CN107820269B - 一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法 - Google Patents

一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法，以软件方式模拟核心网网元与国际签约运营商互通，其中：A）2G/3G网络中，模拟SGSN网元，通过GP接口与国外GGSN互通；B）4G网络中，模拟SGW网元，通过S8接口与国外PGW互通，GP和S8接口都使用GTP（GPRS Tunnelling Protocol）协议作为控制面和用户面数据的承载，在控制平面上，GTP规定了隧道控制和管理协议（GTP‑C）,在用户平面上，GTP利用隧道机制（GTP‑U）提供承载用户数据包的业务。本发明通过GTP ECHO创新性手段引入，对网络设备的测量方法既克服了ICMP协议无法到达远端的问题，又同时避免了业务层协议仿真测试所需消耗的大量测试国际结算费用，实现了稳定、可信、无费用的测试方案。

Description

一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法
技术领域
本发明涉及网络连通性测试技术领域，特别涉及一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法。
背景技术
随着我国经济和网络的发展，中国电信运营商已与全世界数百个国家和电信运营公司开通了国际漫游业务，其中包括2/3/4G数据业务的互通，使用户能够在全球范围内无缝漫游。国际漫游市场已经成为国内运营商“兵家必争之地”，国际漫游网络质量及服务水平是运营商竞争实力的体现，由于各国移动运营商网络情况各异，数目众多的不同设备不断入网，国际漫游网络的连通性成为国际漫游质量的重要指标。
在国际漫游来访场景下，国内运营商网络必须保障与国际漫游签约运营商网络之间的连通性(涉及到国内运营商核心网、IP承载网、国际漫游出口、国际漫游转接率商网络以及国外漫游签约运营商网络)，国际用户才能正常使用2/3/4G数据业务，对国际漫游网络互联进行连通性测试是一个重要的网络维护工作。
目前国际漫游网络互联进行连通性测试主要采用人工拨测的方法，网络维护人员使用安装有国际测试卡的测试手机，定期进行上网、下载等数据业务拨测，根据业务拨测结果的正常与否，人工判断网络互联的畅通性。这种人工测试验证方法存在如下缺点：
1、测试耗时长，效率低：人工拨测验证投入的人力多，测试耗时长，效率低下；
2、测试需要消耗国际结算费用：使用国际测试卡进行业务拨测，每次测试都会产生国际结算费用，如果周期性常规测试，费用消耗比较大；
3、准确性不足：人工测试方式容易受测试手机型号、无线信号强弱、测试位置等因素影响，准确性不足；
4、不具备深层次分析能力：人工测试只能测试拨测是否成功，当测试失败时无法进一步数据钻取和深层次分析，对故障原因和隐性问题难以判断。因此，发明一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法，以软件方式模拟核心网网元与国际签约运营商互通，其中：
A)2G/3G网络中，模拟SGSN网元，通过GP接口与国外GGSN互通；
B)4G网络中，模拟SGW网元，通过S8接口与国外PGW互通，GP和S8接口都使用GTP(GPRSTunnellingProtocol)协议作为控制面和用户面数据的承载，在控制平面上，GTP规定了隧道控制和管理协议(GTP-C),在用户平面上，GTP利用隧道机制(GTP-U)提供承载用户数据包的业务。GTP消息包括隧道管理消息、路径管理消息等，其中路径管理消息有回应请求(EchoRequest)消息和回应响应(EchoResponse)消息，回应响应消息是回应请求消息的响应，网元应准备在任何时刻接收回应请求，并用回应响应应答，根据模拟SGSN/SGW，周期性发送回应请求，通过国际运营商GGSN/PGW设备的EchoResponse消息回应情况，探查GTP链路的路径状态，从而判断国际漫游网络的连通性，其特征在于，该测试方法包括：
1)多接口IP接入：根据网络环境，IP承载网物理接入，以SGSN或SGW接入2/3/4G核心网；
2)网络功能虚拟：通过软件方式虚拟网络功能，模拟SGSN、SGW网元，在此基础上，实现GP、S8接口协议栈，从而进行连通性测试；
该测试步骤具体如下：
第一步，软件方式实现GTP接口协议族，通过IP承载网接入核心网，实现仿真SGSN/SGW的功能；
第二步，IP承载网发布仿真SGSN/SGW的路由信息，通过国际漫游关口与国际漫游转接商网络进行路由互通；
第三步，国际漫游转接商网络与国际运营商的网络互通，实现仿真SGSN/SGW与国际运营商网络GGSN/PGW设备的路由互通；
第四步，仿真SGSN/SGW与所有国际签约运营商GGSN/PGW设备主动建立GTP-C信令链路互通，采用遍历的方式，分钟级的粒度，仿真SGSN/SGW设备向国外GGSN/PGW设备发出EchoRequest信令消息，通过国际运营商GGSN/PGW设备的EchoResponse消息情况，探查GTP链路的连通性；
该测试方法具体判断依据如下：
a)仿真SGSN/SGW收到国际运营商GGSN/PGW设备EchoResponse，证明该GGSN/PGW设备对应的国际漫游网络连通性正常；
b)仿真SGSN/SGW在响应定时器超时后，未收到国际运营商GGSN/PGW设备EchoResponse，再次发出4次EchoRequest消息，其中任意收到一个EchoResponse消息，均证明国际漫游网络连通性正常；
c)仿真SGSN/SGW连续发出5次EchoRequest消息，在超时定时器超时的情况下，未收到国际运营商GGSN/PGW设备EchoResponse，判断国际漫游网络连通性故障。
优选的，所述该测试方法的系统构架包括模拟层、处理层和应用层。
优选的，所述模拟层模拟SGSN、SGW网元，仿真GP和S8接口协议栈，对GGSN、PGW的链路进行管理。
优选的，所述处理层对测试任务进行调度管理，对测试数据进行汇聚、数据关联，为应用层呈现提供支撑。
优选的，所述叠放盒的内壁上设置有海绵垫，所述叠放盒内壁的一侧安装有滑轮。
优选的，所述应用层提供人机界面呈现，用户通过界面操作进行互通网元以及测试任务配置，对测试结果进行统计查询，并提供定制化数据输出。
优选的，所述模拟层包括网络链路、业务承载和信令协议。
优选的，所述处理层包括数据汇聚、数据关联分析、数据输送管理、链路管理、资源管理、拨测管理和故障标准化。
优选的，所述应用层包括网元配置、任务配置、测试呈现和测试输出。
本发明的技术效果和优点：
1.提高了网络维护人员工作效率，对于国际漫游网络的连通性测试验证工作，通过软件自动进行，解决了以前靠人工拨测验证的传统手段限制，由此节约了大量的工作时间，维护人员可以将节约下来的工作时间安排在网络安全检查和整改等更具备价值的地方，对网络核心网维护人员素质的提高以及网络质量的不断提升具有相当大的促进作用；
2.通过GTPECHO创新性手段引入，对网络设备的测量方法既克服了ICMP协议无法到达远端的问题，又同时避免了业务层协议仿真测试所需消耗的大量测试国际结算费用，实现了稳定、可信、无费用的测试方案。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的系统构架图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1所示的一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法，以软件方式模拟核心网网元与国际签约运营商互通，其中：
A)2G/3G网络中，模拟SGSN网元，通过GP接口与国外GGSN互通；
B)4G网络中，模拟SGW网元，通过S8接口与国外PGW互通，GP和S8接口都使用GTP(GPRSTunnellingProtocol)协议作为控制面和用户面数据的承载，在控制平面上，GTP规定了隧道控制和管理协议(GTP-C),在用户平面上，GTP利用隧道机制(GTP-U)提供承载用户数据包的业务。GTP消息包括隧道管理消息、路径管理消息等，其中路径管理消息有回应请求(EchoRequest)消息和回应响应(EchoResponse)消息，回应响应消息是回应请求消息的响应，网元应准备在任何时刻接收回应请求，并用回应响应应答，根据模拟SGSN/SGW，周期性发送回应请求，通过国际运营商GGSN/PGW设备的EchoResponse消息回应情况，探查GTP链路的路径状态，从而判断国际漫游网络的连通性，其特征在于，该测试方法包括：
1)多接口IP接入：根据网络环境，IP承载网物理接入，以SGSN或SGW接入2/3/4G核心网；
2)网络功能虚拟：通过软件方式虚拟网络功能，模拟SGSN、SGW网元，在此基础上，实现GP、S8接口协议栈，从而进行连通性测试；
该测试步骤具体如下：
第一步，软件方式实现GTP接口协议族，通过IP承载网接入核心网，实现仿真SGSN/SGW的功能；
第二步，IP承载网发布仿真SGSN/SGW的路由信息，通过国际漫游关口与国际漫游转接商网络进行路由互通；
第三步，国际漫游转接商网络与国际运营商的网络互通，实现仿真SGSN/SGW与国际运营商网络GGSN/PGW设备的路由互通；
第四步，仿真SGSN/SGW与所有国际签约运营商GGSN/PGW设备主动建立GTP-C信令链路互通，采用遍历的方式，分钟级的粒度，仿真SGSN/SGW设备向国外GGSN/PGW设备发出EchoRequest信令消息，通过国际运营商GGSN/PGW设备的EchoResponse消息情况，探查GTP链路的连通性；
该测试方法具体判断依据如下：
a)仿真SGSN/SGW收到国际运营商GGSN/PGW设备EchoResponse，证明该GGSN/PGW设备对应的国际漫游网络连通性正常；
b)仿真SGSN/SGW在响应定时器超时后，未收到国际运营商GGSN/PGW设备EchoResponse，再次发出4次EchoRequest消息，其中任意收到一个EchoResponse消息，均证明国际漫游网络连通性正常；
c)仿真SGSN/SGW连续发出5次EchoRequest消息，在超时定时器超时的情况下，未收到国际运营商GGSN/PGW设备EchoResponse，判断国际漫游网络连通性故障。
所述该检测方法的系统构架请参阅图2，包括模拟层、处理层和应用层。
所述该测试方法的系统构架包括模拟层、处理层和应用层。
所述模拟层模拟SGSN、SGW网元，仿真GP和S8接口协议栈，对GGSN、PGW的链路进行管理。
所述处理层对测试任务进行调度管理，对测试数据进行汇聚、数据关联，为应用层呈现提供支撑。
所述应用层提供人机界面呈现，用户通过界面操作进行互通网元以及测试任务配置，对测试结果进行统计查询，并提供定制化数据输出。
所述模拟层包括网络链路、业务承载和信令协议。
所述处理层包括数据汇聚、数据关联分析、数据输送管理、链路管理、资源管理、拨测管理和故障标准化。
所述应用层包括网元配置、任务配置、测试呈现和测试输出。
本发明的改进点主要在于：
1)软件模拟网元及通信协议：通过软件方式模拟SGSN、SGW网元，通过GP和S8接口协议栈，实现与国际漫游网络的链路连通性测试。
2)测试自定义：对测试相关信息可以自定义，包括测试对象、测试频度、测试属性等。
3)自动化测试：通过测试配置，自动进行连通性测试，测试方式包括周期性循环测试和立即性测试，测试过程中无需人工介入，测试结果比人工测试更加准确。
4)测试耗费低：通过链路层的测试，避免业务层测试带来的国际结算费用耗费。
5)信令辅助分析：对测试过程可以进行信令实时跟踪，对测试历史数据进行自动回溯分析，便于在发现异常时的故障分析、定位。
与现有的技术相比，本发明对于国际漫游网络的连通性测试验证工作，通过软件自动进行，解决了以前靠人工拨测验证的传统手段限制，由此节约了大量的工作时间，维护人员可以将节约下来的工作时间安排在网络安全检查和整改等更具备价值的地方，对网络核心网维护人员素质的提高以及网络质量的不断提升具有相当大的促进作用，提高了网络维护人员的工作效率，并且通过GTPECHO创新性手段引入，对网络设备的测量方法既克服了ICMP协议无法到达远端的问题，又同时避免了业务层协议仿真测试所需消耗的大量测试国际结算费用，实现了稳定、可信、无费用的测试方案。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法，以软件方式模拟核心网网元与国际签约运营商互通，其中：
A)2G/3G网络中，模拟SGSN网元，通过GP接口与国外GGSN互通；
B)4G网络中，模拟SGW网元，通过S8接口与国外PGW互通，GP和S8接口都使用GTP(GPRSTunnellingProtocol)协议作为控制面和用户面数据的承载，在控制平面上，GTP规定了隧道控制和管理协议(GTP-C),在用户平面上，GTP利用隧道机制(GTP-U)提供承载用户数据包的业务，GTP消息包括隧道管理消息、路径管理消息等，其中路径管理消息有回应请求(EchoRequest)消息和回应响应(EchoResponse)消息，回应响应消息是回应请求消息的响应，网元应准备在任何时刻接收回应请求，并用回应响应应答，根据模拟SGSN/SGW，周期性发送回应请求，通过国际运营商GGSN/PGW设备的EchoResponse消息回应情况，探查GTP链路的路径状态，从而判断国际漫游网络的连通性，其特征在于，该测试方法包括：
1)多接口IP接入：根据网络环境，IP承载网物理接入，以SGSN或SGW接入2/3/4G核心网；
2)网络功能虚拟：通过软件方式虚拟网络功能，模拟SGSN、SGW网元，在此基础上，实现GP、S8接口协议栈，从而进行连通性测试；
第一步，软件方式实现GTP接口协议族，通过IP承载网接入核心网，实现仿真SGSN/SGW的功能；
第二步，IP承载网发布仿真SGSN/SGW的路由信息，通过国际漫游关口与国际漫游转接商网络进行路由互通；
第三步，国际漫游转接商网络与国际运营商的网络互通，实现仿真SGSN/SGW与国际运营商网络GGSN/PGW设备的路由互通；
第四步，仿真SGSN/SGW与所有国际签约运营商GGSN/PGW设备主动建立GTP-C信令链路互通，采用遍历的方式，分钟级的粒度，仿真SGSN/SGW设备向国外GGSN/PGW设备发出EchoRequest信令消息，通过国际运营商GGSN/PGW设备的EchoResponse消息情况，探查GTP链路的连通性；
该测试方法具体判断依据如下：
a)仿真SGSN/SGW收到国际运营商GGSN/PGW设备EchoResponse，证明该GGSN/PGW设备对应的国际漫游网络连通性正常；
b)仿真SGSN/SGW在响应定时器超时后，未收到国际运营商GGSN/PGW设备EchoResponse，再次发出4次EchoRequest消息，其中任意收到一个EchoResponse消息，均证明国际漫游网络连通性正常；
c)仿真SGSN/SGW连续发出5次EchoRequest消息，在超时定时器超时的情况下，未收到国际运营商GGSN/PGW设备EchoResponse，判断国际漫游网络连通性故障。
2.根据权利要求1所述的一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法，其特征在于：所述该测试方法的系统构架包括模拟层、处理层和应用层。
3.根据权利要求2所述的一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法，其特征在于：所述模拟层模拟SGSN、SGW网元，仿真GP和S8接口协议栈，对GGSN、PGW的链路进行管理。
4.根据权利要求2所述的一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法，其特征在于：所述处理层对测试任务进行调度管理，对测试数据进行汇聚、数据关联，为应用层呈现提供支撑。
5.根据权利要求2所述的一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法，其特征在于：所述应用层提供人机界面呈现，用户通过界面操作进行互通网元以及测试任务配置，对测试结果进行统计查询，并提供定制化数据输出。
6.根据权利要求3所述的一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法，其特征在于：所述模拟层包括网络链路、业务承载和信令协议。
7.根据权利要求4所述的一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法，其特征在于：所述处理层包括数据汇聚、数据关联分析、数据输送管理、链路管理、资源管理、拨测管理和故障标准化。
8.根据权利要求5所述的一种基于软件仿真的国际漫游网络连通性测试方法，其特征在于：所述应用层包括网元配置、任务配置、测试呈现和测试输出。
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