运营商应强化LTE网络测试

C114讯 在当今竞争激烈的移动市场下，世界各地的运营商需要快速推出高品质的差异化服务。LTE在技术上的复杂性必然会带来新的严峻挑战，想要继续发展，移动运营商不能再仅依靠设备供应商在"理想状况"下验证网络性能。为了保证LTE用户所需要的移动体验，运营商必须在部署新的服务之前及网络部署过程中，自行检验新服务的功能、弹性和可扩展性。

本文综合描述了如何在现实条件和极端规模下，而不是通过猜测来获取网络性能的关键要素，从而使网络设备供应商和移动运营商切实了解网络在面对高压力、大规模及复杂的移动应用组合时的表现。

通过一种自动化、可重复且行之有效的方法，无线网络的复杂性完全可以在实验室中进行复制和验证。最终，运营商可以利用本文介绍的概念和方法来评估当面对高压力、系统过载甚至大规模设备故障时的用户体验。

LTE测试的3个阶段

本章定义了LTE网络实验室测试的3个阶段，分别是协议和功能测试、负载和压力测试、回归测试。

（1）协议和功能测试

协议和功能测试包括验证3GPP规范中定义的基本过程，可以单独验证每个协议层，也可以将完整的协议栈作为一个整体进行验证。例如，运营商希望利用一个用户设备（UE）自动测试"附着"过程，或者希望测试跟踪区更新（TAU）过程。为了确保信令流程和每个消息信元的正确性，必须对该过程的每个步骤进行分析。

从理论而言，软件可能采取的每一个路径都应进行模拟。信令规范中每个基本流程在不同条件下可能有多个路径，因此测试过程的设计必须强制被测设备执行各种代码路径。

这样不同路径的例子有正常附着、在用户漫游时的附着、当用户没有已分配TMSI时的附着。所有条件都应允许UE进行附着，但必须根据不同条件适用不同的决策和行为。

附着过程失败时，必须考虑其他路径。在这里，必须进行"容错测试"，在这种测试中，将生成一些负面条件以触发不同类型的反应。输入模拟应允许向系统中注入适当的条件，如果被测设备在负面条件下反应适当，那测试用例的执行结果就被认为是成功的。

协议和功能测试通常在产品开发的设计与早期QA阶段进行。然而，为了进行回归测试，运营商实验室也可以执行完整功能测试计划的子计划。功能测试也可以在网络中同时加载有正常流量的情况下执行，以反映被测设备更为准确的真实结果。

（2）负载和压力测试

压力测试包括模拟大量的流量以衡量流量负载条件下的网络性能、容量和服务质量（QoS)的关键绩效指标（KPI）。它的目的是在性能和容量两方面给被测设备造成压力。

负载测试在流量压力上有两个层次：

最大预期真实场景条件下的流量模型是通过研究当前网络条件并结合网络增长预测来确定的。在进行过载条件测试时，会在最大预期真实场景条件的基础上将各个指标增加一个预定的比例，以衡量网络承受和管理瞬时过载的能力。

作为真实场景的网络建模，流量组合将基于现网的网络数据或既定的行业标准进行构建。为了尽量贴合实际网络的的压力效果，流量模型的各个方面都应包含在模拟之中。

（3）回归测试

回归测试涉及一系列持续执行的测试用例，目的是验证没有因为网络修改而引入异常情况。回归测试用例库是专门为验证现有的特性和功能而设计的。

例如，如果一个网元支持特性A、B和C，这些特性经过验证后被部署到现网中。然而，设备供应商后来可能升级了该网元以支持特性D。新特性的正确性会进行测试，但还必须针对升级后的网元进行回归测试，以确保网元升级后，特性A、B、C仍然能够正常运行，不会产生新错误和意外情况，或造成性能和容量退化。完成上述测试后，将向回归测试用例库中添加一组用于D特性的测试案例，以便在对将来增加的新特性进行回归测试时，也能正确验证特性D。

因此，回归测试用例库相当于一个不断发展的测试计划，将随着时间的增长和新功能的加入而不断壮大。自动回归测试工具通常被用来在每次修改网络后自动运行回归测试套件。

为使网络在发展过程中保持健康状态，回归测试起着至关重要的作用，它可以确保每个新功能或配置更改不会破坏现有的功能。这种类型的测试适用于如下所述的设备隔离和集成测试拓扑。

LTE测试中的流量构建

本节提供了在测试实验室中准确复现现网流量场景需要考虑的重要因素，并提出了对于流量类型和组合的建议，以帮助在实验室里更准确地镜像出真实的网络场景。

1、用户面流量

要使用的用户面流量在很大程度上取决于测试目标。对于任何涉及QoS测量的测试，应当模拟与现网相匹配的流量。要准确衡量用户从各项业务中所获得的体验，生成真实流量是唯一正确的方法。

另一个影响应用流量选择的变量是策略和计费执行功能（PCEF）下存在的静态或动态策略（即，使用策略和计费规则功能）。流量策略要求PCEF检查流量并依据检查结果制定策略，进而影响PCEF的运行状况。

最基本的流量分类为基于TCP的流量与基于UDP的流量。我们已经发现，这个简单的规则有时可能会影响TCP（有状态的）流量的实际体验质量，其影响方式有时会出乎我们的意料，例如：

●在未来2~3年内，超过60%的网络流量将由视频业务所消耗。网络流量的数量和复杂性会不断增加，使服务质量更难以保持，因为网络性能的任何不佳表现都会马上被客户察觉。在网络压力测试所用的流量模型中加入真实视频流，可以从用户的角度来衡量网络服务质量。而像"平均意见得分"这样的工具可以用来精确测量这方面的用户体验。对于用POLQA®和PESQ算法计算得到的MOS分，使用真实音频和视频流量是唯一的衡量方法。

同样，在测试VoLTE时也应使用真实声音流。使用真实声音样本进行仿真，将会得到准确的MOS分值，从而可以测量用户在使用该服务时将会获得的真实体验。由于VoLTE服务将不会是OTT，而是运营商的一个重要收入来源，因此了解人们对运营网络的期待将是至关重要的。

●使用基于TCP传输的有状态流量与使用基于UDP的无状态流量可能对于网络产生完全不同的压力负荷。在无状态用户面流量下可平稳运行的测试，在使用有状态流量时，往往会产生意想不到的结果，如TCP超时和重传。网关可能会对数据包进行不同处理，PGW/PCEF的"尽力而为"策略也可能会对数据包产生负面影响，使最终结果与预期不符。只有使用例如Http等基于TCP传输的流量，才能使我们识别、隔离并修复可能出现的问题。

但是，也有一些情况下必须要使用无状态UDP流量，如当SGW被单独测试时。由于网关通常不会根据用户面上的流量类型而有不同表现，所以使用无状态流量就足够了。在进行系统测试时，为确定丢包问题，也会需要将无状态流量与有状态的、视频/语音流量进行组合。

2、控制和用户平面流量组合

某些网元同时负责控制面和用户面的处理。所以，对于这两类流量的使用和组合情况依赖于测试的目标。

在大多数的测试中，为模拟用户的真实行为，建议使用真实流量组合。客户在整个测试期间需要执行大量控制面行为，例如附着和分离、切换、IDLE和CONNECTED的状态转换等。以上这些控制面的行为，应同时在用户面流量下执行（如网络下载、VoLTE呼叫、视频、即时消息等）。将控制面和用户面流量相结合，是真实衡量被测系统性能的唯一途径。

对于旨在专门测量用户数据转发性能的测试，使用一种包含有限控制面流量和较大用户面流量的测试配置就足够了。SGW和PGW转发测试就是这样一个例子，这种测试可以根据需要附着大量UE，然后在UE会话上运行用户平面流量。

对于专门用来验证被测设备中应用流量识别的测试，测试应配置建立多个UE会话，而这些会话随之产生的流量就足够适用了。例如，针对PGW的DPI能力的测试。

作者：王颂一