CN102905300B - 基于网络数据的lte仿真测试流程自动生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于网络数据的LTE仿真测试流程自动生成方法。该方法包括步骤：截取网络上真实设备间的通信数据，并从中过滤出一对设备间为完成一次业务流程（如：注册，短信，通话等）所传送的数据；生成消息模板；生成包含接收消息和发送消息操作的测试流程；用户在第三步所生成的测试流程的基础上，进一步做手工调整，形成可用于检查被测设备关键参数或指标的完整的测试流程。根据本发明所描述的测试流程生成方法，可以实现编写测试流程的自动化，并且可以大大提高测试工作的速度。

Description

基于网络数据的LTE仿真测试流程自动生成方法

技术领域

本发明属于LTE通信网络协议测试技术应用领域。

背景技术

LTE即Long Term Evolution（长期演进）的缩写。是一种无线通信领域的高速数据传输技术标准，由3GPP组织推动标准化进程。在电信网的空中接口采用OFDMA，MIMO等技术，在核心网采用改进的架构设计，以满足上下行数据高速传输的需要。

作为3G（Third Generation）的演进技术，LTE不仅可以提供更高的数据速率和容量、更大的覆盖范围，还可以降低业务的延迟以及系统的运营成本，有利于运营商推出更多实时性、高速率业务，从而吸引更多的高端用户。而相对于UMTS系统，LTE系统的网络结构和协议也发生了很大的变化，LTE网络结构示意图如图1所示。

其中，eNodeB提供系统的空中接口，执行LTE的无线资源管理功能，包括：无线承载控制，无线接入控制，不同用户的上下行无线资源调度。

MME提供对用户的移动性管理功能。包括：初始接入和切换时为用户选择Serving Gateway，处理跟踪区更新，寻呼，激活和去激活承载，鉴权功能等。

Serving Gateway提供对用户面数据的传输，充当用户切换过程中在核心网中的锚点等等。

eNodeB之间是X2接口，使用X2AP协议，GTP-U协议。

eNodeB–MME之间是S1-MME接口，使用S1AP协议。

eNodeB-Serving Gateway之间是S1-U接口，使用GTP-U协议。

按照协议规定，使用特定的硬件和软件配置，模仿网络中的一个或多个设备，与目标设备进行收发消息的互操作。从而验证目标设备是否满足网络协议的规定。这就是仿真测试。

测试流程通常是一个描述了测试系统运行过程的文件。该文件规定了在测试目标网络设备的过程中，作为测试方的软件所做的处理，例如：收发消息，保存变量，启动定时器等。测试流程应该与目标设备的处理过程一一对应，比如：目标设备包括一个发送消息A的动作，测试流程应包括一个接收消息A的处理。

LTE系统的无线接入部分由增强节点B（Enhanced Node B）一种节点组成,核心网部分主要由移动管理实体（Mobility Management Entity，MME）、S-GW（ServingGateway）实体、分组数据网络网关（Packet DataNetwork Gateway，PDNGateway）实体及策略与计费规则功能（Policy andCharging Rules Function，PCRF）实体等组成，归属用户服务器（HomeSubscriber Server，HSS）为所有移动网络的共享实体。本发明的技术方案涉及到的其它接口和协议如以下所述：

S1-MME接口，eNodeB实体和MME实体之间的接口，该接口上传输的是S1接口应用部分协议（S1-interface Application Part protocol，S1AP）协议，并在S1AP消息中会嵌套传输非接入层（Non-Access-Stratum，NAS）协议消息。

S10接口，为MME实体之间的接口，在该接口上传输的是GTP控制协议版本2（GTP Control Plane version2，GTPv2-C）协议消息。

S6a接口，为MME实体与HSS实体之间的接口，该接口上传输的是Diameter协议消息。

在LTE网络系统中，UE和MME实体之间的非接入层协议NAS的主要功能是实现UE的移动性管理，会话管理以及安全控制，因此在监测分析LTE网络协议的技术应用中，对NAS协议的监测分析是至关重要的。但是在LTE网络中，UE和MME实体之间经过安全控制、启动加密保护后，NAS消息会被加密传输，如果对监测到的NAS消息不进行解密，LTE协议监测分析系统是无法实现对NAS消息的正确解码和分析的，所以本发明的主要目的是：在不改动LTE网络部署及配置的情况下，从相关的网络接口捕获监测消息，提取相关信息，在LTE网络协议监测分析系统中实现对捕获到的NAS消息进行解密，使监测系统对NAS协议正确解码和分析。

在入网测试阶段，为测试LTE网络中的设备，通常要求用仪表模仿LTE网络中的某个设备的行为，使用规定的协议，与其它真实的网络设备间发送和接收消息。在这个过程中，通过观察仪表的记录，以及仪表对协议消息字段，协议交互流程的智能判断来检查LTE网络设备是否符合协议的规定。

为实现仿真LTE网络中的设备，现场测试工程师要根据不同的设备的处理方式，相应的编写测试流程。测试流程中应描述出发送和接收消息的内容，次序，给出判断消息收发流程，消息字段取值是否正确的判断标准。

编写测试流程的方式是根据协议规范，先写出流程中使用的消息模板，为每个消息模板添加或删除字段，为各消息字段赋值。然后写出流程中使用不同消息模板发送消息的动作，或接收消息的状态转移。最后在测试流程中表示出判断流程是否正确的标准。所有上述操作都是测试人员在对照协议规范文本的基础上，一步一步手工写成的。

现有技术方案有如下三个缺陷：

第一，在运营商入网测试，对设备进行异常测试，功能测试之后所进行的一致性测试等场景下，手工编写测试流程的工作显得繁琐并且容易出错。在上述环境下，测试现场往往要求由仪表变换模拟不同的设备，替换网络中某个真实设备，通过改写仪表中的测试流程，以检验其它设备是否符合协议规定。如果手工编写测试流程，则要求现场测试工程师一步一步的对照现场设备间交互的数据，编写测试流程，为流程中交互的消息的所有字段填写符合现场环境和特定厂家设备要求的值。仪表每更换一个设备角色，工程师就要重写测试流程，重填消息字段，是一项十分繁琐的工作。在业务流程复杂，消息字段繁多的场景下，容易产生编写错误。

第二，耗费了大量时间在适配特定厂家的设备上。由于协议规范的弹性，不同设备厂家在协议消息的某些字段上处理并不相同，工程师在现场编写测试流程时，要根据不同设备厂家的要求，手工修改对应字段以确保仪表能够和设备连通。这部分工作量往往与实际的测试目的无关，但又是必须的，因为只有在与设备连通的基础上，才能进行后续的测试。

第三，浪费了大量的时间在与测试目标无关的协议细节上。通常一次测试只针对协议的几个消息字段进行检验，而为了确保仪表和设备的连通以及业务流程的完备。现场测试人员往往要考虑并填写一次业务流程中涉及的消息的所有字段。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提出了一种基于网络数据的LTE仿真测试流程自动生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，截取网络上真实设备间的通信数据，并从中过滤出一对设备间为完成一次业务流程所传送的数据；

第二步，生成消息模板；

第三步，生成包含接收消息和发送消息操作的测试流程；

第四步，用户在第三步所生成的测试流程的基础上，进一步做手工调整，形成可用于检查被测设备关键参数或指标的完整的测试流程。

根据本发明的一个方面，第一步中的业务流程包含：注册、短信、通话等操作。

根据本发明的一个方面，第四步中的手工调整可以是，设置消息发送和接收的承载层协议资源，使用哪个TCP连接，SCTP偶联，或者测试需要的敏感消息字段检查。

根据本发明的一个方面，生成消息模板的方法是：根据用户指定的协议类型，选择对应的协议描述文件和解码器解码，在解码的过程中生成一个消息的所有字段，在计算机内存中创建出相应的树形数据结构。

根据本发明的一个方面，生成消息模板的方法包括：

在解码并生成每个消息字段的过程中，将消息模板中定义的消息字段的值设置为原始数据中的值。

根据本发明的一个方面，生成消息模板包括如下具体步骤：

502：开始；

504：读取协议配置；

506：解析协议描述文件；

508：选择解码器；

510：对原始数据进行解码；

512：参照协议描述文件，生成消息字段；

514：判断是否对原始数据解码完毕；

516：若未完成对原始数据解码，则转到对原始数据解码步骤；

518：若已实现对原始数据解码，则输出消息模板；

520：参照原始数据，修改消息模板中各个消息字段的取值；

524：结束。

根据本发明的一个方面，生成包含接收消息和发送消息操作的测试流程的方法是：首先，用户输入测试流程的生成类型，即模仿主叫设备的测试流程还是模仿被叫设备的测试流程；然后，根据上一步生成的消息模板和要生成的测试流程的主被叫类型，连续创建测试流程中接收消息的操作和发送消息的操作。

根据本发明的一个方面，生成包含接收消息和发送消息操作的测试流程包括如下具体步骤：

602：开始；

604：读取要生成的测试流程类型，即模仿主叫设备的测试流程还是模仿被叫设备的测试流程；

606：按照时间顺序读取一个消息模板；

608：检查生成的测试流程类型；

609：若生成的测试流程类型是主叫设备的测试流程，则检查消息的发送方向；

611：若消息的发送方向是主叫发往被叫，则创建发送消息的操作；

613：若消息的发送方向是被叫发往主叫，则创建接收消息的操作；

610：若生成的测试流程类型是被叫设备的测试流程，则检查消息的发送方向；

612：若消息的发送方向是主叫发往被叫，则创建接收消息的操作；

614：若消息的发送方向是被叫发往主叫，则创建发送消息的操作；

上述创建发送/接收消息（611-614）的操作完成后，则

616：将新创建的操作写入测试流程中；

618：判断是否还有未处理的消息模板，如有，则转到步骤606；

若没有未处理的消息模板，则结束。

使用这种自动化生成测试流程的方法，能够避开工程师手工逐步编写测试流程的繁琐劳动，大大加快现场测试工作的速度。

通过自动化的方式生成测试流程，减少了人为操作造成错误的可能性，在测试流程复杂，消息参数繁多的场合，提高了一次编写测试流程的准确性。

所生成的测试流程中，各个消息的字段均已自动填好值，且取值是符合现场环境及特定设备厂家要求的。测试工程师只需要将测试流程中与测试目标相关的几个消息字段修改即可立即进行后续测试。不必再耗费精力在其它与本次测试目标无关的消息字段上。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明：

附图1所示为LTE网络结构图；

附图2所示为测试流程自动生成方法详细处理过程示意图；

附图3所示为过滤后的原始数据；

附图4所示为消息模板示意图；

附图5所示为创建消息模板的方法流程图；

附图6所示为生成包含接收消息和发送消息操作的简单测试流程图；

附图7所示为测试流程的收发消息操作图；

附图8所示为测试流程的典型示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种方法，能够让用户在测试现场，根据网络上真实设备间的通信数据自动生成仿真测试流程。生成的测试流程分为主叫测试流程和被叫测试流程2种，分别模拟通信过程中主叫侧和被叫侧的设备行为。在随后的测试场景中，如果要测试被叫设备，就使用主叫测试流程与之交互；如果要测试主叫设备，就使用被叫测试流程与之交互。

使用这种自动化生成测试流程的方法，能够避开工程师手工逐步编写测试流程的繁琐劳动，大大加快现场测试工作的速度。所生成的测试流程中，各个消息的字段均已自动填好值，且取值是符合现场环境及特定设备厂家要求的。测试工程师只需要将测试流程中与测试目标相关的几个消息字段修改即可立即进行后续测试。不必耗费精力在其它与本次测试目标无关的消息字段上。

根据本发明的一个方面，用户通过网络抓包工具，将主被叫设备间的通信数据截获，从中过滤出一次业务流程所交互的所有协议消息，然后把这些协议消息，及要生成的测试流程类型（主叫/被叫）都导入到程序中，程序就会据此自动生成一个测试流程文件。如图2所示。

本发明实施例的具体处理步骤如下：

第一步，截取网络上真实设备间的通信数据，并从中过滤出一对设备间为完成一次业务流程（如：注册，短信，通话等）所传送的数据。过滤后的原始数据如图3所示。

第二步，生成消息模板。消息模板是测试流程中的重要组成部分，因为测试流程通常会使用消息模板描述发送和接收消息的内容。消息模板一般是树形结构，它以结构化的方式存储一条协议消息的名称，每个消息包含多个消息字段，消息字段间的层级关系，以及每个消息字段包含字段标识和字段值。其抽象表示形式如图4所示：每个消息由多个消息字段组成，每个消息字段包括字段标识和字段值。

创建消息模板的方法是：根据用户指定的协议类型，选择对应的协议描述文件和解码器解码，在解码的过程中生成一个消息的所有字段，在计算机内存中创建出如图4所示的树形数据结构。同时，在解码并生成每个消息字段的过程中，要将消息模板中定义的消息字段的值设置为原始数据中的值。如图5所示。具体包括如下步骤：

502：开始；

504：读取协议配置；

506：解析协议描述文件；

508：选择解码器；

510：对原始数据进行解码；

512：参照协议描述文件，生成消息字段；

514：判断是否对原始数据解码完毕；

516：若未完成对原始数据解码，则转到对原始数据解码步骤；

518：若已实现对原始数据解码，则输出消息模板；

520：参照原始数据，修改消息模板中各个消息字段的取值；

524：结束。

第三步，生成包含接收消息和发送消息操作的测试流程。具体方法是：首先，用户输入测试流程的生成类型，即模仿主叫设备的测试流程还是模仿被叫设备的测试流程。然后，根据上一步生成的消息模板和要生成的测试流程的主被叫类型，连续创建测试流程中接收消息的操作和发送消息的操作。这里要注意的是，同一个消息模板，如果用户要生成的测试流程类型不同，消息模板会出现在完全相反的操作中。比如：如果消息模板A在主叫测试流程中被发送消息的操作所使用，那么它必定在被叫测试流程中被接收消息的操作所使用。在这一步实现的操作流程如图6所示。具体包括如下步骤：

602：开始；

604：读取要生成测试流程类型，即模仿主叫设备的测试流程还是模仿被叫设备的测试流程；

606：按照时间顺序读取一个消息模板；

608：检查生成的测试流程类型；

609：若生成的测试流程类型是主叫设备的测试流程，则检查消息的发送方向；

611：若消息的发送方向是主叫发往被叫，则创建发送消息的操作；

613：若消息的发送方向是被叫发往主叫，则创建接收消息的操作；

610：若生成的测试流程类型是被叫设备的测试流程，则检查消息的发送方向；

612：若消息的发送方向是主叫发往被叫，则创建接收消息的操作；

614：若消息的发送方向是被叫发往主叫，则创建发送消息的操作；

上述创建发送/接收消息（611-614）的操作完成后，则

616：将新创建的操作写入测试流程中；

618：判断是否还有未处理的消息模板，如有，则转到步骤606；

若没有未处理的消息模板，则结束。

经过以上处理，能形成一个测试流程的主体，包含基本的收发消息操作，其表现形式如图7所示。包括如下操作流程：

702：开始；

704：发送消息A；

706：接收消息B；

708：发送消息C；

710：接收消息D；

712：结束。

自动生成的测试流程已经包含了主叫和被叫设备间的交互消息，先后顺序和流程，而且所有消息字段已经根据现场环境赋值。

第四步，用户在此基础上，进一步做手工调整，如设置消息发送和接收的承载层协议资源（如使用哪个TCP连接，SCTP偶联等），测试需要的敏感消息字段检查等，形成可用于检查被测设备关键参数或指标的完整的测试流程。一个典型的测试流程如图8所示，包括如下操作流程：

802：开始；

804：配置TCP承载链路；

806：发送消息A；

808：接收消息B；

810：发送消息C；

812：接收消息D；

814：提取消息D中字段X的值；

若消息D中字段X的值不为0，则正确；

若消息D中字段X的值为0，则不正确。

本领域的技术人员应该理解，本发明的方法和装置可以采用硬件、软件、或硬件和软件相结合的方式，通过微处理器、数字信号处理器、现场可编程逻辑单元、或门阵列等各种方式实现。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例披露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种变动与修饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种基于网络数据的长期演进仿真测试流程自动生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，截取网络上真实设备间的通信数据，并从中过滤出一对设备间为完成一次业务流程所传送的数据，所述业务流程包含注册、短信、通话操作；

第二步，生成消息模板；其中，所述消息模板为树形结构，以结构化的方式存储一条协议消息的名称、每个消息包含的多个消息字段、消息字段间的层级关系，以及每个消息字段包含字段标识和字段值；生成消息模板的方法是：根据用户指定的协议类型，选择对应的协议描述文件和解码器解码，在解码的过程中生成一个消息的所有字段，在计算机内存中创建出相应的树形数据结构；

第三步，生成包含接收消息和发送消息操作的测试流程；

第四步，用户在第三步所生成的测试流程的基础上，进一步做手工调整，形成可用于检查被测设备关键参数或指标的完整的测试流程，其中所述手工调整可以是，设置消息发送和接收的承载层协议资源，设置使用哪个传输控制协议连接，流控制传送协议偶联，或者测试需要的敏感消息字段检查。

2.如权利要求1中的方法，其特征在于，生成消息模板的方法包括：

在解码并生成每个消息字段的过程中，将消息模板中定义的消息字段的值设置为原始数据中的值。

3.如权利要求1的方法，其特征在于，生成消息模板包括如下具体步骤：

502：开始；

504：读取协议配置；

506：解析协议描述文件；

508：选择解码器；

510：对原始数据进行解码；

512：参照协议描述文件，生成消息字段；

514：判断是否对原始数据解码完毕；

516：若未完成对原始数据解码，则转到对原始数据解码步骤；

518：若已实现对原始数据解码，则输出消息模板；

520：参照原始数据，修改消息模板中各个消息字段的取值；

524：结束。

4.如权利要求1的方法，其特征在于，生成包含接收消息和发送消息操作的测试流程的方法是：

首先，用户输入测试流程的生成类型，以确定所述测试流程的生成类型是模仿主叫设备的测试流程还是模仿被叫设备的测试流程；

然后，根据上一步生成的消息模板和要生成的测试流程的主被叫类型，连续创建测试流程中接收消息的操作和发送消息的操作。

5.如权利要求1的方法，其特征在于，生成包含接收消息和发送消息操作的测试流程包括如下具体步骤：

602：开始；

604：读取要生成的测试流程类型，以确定所述生成的测试流程类型是模仿主叫设备的测试流程还是模仿被叫设备的测试流程；

606：按照时间顺序读取一个消息模板；

608：检查生成的测试流程类型；

609：若生成的测试流程类型是主叫设备的测试流程，则检查消息的发送方向；

611：若消息的发送方向是主叫发往被叫，则创建发送消息的操作；

613：若消息的发送方向是被叫发往主叫，则创建接收消息的操作；

610：若生成的测试流程类型是被叫设备的测试流程，则检查消息的发送方向；

612：若消息的发送方向是主叫发往被叫，则创建接收消息的操作；

614：若消息的发送方向是被叫发往主叫，则创建发送消息的操作；

上述创建发送/接收消息的操作完成后，则

616：将新创建的操作写入测试流程中；

618：判断是否还有未处理的消息模板，如有，则转到步骤606；

若没有未处理的消息模板，则结束。