运营商应强化LTE网络测试

3、真实流量组合

为了测试同时处理控制面和用户面的系统或网元，流量结构的确定是负载和压力测试中的最重要考虑因素之一。

LTE测试的拓扑结构和相关KPI

LTE网络中的各个网元可以进行隔离测试，具体做法是：模拟所有与该网元有联系的其他网元，然后通过各种信令流程来验证被测网元的反应。将设备隔离开来，可以验证其"黑盒"功能在所有条件下都与预期一致。

由于所有到被测设备的连接都在测试设备的控制下，这就可以通过各种输入来验证是否能够正确反馈。此外，测试设备可用于验证在模拟接口上的响应本身。eNodeB、MME、DRA和Diameter服务器（如HSS和PCRF）都是进行隔离测试的热门选择。

虽然隔离测试可以证明设备的承载能力和处理能力，当将设备连接到其他真实设备后再进行测试则能更好地反映设备的真实性能。在网络测试中使用其他真实设备时，可以引入"真实"的接口互操作性，以及相关的延迟和表现，就能更准确地了解实际系统运行状况。我们通常把这种测试拓扑称为多网元测试或者集成测试。

一个接口上产生的延迟可能会影响其他接口的工作，而如果这些延迟在系统中传播的话，会使系统的运行遇到瓶颈。将多个设备同时进行测试，是最准确的性能测试之一，可以帮助真正隔离和确定引起异常行为的特定网元。

合理选择和组合隔离测试与集成测试，并且使用正确的流量构建，可以使我们清晰地了解LTE网络的实际处理能力和用户体验质量。下面介绍几种典型的测试拓扑。

1、EPC(MME+SGW/PGW)测试拓扑

作为运营商测试中最流行的拓扑，它的被测对象是真正的MME和S/PGW，使之可以在无需涉及空口的情况下涵盖最大数量的实际设备。

测试仪表在这里主要模拟的是eNodeB和PDN。这种拓扑结构一般会有两种变化。

这种拓扑还可以添加非3GPP网元，如DNS和防火墙。虽然3GPP未作直接规定，但这些网元对于网络的操作仍是至关重要的，而它们往往也会成为整个系统的瓶颈。

如果不仅要测试核心网络的业务和信令功能，还要测试核心网与真实Diameter服务器之间的互动和互操作性，就应该使用图1所示的第一个拓扑结构。这提供了一个系统级测试，使其可以模拟生产网络以及其在现实世界中的运行。这种拓扑结构还应作为实验室回归测试的最终验证步骤，比如在进行网元软件升级时，应当在完成这一步骤后，再向运营网络部署升级。

2、端到端的EPS系统测试拓扑

理想情况下这种拓扑结构将整个网络作为被测系统：E-UTRAN、EPC（包括Diameter服务器）和DNS、防火墙等支持网元。

该拓扑结构通常包括一种双模式模拟：一些小区中的UE将使用真实的eNodeB通过空中接口进行模拟，而在测量端到端QoS时，还将模拟eNodeB，用大量UE生成足够多的流量，以完全加载整个核心网络。

这一拓扑结构的主要测试目的是在尽可能准确地模拟现网流量的前提下验证实验室网络中端到端的操作。由于这一测试架构包括了最大数量的真实网元，所以它是对现网的最准确镜像。

这一拓扑具有双重模拟，既可用于提供高流量压力，又能使所模拟的UE进行真正的端到端QoS测量。这是一个实用的方法，因为在核心网络上单独使用UE模拟来产生可观的用户平面和控制平面负载往往被证明成本过高，而这种双重模拟的方法则通常被设计处理数以百万计的UE和Gbit/s级的流量。

eNodeB模拟提供的负载使得在eNodeB和UE模拟上可以进行更多真实的QoS测量。虽然仅使用UE模拟和真实eNodeB进行QoS测试仍然有效，但如果在这么做的同时对核心网络增加压力，那这些测试所得到的结果会更能反映在实际网络中的用户体验。

3、带有UMTS的EPC拓扑

这个测试拓扑，可以验证EPS网络是否有能力承载3G UMTS/HSPA接入网络。

EPC的设计可以比LTE RAN提供更多的服务，在设计之初就可以接受其他3GPP分组接入网络（UMTS）和非3GPP接入网络（如Wi-Fi）。有了这个设计，不同的接入方式可以被锚定在EPC核心上，而这一功能由SGW和PGW提供。

该拓扑与EPC测试拓扑是相同的，并增加了一个真正的SGSN作为被测系统的一部分，通过Gn或S4接口连接到EPC。为了模拟UTRAN接入到SGSN，在IuPS接口上引入RNC模拟，用于仿真UE从数据域接入。

LTE的部署在最初将是递增的，运营商会在一些UMTS覆盖的区域内增加一些由LTE覆盖的热点。这意味着随着用户进出LTE覆盖区，LTE和UMTS之间会进行频繁切换，这种切换被称为iRAT（inter-Radio Access Technology）切换。因此，向EPC系统测试配置中引入UMTS接入，可以实现许多重要的测试用例。UMTS核心有两种方式可连接到EPC：

（1）正如Pre-release 8 3GPP规范定义的那样，SGSN通过Gn接口与GGSN进行通讯。GGSN要么与PGW共置，要么就是PGW的一部分。这个GGSN/PGW组合成为了锚点。

（2）SGSN通过S4接口与SGW进行通讯，这种方式适用于升级到R8及以上且具有这一功能的SGSN。然后，S12的接口被用于RNC和SGW间的直接用户面通信。

这里，iRAT切换必须包括在切换配置内。LTE内部切换仍会被执行，但iRAT切换将成为测试的一部分，并且模拟出入UMTS覆盖区的用户。由于切换的锚点将是SGW或PGW，因此这对于包括iRAT切换在内的系统测试是一种有效的测试配置。

4、带有IMS的EPC-VoLTE拓扑

IMS是由3GPP R5规范引入的。简言之，它是一个旨在提供由运营商管理的跨越所有类型接入方式的富媒体服务。近年来，IMS在业内得到了一定程度的认可，现在已经成为EPS（VoLTE）提供语音服务的标准。IMS网络接收并管理来自LTE网络的所有语音呼叫，且是GSMA指定和推广的RCS或JOYN™功能集的核心。

这里介绍的测试拓扑是基于之前的拓扑——配有UMTS的EPC，外加一个真正的IMS网络。对于网络访问APN，PDN模拟和之前相同。但对于语音呼叫，为了模拟从PSTN呼入/出的VoLTE，又引入了一个新的模拟来取代从IMS接入到PSTN的MGW和MGCF。

IMS的存在还向系统中引入了一个重要的Diameter协议接口（即P-CSCF与PCRF间的Rx接口），此接口对于允许IMS触发建立VoLTE呼叫所需的专用承载很关键。

考虑到VoLTE和UMTS网络之间的互操作性，在被测系统中还引入了来自UMTS CS核心网的MSC服务器和MGW。因此同时，还引入了对IuCS接口上RNC的模拟和下面两个重要的接口：

●SG：SG接口位于MME和MSC服务器之间，可以同时支持语音通话和短信的CSFB功能操作。

●Sv：Sv接口允许在MSC服务器与MME间进行协调，以进行SRVCC切换。

这种类型测试的数据组合主要侧重于状态性的语音数据，以便在语音电话上执行MOS评分，准确地测量出QoS。另外，还应该有基于TCP数据并在"尽力而为"承载上运行的伴随数据组合，从而可以测量高压力对于"尽力而为"数据和语音流上的影响。例如，当语音通话上的负载增加时，为保证语音通话质量，应降低"尽力而为"数据的QoS。而要使语音通话质量保持不变，http下载速度应变慢。

LTE是运营商迄今为止部署的最重要最复杂的技术之一，诸如VoLTE之类的新兴实时服务进一步强化了这一挑战。LTE为运营商搭建了一个平台，可以用来提供差异化服务、采用新的价格结构、与OTT的播放器进行合作或竞争。

在此关键时刻，运营商必须调整思路，使用正确的测试方法获知被测设备的各项指标。从协议测试到容量和压力测试，乃至回归测试中，都应该使用正确的流量组合和测试拓扑，才能正确地评估网络的容量和性能，以及用户在真实网络压力下的实际体验质量。

只有对设备的实际能力有清晰的了解，才能从一开始就设定正确的网络部署框架。这一点非常重要，既可以提供用户所期望的最终质量，也可以解放富有创造性的运营商，使他们能够自由自在地开发出更多进阶服务项目。如果能够验证这些新网络与新服务的功能、质量、灵活性和可扩展性，运营商在即将拉开大幕的LTE舞台上将获得明显的战略优势。

作者：王颂一