運(yùn)營(yíng)商應(yīng)強(qiáng)化LTE網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

C114訊 在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的移動(dòng)市場(chǎng)下，世界各地的運(yùn)營(yíng)商需要快速推出高品質(zhì)的差異化服務(wù)。LTE在技術(shù)上的復(fù)雜性必然會(huì)帶來新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，想要繼續(xù)發(fā)展，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商不能再僅依靠設(shè)備供應(yīng)商在“理想狀況”下驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)性能。為了保證LTE用戶所需要的移動(dòng)體驗(yàn)，運(yùn)營(yíng)商必須在部署新的服務(wù)之前及網(wǎng)絡(luò)部署過程中，自行檢驗(yàn)新服務(wù)的功能、彈性和可擴(kuò)展性。

本文綜合描述了如何在現(xiàn)實(shí)條件和極端規(guī)模下，而不是通過猜測(cè)來獲取網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵要素，從而使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商切實(shí)了解網(wǎng)絡(luò)在面對(duì)高壓力、大規(guī)模及復(fù)雜的移動(dòng)應(yīng)用組合時(shí)的表現(xiàn)。

通過一種自動(dòng)化、可重復(fù)且行之有效的方法，無線網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性完全可以在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行復(fù)制和驗(yàn)證。最終，運(yùn)營(yíng)商可以利用本文介紹的概念和方法來評(píng)估當(dāng)面對(duì)高壓力、系統(tǒng)過載甚至大規(guī)模設(shè)備故障時(shí)的用戶體驗(yàn)。

LTE測(cè)試的3個(gè)階段

本章定義了LTE網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的3個(gè)階段，分別是協(xié)議和功能測(cè)試、負(fù)載和壓力測(cè)試、回歸測(cè)試。

（1）協(xié)議和功能測(cè)試

協(xié)議和功能測(cè)試包括驗(yàn)證3GPP規(guī)范中定義的基本過程，可以單獨(dú)驗(yàn)證每個(gè)協(xié)議層，也可以將完整的協(xié)議棧作為一個(gè)整體進(jìn)行驗(yàn)證。例如，運(yùn)營(yíng)商希望利用一個(gè)用戶設(shè)備（UE）自動(dòng)測(cè)試“附著”過程，或者希望測(cè)試跟蹤區(qū)更新（TAU）過程。為了確保信令流程和每個(gè)消息信元的正確性，必須對(duì)該過程的每個(gè)步驟進(jìn)行分析。

從理論而言，軟件可能采取的每一個(gè)路徑都應(yīng)進(jìn)行模擬。信令規(guī)范中每個(gè)基本流程在不同條件下可能有多個(gè)路徑，因此測(cè)試過程的設(shè)計(jì)必須強(qiáng)制被測(cè)設(shè)備執(zhí)行各種代碼路徑。

這樣不同路徑的例子有正常附著、在用戶漫游時(shí)的附著、當(dāng)用戶沒有已分配TMSI時(shí)的附著。所有條件都應(yīng)允許UE進(jìn)行附著，但必須根據(jù)不同條件適用不同的決策和行為。

附著過程失敗時(shí)，必須考慮其他路徑。在這里，必須進(jìn)行“容錯(cuò)測(cè)試”，在這種測(cè)試中，將生成一些負(fù)面條件以觸發(fā)不同類型的反應(yīng)。輸入模擬應(yīng)允許向系統(tǒng)中注入適當(dāng)?shù)臈l件，如果被測(cè)設(shè)備在負(fù)面條件下反應(yīng)適當(dāng)，那測(cè)試用例的執(zhí)行結(jié)果就被認(rèn)為是成功的。

協(xié)議和功能測(cè)試通常在產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計(jì)與早期QA階段進(jìn)行。然而，為了進(jìn)行回歸測(cè)試，運(yùn)營(yíng)商實(shí)驗(yàn)室也可以執(zhí)行完整功能測(cè)試計(jì)劃的子計(jì)劃。功能測(cè)試也可以在網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)加載有正常流量的情況下執(zhí)行，以反映被測(cè)設(shè)備更為準(zhǔn)確的真實(shí)結(jié)果。

（2）負(fù)載和壓力測(cè)試

壓力測(cè)試包括模擬大量的流量以衡量流量負(fù)載條件下的網(wǎng)絡(luò)性能、容量和服務(wù)質(zhì)量（QoS)的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)（KPI）。它的目的是在性能和容量?jī)煞矫娼o被測(cè)設(shè)備造成壓力。

負(fù)載測(cè)試在流量壓力上有兩個(gè)層次：

最大預(yù)期真實(shí)場(chǎng)景條件下的流量模型是通過研究當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)條件并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)預(yù)測(cè)來確定的。在進(jìn)行過載條件測(cè)試時(shí)，會(huì)在最大預(yù)期真實(shí)場(chǎng)景條件的基礎(chǔ)上將各個(gè)指標(biāo)增加一個(gè)預(yù)定的比例，以衡量網(wǎng)絡(luò)承受和管理瞬時(shí)過載的能力。

作為真實(shí)場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)建模，流量組合將基于現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)或既定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)建。為了盡量貼合實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的的壓力效果，流量模型的各個(gè)方面都應(yīng)包含在模擬之中。

（3）回歸測(cè)試

回歸測(cè)試涉及一系列持續(xù)執(zhí)行的測(cè)試用例，目的是驗(yàn)證沒有因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)修改而引入異常情況�；貧w測(cè)試用例庫是專門為驗(yàn)證現(xiàn)有的特性和功能而設(shè)計(jì)的。

例如，如果一個(gè)網(wǎng)元支持特性A、B和C，這些特性經(jīng)過驗(yàn)證后被部署到現(xiàn)網(wǎng)中。然而，設(shè)備供應(yīng)商后來可能升級(jí)了該網(wǎng)元以支持特性D。新特性的正確性會(huì)進(jìn)行測(cè)試，但還必須針對(duì)升級(jí)后的網(wǎng)元進(jìn)行回歸測(cè)試，以確保網(wǎng)元升級(jí)后，特性A、B、C仍然能夠正常運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生新錯(cuò)誤和意外情況，或造成性能和容量退化。完成上述測(cè)試后，將向回歸測(cè)試用例庫中添加一組用于D特性的測(cè)試案例，以便在對(duì)將來增加的新特性進(jìn)行回歸測(cè)試時(shí)，也能正確驗(yàn)證特性D。

因此，回歸測(cè)試用例庫相當(dāng)于一個(gè)不斷發(fā)展的測(cè)試計(jì)劃，將隨著時(shí)間的增長(zhǎng)和新功能的加入而不斷壯大。自動(dòng)回歸測(cè)試工具通常被用來在每次修改網(wǎng)絡(luò)后自動(dòng)運(yùn)行回歸測(cè)試套件。

為使網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展過程中保持健康狀態(tài)，回歸測(cè)試起著至關(guān)重要的作用，它可以確保每個(gè)新功能或配置更改不會(huì)破壞現(xiàn)有的功能。這種類型的測(cè)試適用于如下所述的設(shè)備隔離和集成測(cè)試拓?fù)洹?/p>

LTE測(cè)試中的流量構(gòu)建

本節(jié)提供了在測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)流量場(chǎng)景需要考慮的重要因素，并提出了對(duì)于流量類型和組合的建議，以幫助在實(shí)驗(yàn)室里更準(zhǔn)確地鏡像出真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景。

1、用戶面流量

要使用的用戶面流量在很大程度上取決于測(cè)試目標(biāo)。對(duì)于任何涉及QoS測(cè)量的測(cè)試，應(yīng)當(dāng)模擬與現(xiàn)網(wǎng)相匹配的流量。要準(zhǔn)確衡量用戶從各項(xiàng)業(yè)務(wù)中所獲得的體驗(yàn)，生成真實(shí)流量是唯一正確的方法。

另一個(gè)影響應(yīng)用流量選擇的變量是策略和計(jì)費(fèi)執(zhí)行功能（PCEF）下存在的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)策略（即，使用策略和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能）。流量策略要求PCEF檢查流量并依據(jù)檢查結(jié)果制定策略，進(jìn)而影響PCEF的運(yùn)行狀況。

最基本的流量分類為基于TCP的流量與基于UDP的流量。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則有時(shí)可能會(huì)影響TCP（有狀態(tài)的）流量的實(shí)際體驗(yàn)質(zhì)量，其影響方式有時(shí)會(huì)出乎我們的意料，例如：

●在未來2~3年內(nèi)，超過60%的網(wǎng)絡(luò)流量將由視頻業(yè)務(wù)所消耗。網(wǎng)絡(luò)流量的數(shù)量和復(fù)雜性會(huì)不斷增加，使服務(wù)質(zhì)量更難以保持，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)性能的任何不佳表現(xiàn)都會(huì)馬上被客戶察覺。在網(wǎng)絡(luò)壓力測(cè)試所用的流量模型中加入真實(shí)視頻流，可以從用戶的角度來衡量網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。而像“平均意見得分”這樣的工具可以用來精確測(cè)量這方面的用戶體驗(yàn)。對(duì)于用POLQA®和PESQ算法計(jì)算得到的MOS分，使用真實(shí)音頻和視頻流量是唯一的衡量方法。

同樣，在測(cè)試VoLTE時(shí)也應(yīng)使用真實(shí)聲音流。使用真實(shí)聲音樣本進(jìn)行仿真，將會(huì)得到準(zhǔn)確的MOS分值，從而可以測(cè)量用戶在使用該服務(wù)時(shí)將會(huì)獲得的真實(shí)體驗(yàn)。由于VoLTE服務(wù)將不會(huì)是OTT，而是運(yùn)營(yíng)商的一個(gè)重要收入來源，因此了解人們對(duì)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的期待將是至關(guān)重要的。

●使用基于TCP傳輸?shù)挠袪顟B(tài)流量與使用基于UDP的無狀態(tài)流量可能對(duì)于網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生完全不同的壓力負(fù)荷。在無狀態(tài)用戶面流量下可平穩(wěn)運(yùn)行的測(cè)試，在使用有狀態(tài)流量時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生意想不到的結(jié)果，如TCP超時(shí)和重傳。網(wǎng)關(guān)可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行不同處理，PGW/PCEF的“盡力而為”策略也可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)包產(chǎn)生負(fù)面影響，使最終結(jié)果與預(yù)期不符。只有使用例如Http等基于TCP傳輸?shù)牧髁浚�才能使我們識(shí)別、隔離并修復(fù)可能出現(xiàn)的問題。

但是，也有一些情況下必須要使用無狀態(tài)UDP流量，如當(dāng)SGW被單獨(dú)測(cè)試時(shí)。由于網(wǎng)關(guān)通常不會(huì)根據(jù)用戶面上的流量類型而有不同表現(xiàn)，所以使用無狀態(tài)流量就足夠了。在進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，為確定丟包問題，也會(huì)需要將無狀態(tài)流量與有狀態(tài)的、視頻/語音流量進(jìn)行組合。

2、控制和用戶平面流量組合

某些網(wǎng)元同時(shí)負(fù)責(zé)控制面和用戶面的處理。所以，對(duì)于這兩類流量的使用和組合情況依賴于測(cè)試的目標(biāo)。

在大多數(shù)的測(cè)試中，為模擬用戶的真實(shí)行為，建議使用真實(shí)流量組合�？蛻粼谡麄�(gè)測(cè)試期間需要執(zhí)行大量控制面行為，例如附著和分離、切換、IDLE和CONNECTED的狀態(tài)轉(zhuǎn)換等。以上這些控制面的行為，應(yīng)同時(shí)在用戶面流量下執(zhí)行（如網(wǎng)絡(luò)下載、VoLTE呼叫、視頻、即時(shí)消息等）。將控制面和用戶面流量相結(jié)合，是真實(shí)衡量被測(cè)系統(tǒng)性能的唯一途徑。

對(duì)于旨在專門測(cè)量用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能的測(cè)試，使用一種包含有限控制面流量和較大用戶面流量的測(cè)試配置就足夠了。SGW和PGW轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)試就是這樣一個(gè)例子，這種測(cè)試可以根據(jù)需要附著大量UE，然后在UE會(huì)話上運(yùn)行用戶平面流量。

對(duì)于專門用來驗(yàn)證被測(cè)設(shè)備中應(yīng)用流量識(shí)別的測(cè)試，測(cè)試應(yīng)配置建立多個(gè)UE會(huì)話，而這些會(huì)話隨之產(chǎn)生的流量就足夠適用了。例如，針對(duì)PGW的DPI能力的測(cè)試。

作者：王頌一