移動互聯(lián)時代 淺談4G核心網(wǎng)測試

　　從近幾年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長是瞠目結(jié)舌的，下圖是2010年到2015年全球移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長圖，縱坐標(biāo)表示的是全球每個月使用的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，單位是TB 太比特，而這種增長趨勢勢必會保持并加速下去。

圖一 全球移動數(shù)據(jù)流量增長

　　目前中國共有WCDMA （Wideband Code Division MultipleAccess(＄49.9920)，寬帶碼分多址），CDMA2000 （Code Division MultipleAccess(＄49.9920)2000）和TD-SCDMA （Time Division-Synchronous Code Division MultipleAccess(＄49.9920)，時分同步碼分多址）三種3G技術(shù)并存，對應(yīng)的運營商分別為中國聯(lián)通，中國電信和中國移動。4G LTE有FDD-LTE （Frequency-division duplex，頻分雙工）和TD-LTE（也叫LTE TDD，Time-division duplex，時分雙工）兩大陣營，中國移動采用的是TD-LTE，中國聯(lián)通和中國電信則采用的是FDD-LTE。

　　兩種LTE技術(shù)的區(qū)別在于空中接口標(biāo)準(zhǔn)的不一致，但是LTE核心網(wǎng)EPC （Evolved Package Core）是一致的。

圖二 3GPP接入，非漫游的LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　圖二是非漫游的LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，另外還有漫游架構(gòu)的，適用于用戶漫游到其他運營商的網(wǎng)絡(luò)中的情形，這種漫游架構(gòu)在這里不做討論。在圖二中，E-UTRAN的實體是eNodeB，UE指的是用戶終端，如我們的手機。 LTE EPC各個節(jié)點大致功能如下：

　　MME：Mobility Management Entity，屬于控制平面設(shè)備，主要處理用戶的信令。

　　S-GW：Serving Gateway，屬于用戶平面設(shè)備，處理用戶的數(shù)據(jù)，進(jìn)行會話管理，路由選擇，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，QoS控制，計費等。

　　P-GW：Packet Gateway，屬于用戶平面設(shè)備，他的主要功能是用戶IP地址分配，會話管理，PCRF選擇，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，QoS控制，計費等。

　　PCRF： Policy and Charging Function，策略計費控制單元，包含策略控制決策和基于流計費控制的功能。

　　HSS： Home Subscriber Server，它的功能是存儲用戶簽約信息。

　　目前對EPC的性能測試主要集中在綠色方框標(biāo)識的節(jié)點，即MME，S-GW和P-GW，在國內(nèi)的運營商測試中，有單獨對這三個節(jié)點分別測試的，也有將這三個節(jié)點放在一起作為一個整體進(jìn)行測試的。常見的測試場景如圖三所示。其中藍(lán)色方框中的節(jié)點由Spirent的測試儀器Landslide模擬。

LTE EPC性能測試場景

　　如上圖所示，landslide可以通過仿真enodeB，來實現(xiàn)基站下面的成千上萬的手機終端的仿真。在仿真internet(＄68.6000)網(wǎng)絡(luò)的同時，對EPC系統(tǒng)（MME/SGW/PGW）做端到端的系統(tǒng)測試，通過仿真大量的手機信令和數(shù)據(jù)流量，驗證EPC系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能，或者通過模擬手機終端或者EPC的某些節(jié)點，對EPC的特定節(jié)點做穩(wěn)定性測試和性能測試。

　　至于測試儀仿真的流量，一般來說運營商會在現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行取樣，采集一個適合自己網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀的話務(wù)模型，測試的時候由儀表配置符合模型的，按不同信令/數(shù)據(jù)比例生成的混合流量，持續(xù)對被測設(shè)備/系統(tǒng)進(jìn)行話務(wù)測試，驗證被測設(shè)備/系統(tǒng)的性能。

圖四 五花八門的移動業(yè)務(wù)

　　在用戶面數(shù)據(jù)方面，因為現(xiàn)在3G/4G用戶使用的業(yè)務(wù)五花八門，運營商一般會在現(xiàn)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，對用戶面數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，定義需要模擬的業(yè)務(wù)類型以及各種業(yè)務(wù)的比例，每種業(yè)務(wù)的速率bps，上下行包長以及上下行包個數(shù)比等參數(shù)，儀表根據(jù)定義好的模型配置相應(yīng)的測試業(yè)務(wù)，滿足運營商測試要求。在近幾年的運營商測試中，都把內(nèi)容計費測試列為一個重要的測試項目，相信這個趨勢還會長期存在。測試中運營商對內(nèi)容計費規(guī)則的定義，對測試儀器模擬的業(yè)務(wù)定義也會各不相同，取決于運營商的網(wǎng)絡(luò)運行現(xiàn)狀以及他們自己關(guān)注的重點。

　　真實的LTE EPC系統(tǒng)的性能測試比本文提到的內(nèi)容要復(fù)雜很多，需要考慮的問題也很多，測試過程中可能出現(xiàn)的問題也千奇百怪，在這里不做詳細(xì)介紹，感興趣的小伙伴請自己尋找相關(guān)資料了解或咨詢測試廠家。