引言

高性能同轴电缆宽带接入网 (High Performance Network Over Coax，HINOC)协议是一种新型宽带接入技术，它利用有线电视同轴电缆组建高速和高质量的多业务宽带接入网。为保证研制的设备符合HINOC 协议，以及不同厂商设备的互联互通，以及业务的正常提供，对设备进行协议的一致性测试十分重要。这里旨在从重用性、维护性、标准化的角度出发，结合目前国际流行的测试系统架构和高性能同轴电缆宽带接入协议的基本特点，提出基于TTCN-3的HINOC MAC协议一致性测试系统架构，并设计了TTCN-3一致性测试集、编解码器和适配器接口模块。

1.      HINOC协议简介

HINOC协议栈规定了物理层（PHY层）和媒介接入控制层（MAC层）。HINOC MAC（简称HIMAC）层又可分为公共部分子层（Common Part Sublayer，CPS） 和汇聚子层（Convergence Sublayer，CS）。CS子层的主要功能是实现MAC 层核心功能与高层功能的适配。CPS 子层提供MAC 层的核心功能，主要实现接入控制与信道（带宽）分配。HINOC PHY（简称HIPHY）层主要实现信道编解码、调制解调、信道均衡等基带功能和射频发射/接收功能。

所有HINOC调制解调器（HINOC Modem，HM）结点必须经过接纳流程后，才能接入HINOC网络进行数据传输。结点接纳流程是指一个新的HM（NHM）设备加电（或者初始化）之后，加入到现有HINOC网络的过程。HINOC网桥（HINOC Bridge，HB）与新HINOC调制解调器（New HINOC Modem，NHM）的交互流程主要包括：HB对NHM身份的验证、双向信道参数的交互以及新的广播参数通告。在HINOC网络实际工作当中，由于受噪声、干扰等因素影响，HINOC网络中的中心结点HB和各个子结点HM之间双向链路的信道性能、参数可能会随时间发生变化。为此HINOC协议定义了链路维护机制，对各个HM和HB之间的信道进行重新训练和参数更新。

2.一致性测试与TTCN-3简介

协议测试分为一致性测试、互操作性测试、性能测试和鲁棒性测试。其中一致性测试用于确定系统或者设备是否与标准规范一致，是互操作性测试和性能测试的基础，它的结果直接影响测试的效果。协议的一致性测试是指在一定的网络环境下，利用一组测试序列，对被测实现（Implementation Under Test，IUT）进行黑盒测试；通过比较IUT的输出与协议标准中所规定的预期输出的异同，来判断待测设备是否与协议所描述的相一致。其拓扑关系如图1所示。

目前国际上较流行的协议测试语言为TTCN-3（Testing and Test Control Notation version 3），它是由欧洲电信联盟ETSI发布的标准测试语言。其典型应用是协议测试、服务测试、模块测试等。TTCN-3测试系统的结构如图2所示。

TTCN-3测试系统可被看作是相互作用的实体集合，每个实体完成系统中某一特定功能，这些实体管理着测试执行、解释或执行编译的TTCN-3代码、实现与IUT的正确通信、执行外部函数、处理时钟等操作。TTCN-3测试系统由测试管理（Test Management，TM）、TTCN-3执行器（TTCN-3 Executable，TE），TTCN-3日志管理器（TTCN-3 Logging，TL），组件管理（Component Handing，CH），编解码器（Coding and Decoding，CD），系统适配器（System Adapter，SA）和平台适配器（Platform Adapter，PA）6部分组成。TTCN-3控制接口TCI定义了TE与TM、CD、CH和TL之间的交互；TTCN-3运行时接口TRI定义了TE与SA和PA之间的交互。其中TRI接口中TE与SA之间的接口称为TRI通信子接口，TE与PA之间的接口称为TRI平台子接口，TCI接口中TE与CD之间的接口称TCI-CD接口。

系统适配器SA负责与IUT的通信细节，即抽象服务原语（Abstract Service Primitive，ASP）和协议数据单元PDU（Protocol Data Unit，PDU）的发送和接收。编解码器CD负责TTCN-3数据和ASP/PDU之间的双向转换。组件管理器CH记录测试组件的分布情况，实现测试组件间的通信转发。测试执行器TE是整个系统的核心，它实现TTCN-3语言的操作语义，借助其它部分提供的功能，完成TTCN-3模块的执行，例如当需要发送ASP/PDU时，测试执行器首先利用编解码的编码功能，把TTCN-3数据转换为ASP/PDU，然后交给系统适配器SA，完成发送功能。

3.     HINOC MAC测试系统整体方案

基于TTCN-3的HINOC MAC层测试系统由测试设备和被测设备（Implementation Under Testing，IUT）两大部分组成。测试开发中，使用由Testing Technologies公司研发的支持TTCN-3的测试工具软件TTworkbench，它集成了开发与执行环境，包括核心语言编辑器、TTCN-3编译器（TTthree）、测试执行管理和运行环境等。测试设备由测试计算机和嵌入式HINOC硬件平台两部分共同实现。测试计算机运行在Windows系统下，安装有TTworkbench测试软件，它能对基于TTCN-3核心语言编写的抽象测试例进行编译、执行、管理和分析功能。嵌入式HINOC硬件平台由嵌入式HIMAC板和HIPHY板构成。在硬件上，它采用和普通HINOC设备类似的结构实现；软件上，运行有支持协议测试功能的HINOC协议栈和以太网协议栈，与测试计算机配合完成测试设备的功能。测试计算机和嵌入式HINOC硬件平台之间通过以太网连接，嵌入式HINOC硬件平台和被测设备IUT通过同轴电缆Coax进行交互。测试计算机与嵌入式HINOC硬件平台之间自行定义了一种接口，不仅能将测试计算机发送的HINOC帧（用以太网承载）转发至同轴电缆上，而且能够执行特定的动作并根据执行情况主动报告给测试计算机。整个HINOC协议一致性测试系统架构如图3所示。

在上述测试架构的基础上，完整的测试例开发主要包括两个方面，抽象测试例开发与运行时接口开发。首先是抽象测试例开发环节，在测试计算机上使用TTworkbench按照TTCN-3核心语言编写测试例，完成之后TE对此脚本进行编译解释。作为一种测试描述语言，除了提供基本数据类型外，TTCN-3还提供了适合于描述测试实体的数据类型、以及与测试配置相关的特殊类型，如地址类型（address）、端口类型（port） 、组件类型（component）和判定类型（verdicttype）。TTCN-3核心语言有一套特定的适于测试的语法。在一个由TTCN-3核心语言编写的测试例中，最顶层单元是模块（module），模块与模块之间相互独立，通过import语句共享数据定义。一个模块由两部分组成：定义部分和可选的控制部分。定义部分定义数据类型、常量、测试数据模板、测试组件、通信端口和测试例等；控制部分负责控制执行测试例。

然后开发协议适配器，它是实现抽象测试例到可执行测试例的重要一步，也是测试开发的另一重点。主要包括TRI接口和TCI接口两部分设计，而TRI接口涉及SA和PA的开发，实现HINOC帧的收发以及对TTCN-3定时器支持；TCI接口则是CD的开发，用以完成TTCN-3模板与实际HINOC帧之间的互相转换。

使用TTworkbench的测试实现流程如下图所示。

4.     测试过程与结果

按照如图3所示的HINOC一致性测试系统架构图，搭建实际的测试系统对所设计的接口进行有效性验证。

下图所示为所做的联合验证结论图，其中左侧上方为测试例的运行情况概括，左侧下方为期望帧和接收到数据帧的比较（仅显示HINOC_RES帧），右侧为实际数据帧交互的MSC图。与HINOC标准中接纳流程正常条件下的交互相一致。实验结果表明该设计方案能够实现HINOC MAC层信令一致性测试。

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