議實(shí)體與協(xié)議規(guī)范是否一致，是協(xié)議實(shí)體之間互操作性和性能保

10、證的基本前提。在測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)實(shí)體之間通過(guò)發(fā)送、接收信令數(shù)據(jù)來(lái)完成協(xié)議一致性測(cè)試。根據(jù)圖所示過(guò)程在的環(huán)境下設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試?yán)谁h(huán)境同時(shí)支持和兩種語(yǔ)言。根據(jù)（）協(xié)議的過(guò)程。使用，】和語(yǔ)言在的兀平臺(tái)中構(gòu)造測(cè)試?yán)?、測(cè)試集，然后脫離工具平臺(tái)。完成與系統(tǒng)集成翻。被測(cè)系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)圖基本協(xié)議通信中連接建立流程與系統(tǒng)集成時(shí)具體使用模擬出一個(gè)簡(jiǎn)單的協(xié)議實(shí)體，被測(cè)實(shí)體為，它發(fā)送一條后，便會(huì)等待返回對(duì)應(yīng)的響應(yīng)消息，接收到此條消息萬(wàn)方數(shù)據(jù)，。并進(jìn)行相應(yīng)配置成功后會(huì)回應(yīng)消息。測(cè)試系統(tǒng)模擬基站（），通過(guò)執(zhí)行測(cè)試?yán)l(fā)送或等待接收數(shù)據(jù)并比對(duì)得出測(cè)試結(jié)果。在進(jìn)行協(xié)議一致性測(cè)試對(duì)匝基本協(xié)議通信仿真的過(guò)程中。編解碼模塊會(huì)取出其中包含

11、消息的數(shù)據(jù)流包。調(diào)用解碼函數(shù)進(jìn)行解碼。如能正常解碼，再分析消息流程是否符合制定的標(biāo)準(zhǔn)流程這樣從另一個(gè)角度驗(yàn)證了編解碼模塊的可靠性。對(duì)測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)系統(tǒng)的通信端口等正確配置后運(yùn)行測(cè)試?yán)瑴y(cè)試系統(tǒng)根據(jù)圖所示的過(guò)程進(jìn)行流程測(cè)試。將編碼后的請(qǐng)求消息發(fā)送給測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試系統(tǒng)收到并解析為正確的請(qǐng)求消息后會(huì)返同條對(duì)應(yīng)的響應(yīng)消息被測(cè)系統(tǒng)接收到該消息后進(jìn)行解析。并回應(yīng)，測(cè)試系統(tǒng)接收到該消息后進(jìn)行解析。得出判決結(jié)果。如圖所示。通過(guò)查看最后的判決結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)這與圖實(shí)際的基本協(xié)議通信中連接建立流程是一致的。由此可知，編解碼模塊能夠準(zhǔn)確解析接收到的數(shù)據(jù)并且能準(zhǔn)確地將描述的信息轉(zhuǎn)換成比特流的形式。因此，該方案是有效、可

12、行的。圖系統(tǒng)集成后運(yùn)行結(jié)呆小結(jié)編解碼模塊在陋一接口協(xié)議棧中占有相當(dāng)重要的地位。也是決定能否與系統(tǒng)中其他模塊之間達(dá)到互通的基礎(chǔ)。通過(guò)結(jié)構(gòu)測(cè)試和在一致性測(cè)試中的應(yīng)用。文中所涉及的與編解碼模塊相關(guān)的協(xié)議描述及實(shí)現(xiàn)方法、通信協(xié)議一致性測(cè)試都是有效、可行的。對(duì)于的諸多應(yīng)用領(lǐng)域而言，這些方法也具有一定的通用性。參考文獻(xiàn)：【】，；（下轉(zhuǎn)第頁(yè)）一一?。乎幩苄芗医M異地討論，實(shí)時(shí)點(diǎn)評(píng)；）運(yùn)動(dòng)賽事移動(dòng)機(jī)位或其他特殊機(jī)位。但它的優(yōu)勢(shì)就是經(jīng)濟(jì)、便攜、及時(shí)與互動(dòng)。其缺點(diǎn)是：編碼器為專用設(shè)備，受數(shù)量限制，同時(shí)需要專業(yè)人員操作使用。如果手機(jī)視頻通話質(zhì)量能夠提高到（），那么每一個(gè)使用視頻手機(jī)的人都有可能成為無(wú)所不在、無(wú)時(shí)不在的

13、新聞采集者。當(dāng)這樣的時(shí)代出現(xiàn)的時(shí)候，一個(gè)高品質(zhì)的海量新聞資訊頻道的實(shí)現(xiàn)將不再遙遠(yuǎn)，小結(jié)電視節(jié)目的時(shí)效性、互動(dòng)性要求越來(lái)越高，對(duì)節(jié)目的傳輸手段也提出了更高的要求僅靠現(xiàn)有的衛(wèi)星、光纖和微波手段及互聯(lián)網(wǎng)的文件傳輸，都無(wú)法滿足節(jié)目時(shí)效性、互動(dòng)性的需求。就是互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線接入方式，讓信號(hào)采集端真正擺脫束縛，讓現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)能夠真正及時(shí)地回到演播室。畫(huà)面質(zhì)量和鏈路的可靠性雖不能與傳統(tǒng)的光纖、微波相比更令人期待。責(zé)任編輯：丁疊收稿日期：“（上接第頁(yè)）；】。，（）；（）【】。，：（）：】，鈾（）（）；【】刪，：【（）】【】李小文。李貴勇，陳賢亮第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)、信令及實(shí)現(xiàn)】北京：人民郵電出版社，作者簡(jiǎn)介：李校林（一

14、）。教授級(jí)高級(jí)工程師，研究生導(dǎo)師，長(zhǎng)期從事第三】李小文，王寧系統(tǒng)中編譯碼器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)陰重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，（）：【】趙曉華，鄧秀蘭，余厚金協(xié)議棧中模塊的改進(jìn)設(shè)計(jì)們電視技術(shù)，（）：【】，代移動(dòng)通信系統(tǒng)硬等無(wú)線接入系統(tǒng)的研究：文小強(qiáng)（。碩士生，研究方向?yàn)椴穮f(xié)議棧。責(zé)任編輯：許盈收稿日期：加棚【】：，：（上接第頁(yè)）息比如，端口號(hào)和請(qǐng)求，狀態(tài)標(biāo)志，而本軟件對(duì)呼叫流程圖進(jìn)行了優(yōu)化，使流程圖更加清晰簡(jiǎn)潔。其詳細(xì)信息通過(guò)點(diǎn)擊各流程狀態(tài)來(lái)展示。綜上所述。本軟件僅針對(duì)協(xié)議進(jìn)行了監(jiān)聽(tīng)，并且將該功能集成到整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，其功能和效果與一致，且更適合于教學(xué)的需求?！就跗G艷，房子河，郅晨，等基于數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻

15、監(jiān)控的信令系統(tǒng)設(shè)計(jì)【電視技術(shù)，（）：【】盛志偉劉仕筠。李群以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包捕獲與轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)【】微計(jì)算機(jī)信息。（）：【】許愛(ài)軍，謝娟，張華基于的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解析及其實(shí)現(xiàn)叭科學(xué)技術(shù)與工程，（）：【】王亞非通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)覓北京：北京郵電大學(xué)，小結(jié)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在交換網(wǎng)絡(luò)中捕獲和分析軟交換實(shí)驗(yàn)【】孫鑫，余安萍“深入詳解（】北京：電子工業(yè)出版社，作者簡(jiǎn)介：張毅，教授。主要從事電路交換等通信網(wǎng)絡(luò)方面的研究；馬丹，碩士生。研究方向?yàn)檩^交換系統(tǒng)；唐紅，教授主要從事網(wǎng)絡(luò)管理與信息系統(tǒng)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)測(cè)量與測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)包的功能，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，使學(xué)生更容易理解軟交換和協(xié)議的知識(shí)。參考文獻(xiàn)：【】，：帆試等方面的研究。責(zé)

16、任編輯：許盈收稿日期：萬(wàn)方數(shù)據(jù)面而忑麗而而蕊了塑塑燮LTE-Uu接口協(xié)議棧中ASN.1模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用作者：作者單位：李校林， 文小強(qiáng)， LI Xiao-lin， WEN Xiao-qiang李校林,LI Xiao-lin(重慶信科設(shè)計(jì)有限公司,重慶400065;重慶郵電大學(xué),通信新技術(shù)應(yīng)用研究所,重慶400065)， 文小強(qiáng),WEN Xiao-qiang(重慶郵電大學(xué),通信新技術(shù)應(yīng)用研究所,重慶400065)電視技術(shù)VIDEO ENGINEERING2010,34(10)2次刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次數(shù)：參考文獻(xiàn)(9條)1.TRIVUNOVIC B D;POPOVIC M V;B

17、ASICEVIC I V A design and implementation of ASN.1 parser for H.323protocol stack 20072.3GPP TS 36.300 V9.2.0,Evolved universal terrestrial radio access(E-UTRA)and evolved universalterrestrial radio access network(E-UTRAN); overall description ; stage 2 20103.LV Q;HUANG Benxiong;WANG Furong The mecha

18、nism of ASN.1encoding & decoding implementation innetwork protocols 20034.李小文;李貴勇;陳賢亮 TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)、信令及實(shí)現(xiàn) 20035.趙曉華;鄧秀蘭;余厚金 T.38協(xié)議棧中ASN.1模塊的改進(jìn)設(shè)計(jì)期刊論文-電視技術(shù) 2004(03)6.李小文;王寧 TD-SCDMA系統(tǒng)中ASN.1編譯碼器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)期刊論文-重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2009(03)7.ITU-T Recommendation X.691,Information technotogy-ASN.1 encoding rules:specificatian of packedencoding rules(PER) 20028.ITU-T Recommendation X.680,Abstract syntax notation(ASN.1):specification of basic notatiun 20029.3GPP.TS 36.331 v.9.1.0,3rd generation partnership project;technical specification group radioaccess network; evoloved universal terresit