軟交換性能測試技術(shù)分析

唐君 2009/10/30

• 按組網(wǎng)方式分：?jiǎn)喂濣c(diǎn)全包圍測試、多個(gè)網(wǎng)元互通測試、端到端系統測試


• 按測試的功能分：C4匯接局功能測試，C5本地端局功能測試


• 按測試指標分：峰值壓力測試，最大同時(shí)會(huì )話(huà)能力測試，穩定性測試，長(cháng)時(shí)間通話(huà)測試，過(guò)載保護測試，CDR準確性測試。

圖：軟交換全包圍示意圖

　　2.2 多個(gè)網(wǎng)元互通測試

　　這種測試一般用于在一定的、可控的環(huán)境內，對由多個(gè)節點(diǎn)組成的有限系統做性能測試，用于發(fā)現各個(gè)網(wǎng)元之間的互通問(wèn)題，確定在互操作過(guò)程中是否有新的性能問(wèn)題引入。

　　例如，運營(yíng)商在部署VoIP網(wǎng)絡(luò )時(shí)，有可能會(huì )采用A廠(chǎng)家的軟交換和B廠(chǎng)家的接入網(wǎng)關(guān)設備，如何確認這兩家的設備在一起互通時(shí)沒(méi)有性能上的問(wèn)題？這時(shí)可以采用儀表仿真接入網(wǎng)關(guān)下面的模擬線(xiàn)終端，往網(wǎng)關(guān)和軟交換側發(fā)起呼叫，再由軟交換將呼叫路由回網(wǎng)關(guān)再到終端。通過(guò)這種方式，由儀表發(fā)起成千上萬(wàn)的呼叫經(jīng)過(guò)接入網(wǎng)關(guān)和軟交換，可以有效地驗證這兩種設備在互通的時(shí)候有沒(méi)有性能和穩定性問(wèn)題。

　　2.3 端到端系統測試

　　端到端系統測試一般用于對一個(gè)完整的系統進(jìn)行功能及性能驗證，或針對運營(yíng)網(wǎng)絡(luò )的分布式測試。如圖2所示，一般將儀表部署于系統或網(wǎng)絡(luò )中的不同分支節點(diǎn)，仿真系統中涉及的各種不同終端，然后不同終端之間發(fā)起大量的呼叫進(jìn)行測試。通過(guò)這種方式，不僅可以驗證系統性能，甚至可以對網(wǎng)絡(luò )端到端的時(shí)延、網(wǎng)絡(luò )傳輸質(zhì)量進(jìn)行測試。

圖：端到端系統測試示意圖

　　2.4 C4匯接局功能測試

　　軟交換作為NGN網(wǎng)絡(luò )中的控制設備，既有匯接局的功能，也有做本地端局的功能。當軟交換作為匯接局使用時(shí)，一般是用于匯接PSTN或者長(cháng)途過(guò)來(lái)的語(yǔ)音話(huà)務(wù)，或者用于匯接其他局過(guò)來(lái)的話(huà)務(wù)，因此測試匯接局功能時(shí)，有以下幾種組網(wǎng)方式：

　　通過(guò)儀表的E1/STM-1接口仿真PSTN端局，通過(guò)傳統的No.7信令發(fā)起從PSTN往VoIP側的語(yǔ)音呼叫（見(jiàn)圖3）。

圖：仿真PSTN端局測試軟交換C4功能

　　通過(guò)儀表的IP接口仿真信令網(wǎng)關(guān)+中繼媒體網(wǎng)關(guān)，通過(guò)Sigtran協(xié)議發(fā)起從PSTN往VoIP網(wǎng)絡(luò )的語(yǔ)音呼叫（見(jiàn)圖4）。

圖：仿真SG+TG測試軟交換C4功能

　　通過(guò)儀表仿真另外一個(gè)軟交換實(shí)現的匯接局，通過(guò)sip-T/BICC協(xié)議發(fā)起從一個(gè)匯接局到另外一個(gè)匯接局的語(yǔ)音呼叫。

　　這3種方案中，第1種方案在測試軟交換的同時(shí)，可以驗證SG和TG的性能。而第2和第3種方案，因為直接通過(guò)IP接口仿真流量，可以實(shí)現非常高的性能，另外可以省去大量的E1或者STM-1線(xiàn)路連接的麻煩。

　　2.5 C5本地端局功能測試

　　當軟交換作為NGN網(wǎng)絡(luò )中的本地端局使用時(shí)，一般用于控制終端用戶(hù)的話(huà)務(wù)接續，并提供各種補充業(yè)務(wù)。因此，測試端局功能時(shí)，需要儀表通過(guò)模擬接入網(wǎng)關(guān)下的用戶(hù)或者IP終端用戶(hù)，實(shí)現本地話(huà)務(wù)的仿真。圖5所示，在實(shí)際測試時(shí)，可以根據情況，配置基于SIP，H.323，Megaco或者M(jìn)GCP各種協(xié)議的終端設備，實(shí)現同種協(xié)議終端之間或者不同協(xié)議之間大話(huà)務(wù)量的呼叫測試。

圖：仿真IP終端測試軟交換C5功能

　　2.6 峰值壓力測試

　　峰值壓力測試一般用于驗證被測設備在系統最高負荷的時(shí)候每秒能夠處理呼叫的能力，往往通過(guò)BHCA或CPS兩種指標來(lái)考察被測設備，即系統每小時(shí)或每秒處理呼叫的個(gè)數。實(shí)際測試時(shí)，一般通過(guò)儀表每秒鐘產(chǎn)生一定的呼叫量來(lái)精確驗證系統能力，通過(guò)更改呼叫保持時(shí)間和呼叫間隔時(shí)間來(lái)調整壓力，測試時(shí)間一般超過(guò)1h，甚至達到24h或48h；呼損不能超過(guò)萬(wàn)分之一。

　　2.7 最大同時(shí)會(huì )話(huà)能力測試

　　最大同時(shí)會(huì )話(huà)能力測試一般用于測試被測設備在某一個(gè)特定時(shí)間能夠同時(shí)保持的會(huì )話(huà)數目。相對于BHCA和CPS，最大會(huì )話(huà)保持數也是一項重要的指標。這種測試一般通過(guò)儀表仿真一定數目的呼叫，然后將呼叫保持時(shí)間設置的足夠長(cháng)，觀(guān)察在一定的時(shí)間段內，這些同時(shí)保持的話(huà)務(wù)有沒(méi)有掉話(huà)、異常中斷等各種情況。體現在呼損數值上，不能超過(guò)萬(wàn)分之一。

　　2.8 穩定性測試

　　穩定性測試一般用于驗證系統長(cháng)時(shí)間穩定運行，無(wú)故障處理話(huà)務(wù)的能力。一般通過(guò)儀表仿真占系統一定負荷的話(huà)務(wù)量(如系統最大能處理CPS的80%)，然后將每個(gè)呼叫的保持時(shí)間設置為現網(wǎng)平均呼叫保持時(shí)間（如2~3min），要求系統穩定運行至少24h，有時(shí)甚至超過(guò)48h以上，呼損率不能超過(guò)萬(wàn)分之一。

　　2.9 長(cháng)時(shí)間通話(huà)測試

　　長(cháng)時(shí)間通話(huà)測試一般用于驗證系統處理超長(cháng)時(shí)間通話(huà)的能力。這類(lèi)測試一般不要求很高的性能，往往使用儀表仿真幾十路的語(yǔ)音呼叫，將每一路的呼叫保持時(shí)間設置為至少24h以上，觀(guān)察測試過(guò)程中有無(wú)掉話(huà)、異常中斷、語(yǔ)音異常等現象。另外，還會(huì )觀(guān)察軟交換對于這種超長(cháng)話(huà)單產(chǎn)生的精確程度、有無(wú)話(huà)單丟失、時(shí)長(cháng)計費是否準確等現象。

　　2.10 過(guò)載保護測試

　　軟交換一般都具有過(guò)載保護功能，當話(huà)務(wù)量超過(guò)最大負荷或者系統CPU負荷已經(jīng)到達100％時(shí)，主動(dòng)拒絕后續的呼叫，避免過(guò)量的呼叫占用系統資源造成系統癱瘓。過(guò)載保護測試用于驗證軟交換系統遇到突發(fā)話(huà)務(wù)流量超過(guò)系統最大負荷時(shí)，有效控制話(huà)務(wù)，避免系統癱瘓的能力。這類(lèi)測試一般通過(guò)儀表逐級、逐量地仿真系統話(huà)務(wù)負荷，例如分別仿真占系統80%，100%，120%的話(huà)務(wù)量，要求系統在80%，100%負荷的時(shí)候呼損率不應超過(guò)萬(wàn)分之一，在120％話(huà)務(wù)量的時(shí)候，可以允許有大量的呼損，但是每秒鐘成功接續的呼叫數應該維持在系統可以處理的最大CPS左右，另外不能有系統癱瘓、板卡重啟、消息沒(méi)有響應等現象發(fā)生。

　　2.11 CDR準確性測試

　　CDR準確性測試用于驗證軟交換系統在處理大量呼叫的同時(shí)，生成的話(huà)單的準確性。一般通過(guò)儀表仿真大量的呼叫，維持一段時(shí)間（例如幾個(gè)小時(shí)以上）。然后在測試結束后，對比儀表統計給出的話(huà)單總數和軟交換系統給出的話(huà)單總數，檢查軟交換有無(wú)掉話(huà)單的現象。一般要求話(huà)單差錯率不能超過(guò)萬(wàn)分之一。

3.關(guān)鍵參數統計及性能測試結果分析

　　軟交換設備因為其接口多、協(xié)議豐富、性能高等原因，成為NGN測試領(lǐng)域中最為復雜的一個(gè)被測設備，因此測試涉及的統計指標也多種多樣。如何從復雜的測試數據中，過(guò)濾觀(guān)察關(guān)鍵的測試參數、有效地分析性能測試結果的好壞、檢查出系統存在的性能瓶頸等，將是本節中我們將要探討的內容。

　　（1）BHCA/CPS/呼損率等關(guān)鍵指標的統計與分析

　　在軟交換性能測試中，BHCA/CPS與呼損率是兩個(gè)很重要的相互關(guān)聯(lián)的指標。我們進(jìn)行大量的測試就是為了找出在沒(méi)有呼損或者呼損率小于規定值(如萬(wàn)分之一)的時(shí)候系統最大能支持的BHCA/CPS。一般使用2分法去精確查找出系統的無(wú)故障平衡點(diǎn)。這時(shí)候如果加上軟交換系統的CPU和內存占有率的觀(guān)察，則可以幫助測試人員更加方便地判斷系統負荷是否已經(jīng)到了瓶頸。一般隨著(zhù)儀表產(chǎn)生的BHCA/CPS的逐漸增高，系統在接近性能瓶頸的時(shí)候，往往伴隨著(zhù)CPU占有率或者內存占有率的突然陡增，并接近最大值；如果這個(gè)時(shí)候呼損大量增加，則可以很確定地判斷是由于系統負荷到了瓶頸造成大量呼損而并不是由于網(wǎng)絡(luò )等其他原因。

　　（2）信令時(shí)延統計對于性能測試的重要性

　　信令時(shí)延是考察軟交換系統對于信令消息處理快慢程度的一項指標，在查找系統無(wú)故障平衡點(diǎn)的時(shí)候，該指標的統計也是非常重要的一項考察內容。對于VoIP信令來(lái)講，信令時(shí)延主要包括Response Time，Post Dial Delay，Call Setup Time，Tear Down Time幾項具體的指標。 　　

• Response Time

• Post Dial Delay

• Call Setup Time

• Tear Down Time

圖：CPS和Post Dial Delay關(guān)系示意圖

　　從這個(gè)例子我們也可以看到，綜合考察各項重要指標對于性能測試分析的重要性。

　　（3）故障定位分析

　　當軟交換測試碰到故障（如大量異常呼損、消息沒(méi)有響應等問(wèn)題）時(shí)，我們需要有效的手段來(lái)定位分析原因，究竟是軟交換設備工作異常，還是承載網(wǎng)絡(luò )不穩定造成消息丟失？這種情況下，我們可以采取幾種輔助定位的手段來(lái)做進(jìn)一步的分析。

• 通過(guò)修改呼叫模型來(lái)分析故障原因

• 通過(guò)儀表提供的網(wǎng)絡(luò )層參數的統計來(lái)觀(guān)察網(wǎng)絡(luò )情況的好壞

圖：Abacus儀表提供的One Way Delay VS time統計圖

• 利用儀表的抓包監控功能分析信令流程判斷故障原因

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