CN1758612B

CN1758612B - 用状态机模拟多协议仿真流程的方法

Info

Publication number: CN1758612B
Application number: CN 200410080941
Authority: CN
Inventors: 贾林; 朱明新; 佟明君; 陈楚华
Original assignee: Beijing Zhongchuang Telecom Test Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhongchuang Telecom Test Co Ltd
Priority date: 2004-10-10
Filing date: 2004-10-10
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2024-10-10
Also published as: CN1758612A

Abstract

本发明公开了用状态机模拟多协议仿真流程的方法，该方法包括：201启动呼叫状态机实例；202初始化所述呼叫状态机实例；203进行接收消息的处理；；204判断所述呼叫状态机实例的状态是否为结束状态，如果是，206则结束进行结束后的清理工作，否则转205；205对所述呼叫状态机实例的数据进行处理后；207判断所述呼叫状态机实例的状态是否可以转移，如果是则停止状态机存在的定时器，并转204，否则208保持状态，等待下一次处理。所以，本发明与具体协议无关，简化了测试流程，并且由于可以同时执行多个仿真协议，所以可以进行大话务量测试。因此，本发明明显改善了现有技术中的缺陷，对多协议网络系统的仿真测试具有重大意义。

Description

用状态机模拟多协议仿真流程的方法

技术领域

本发明涉及网络测试领域，具体涉及用状态机模拟多协议仿真流程的方法。

背景技术

随着Internet和PSTN(Public Switched Telephone Network 公共交换电话网络)的进一步发展，NGN(Next Generation Network，下一代网络)已经在中国进入小规模商用阶段。NGN承载了原有PSTN网络的所有业务，把大量的数据传输卸载到IP网络中以减轻PSTN网络的重荷，又以IP技术的新特性增加和增强了许多新老业务。NGN全面无缝支持话音、视频和数据，具有庞大复杂的协议体系架构。NGN网络将传统交换机的功能单元分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分各自独立发展，部件间的协议接口基于相应的标准。

NGN的网络结构如图1，从功能上看，自上而下可以分为：业务/应用层1(网络服务/请求层)、控制层2(控制层)、媒体层3(媒体层)、接入和传输层4(通路和传输层)四个层次。每个层次上都由不同的网络设备完成相应的功能。其中业务/应用层包括应用服务器；控制层包括软交换设备；接入和传输层包括接入网关、综合接入设备、信令网关、中继网关。其中，软交换是NGN的控制功能实体，为NGN提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心，它提供多种业务的连接控制、路由、网络资源管理、计费、认证等功能。软交换设备与各种媒体网关、终端、应用服务器、其它软交换设备间采用标准协议相互通信。

对于NGN网络测试而言，基本上可以分为两大类：NGN网络业务测试与NGN网络设备测试。而网络设备的仿真测试是所有NGN测试中最重要的测试之一。

NGN网络设备的仿真测试是指通过测试仪表模拟出规范中规定的信令，将网络设备对于不同信令的处理过程与规范中规定的处理过程进行对比，从而得出NGN网络设备是否符合规范的结论。

在现有技术中可以采用协议流程直接编程方式实现NGN仿真测试，此技术使用协议流程直接编制方式来实现仿真测试的执行过程。在此技术中，使用现有的高级程序语言，直接对具体的协议流程进行编程，不同的协议使用不同的代码实现。

但是采用这种方法，需要针对每种协议单独编写仿真测试流程代码，每次改变需要重新编译程序。又因为不同协议的具体流程在不同环境是变化的，此方式无法适应这种变化，并且由于编写的代码工作量巨大，版本维护困难。使得这种方式不适用NGN协议的仿真测试。

为了克服上述方法的不便，产生了测试脚本方式。此技术使用测试脚本来实现仿真测试的执行过程。测试脚本语言类似高级语言，它用语句代码的方式对协议的测试流程进行编程，生成测试脚本。之后在运行过程中，对所编的脚本每条语句逐条进行翻译解释，最后形成可执行的实际代码块执行。脚本制作是将所有的业务流程转入测试脚本，测试脚本通常指的是虚拟用户脚本或虚拟用户。虚拟用户通过驱动一个客户程序来模拟真实用户。利用测试脚本可以保证获得准确、适当、可重复的测试进程与测试结果。通过测试脚本的限定，我们可以排除测试过程中可能出现的干扰和意外，保证获得稳定的评价结果。

虽然测试脚本方式克服了直接编程产生的缺陷，但是，目前没有用于仿真测试的标准脚本语言，需要各厂家自行开发仿真测试脚本语言以及相应的语言解释器。且在执行过程中需要对脚本进行解释，执行效率低；无法进行大话务量呼叫的仿真；脚本解释过程执行复杂，难以实现复杂流程的仿真；测试脚本语言的版本更新，会引起脚本解释器的重新编译，带来麻烦的版本维护问题。

发明内容

本发明的目的在于提供用状态机模拟多协议仿真流程的方法，以克服现有技术执行仿真测试过程效率低、实现复杂、维护困难、无法进行大话务量测试的缺点。

为此，本发明提供如下的解决方案：

用状态机模拟多协议仿真流程的方法，所述方法包括：

A、启动一个呼叫状态机实例；

B、初始化所述呼叫状态机实例；

C、对所述呼叫状态机实例消息进行处理；

D、判断所述呼叫状态机实例的状态是否为结束状态，如果是，则进行终止后的清理工作，否则转步骤E；

E、对所述呼叫状态机实例的动作进行处理，并将处理结果发送给被测试设备；

F、判断所述呼叫状态机实例的状态是否可以转移，如果是则停止所述状态存在的定时器，并转步骤D，否则保持状态，等待下一次处理。

所述步骤A包括启动主叫呼叫状态机实例或被叫呼叫状态机实例；其中，

启动所述主叫状态机实例的过程为：

(a 1)判断状态机当前的负载是否已达到要求；

(a2)如果已达到要求，则等待正在执行的呼叫状态机实例结束，否则启动所述呼叫状态机实例；

启动所述被叫状态机实例的过程为：

(b1)从所述被测设备接收一个消息模板；

(b2)判断是否有被叫状态机能够处理所述消息模板，如果有，则转(b3)，否则拒绝所述消息模板；

(b3)判断状态机当前的负载是否已达到要求，如果已达到要求，则拒绝所述消息模板，否则，启动所述呼叫状态机实例。

所述步骤B对呼叫状态机实例的初始化包括：对所述呼叫状态机实例中参数解析和所述呼叫状态机实例执行的次数。

所述步骤C所述的接收消息的处理包括：收到消息转移、针对收到消息的呼叫关键字的设置、从收到的消息中拷贝数据。

所述步骤E中对呼叫状态机实例的处理包括：数据拷贝、呼叫状态机实例关键字设置、定时器设置、查找数据库参数。

所述步骤F中的转移条件包括：收到消息转移和定时转移。

所述方法用状态机机制描述不同协议流程的一般行为，将协议流程抽象为消息模板。

一个状态机一次执行一个呼叫状态机实例进行测试仿真或同时生成多个呼叫状态机实例进行测试仿真。

所述被测设备为下一代网络中的软交换设备。

所述多协议包括：媒体网关控制协议、会话初始协议、多媒体网关的工业标准协议、与承载无关的呼叫控制协议、信令传输协议。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，该系统采用状态机机制来描述NGN网络中不同协议的呼叫流程与不同协议的测试流程，准确地表达复杂的不同协议的呼叫/测试流程的逻辑结构，通过模拟仿真不同协议的呼叫测试流程，抽象了协议的一般流程，因此，与具体协议无关，简化了测试流程，并且由于可以同时执行多个仿真呼叫流程，所以可以进行大话务量测试。因此，本发明明显改善了现有技术中的缺陷，对网络系统的仿真测试具有重大意义。

附图说明

图1是NGN网络系统结构图；

图2是本发明的流程图；

图3是本发明中主叫呼叫启动的流程图；

图4是本发明中被叫呼叫启动的流程图；

图5是SIP注册流程图；

图6是用状态机仿真SIP注册过程的流程图；

具体实施方式

由于本发明的方法是利用状态机仿真方式实现的，所以，在说明本发明的具体实施例之前需要先对仿真流程的状态机进行描述。我们首先确定一个需要仿真的呼叫流程或测试流程的逻辑结构；其次找出流程中包含的所有状态及此状态下网络设备的具体动作；最后确定状态间的转移条件。当所有的状态、动作和转移条件确定之后，对一个协议仿真流程的描述也就确定了下来。

本发明公开了用状态机模拟多协议仿真流程的方法，其主要流程图如图2所示，该方法包括：201启动呼叫状态机实例；202初始化所述呼叫状态机实例；203进行接收消息的处理；；204判断所述呼叫状态机实例的状态是否为结束状态，如果是，206则结束进行结束后的清理工作，否则转205；205对所述呼叫状态机实例的数据进行处理后；207判断所述呼叫状态机实例的状态是否可以转移，如果是则停止状态机存在的定时器，并转204，否则208保持状态，等待下一次处理。

其中，启动所述呼叫状态机实例包括启动主叫状态机呼叫实例或启动被叫状态机实例，图3为启动所述主叫状态机实例的过程；

(a1)301判断状态机当前的负载是否已达到要求；

(a2)如果为是，302等待正在执行的呼叫状态机实例结束，否则，303则启动所述呼叫状态机实例，；

图4为启动所述被叫状态机实例的过程；

(b1)401从被测设备收到一个消息模板；

(b2)402判断是否有被叫状态机能够处理所述消息模板，如果有，403则转(b3)，否则404拒绝所述消息模板；

(b3)403判断状态机当前的负载是否已达到要求，如果是，404拒绝所述消息模板，否则，405启动所述呼叫状态机实例。

根据上述描述，简要描述主叫和被叫状态机实例的启动过程。主叫状态机实例启动过程为：在仿真程序空闲时刻，检查每个状态机当前的负载是否已达要求，如果没有到达要求，则要求启动该状态机的一个呼叫状态机实例，用状态机运行数据初始化启动的呼叫状态机实例，即将呼叫实例中的重要参数复制到协议模板中，以便它能独立运行。被叫状态机启动过程为：当收到一个消息模板时，查找是否有被叫状态机能够处理，如果有，继续处理；否则拒绝这个消息模板的处理；然后检查该呼叫状态机实例的负载是否达到要求，如果没有，则启动该状态机的一个呼叫状态机实例，否则拒绝这个消息模板的处理；对启动的呼叫状态机实例，用状态机运行数据初始化，以便它能独立运行。

每次仿真是以仿真呼叫实例为单位进行的，仿真呼叫实例中包含了一些呼叫状态机以及负载描述，其中所述负载为每次仿真所要执行的呼叫次数。每个状态机描述了一类呼叫流程，状态机的一次执行是这个状态机的一个呼叫状态机实例，一个呼叫状态机实例对应着一个具体的协议仿真流程，每个状态机可以并发生成多个呼叫状态机实例同时进行多个流程仿真，同一个状态机的不同实例的各个状态参数可以从提取，从而，这些实例虽然流程相同，但是实际的流程参数可能各不相同。当进行仿真测试时，对客户端下载的呼叫实例进行参数解析，形成状态机执行时需要的数据，此数据为从客户端发送的某种协议的测试实例中提取出的一些重要参数，它们与本系统中存在的该种协议的消息模板相匹配，当测试实例启动时，这些数据初始化呼叫状态机实例，即将这些重要参数填充到相应的协议模板中，使状态机能仿真该协议的测试流程。然后接受客户端测试启动/停止命令。

对每个呼叫例状态机实例进行仿真流程的控制，包括状态的转移控制、状态变化过程的动作。呼叫状态机实例的执行外部驱动事件有2个：一个是呼叫状态机实例消息到达；一个是呼叫状态机实例的定时事件。

一个呼叫状态机实例消息到达后，这个呼叫状态机实例的处理过程如下：

首先，进行接收消息的处理，包括：收到消息转移处理，针对收到消息的呼叫状态机实例关键字Key的设置，从消息中拷贝数据以备呼叫状态机实例使用。消息接收处理后就进行状态机状态处理。

然后，在状态机状态处理时，检查该状态是否实例结束状态，如果是，提交到呼叫状态机实例执行控制来进行终止后的清理工作。

接着，进行动作的处理，可能的动作包括：消息发送、数据拷贝、呼叫状态机实例Key的设置、定时器设置、查找数据库参数。处理消息发送动作时，根据设置的消息模板由指定的协议单元创建，并用数据拷贝动作设置好消息参数，最后将此消息发送到这个协议的消息队列中，由该协议单元发送出去。

而后，检查该状态下是否可以转移下一个状态，转移的条件有：定时到后的转移，某些参数条件满足后的转移，无条件的自动转移。如果可以转移，停止该状态存在的定时器，再次进行消息达到后的处理步骤。

最后，如果该状态下，没有转移条件满足，该呼叫状态机实例暂时处于当前状态，等待下次处理。

一个呼叫状态机实例的定时器到后，表示的是这个呼叫的一个定时转移事件发生了，处理如下：

首先进行定时处理，根据设置好的定时转移，将状态转移到指定状态。

然后进行消息达到后的处理步骤，如上所述。

下面是一个结合具体协议的实施例，用状态机仿真SIP的注册流程。

首先对SIP的注册流程进行简单描述，一个SIP设备在加电启动后，首先需要向能管理这个设备的软交换注册才能进行正常的呼叫发起或接收。一个SIP Phone注册到软交换的流程如图3所示：F1：SIP Phone向软交换发送“注册”消息，在“注册”消息中指明软交换的SIP-URI，Call-ID，SIP Phone的SIP-URI；F2：软件换回应401，表示这个SIP Phone没有合法注册，请它重新注册，并要求用MD5算法做PGP验证。在这个回应消息中，还要指明刚才请求注册的URI、Call-ID、消息类型“注册”；F3：SIP Phone收到需要验证的回应后，用MD5算法计算验证序列，在“注册”消息中填充验证序列，并向软交换重新发送“注册”消息；F4：软交换经过验证后，允许注册这个SIP Phone注册，就向SIP Phone发送200OK的注册成功消息。之后，SIP Phone就可以用SIP协议拨打电话了。

根据上述过程，可以用状态机仿真模拟这个注册过程，如图4。在这个仿真状态机中一共有8个状态：Start，S1，S2，S3，S4，Pass，Fail，Stop。其中4个状态是特殊的：“开始”是每个状态机启动时的状态，“通过”是表示这个测试成功的状态，“失败”是这个测试失败的状态，“停止”是测试结束状态。一个状态机一次执行后，达到“停止”状态时，表示这个呼叫状态机实例结束。从“开始”到S1，“通过”到“停止”，“失败”到“停止”是自动转移的。仿真状态机执行过程：状态机启动一个呼叫状态机实例时，直接进入“开始”状态

(1)“开始”到S1是一个自动转移，这个实例的状态机状态转移到S1

(2)在S1状态，执行6个动作：a)从数据库中取用户URI；b)从数据库中取Call-ID；c)设置呼叫状态机实例的KEY；d)创建“注册”消息；e)设置“注册”参数；f)发送“注册”消息。从S1到S2是自动转移，这个实例的状态机状态转移到S2

(3)在S2状态，执行一个动作：设置一个10秒定时器。S2转移前等待接收200OK消息、401消息或超时。根据设置的呼叫状态机实例KEY，如果接收到200OK消息，转移到“通过”；如果接收到401消息，转移到S3；如果超时，转移到“失败”

(4)在S3状态，执行5个动作：a)从收到的401消息中取出MD5参数；b)构造MD5验证参数；c)创建“注册”消息；d)设置“注册”消息参数；e)发送“注册”消息。根据设置的呼叫状态机实例KEY，如果接收到200OK消息，转移到“通过”；如果超时，转移到“失败”

(5)在“通过”状态下，自动转移到“停止”

(6)在“失败”状态下，自动转移到“停止”

(7)在“停止”状态下，这个呼叫状态机实例执行结束。

由于状态机描述抽象了协议流程一般行为，将协议的流程归结为：状态、转移、动作，将协议消息抽象为消息模板。这使得状态机仿真测试技术可以支持多种协议，实现多协议的仿真测试。因此，在NGN网络中的其它协议，包括：MGCP(Media Gateway Control Protocol，媒体网关控制协议)、H.248/MEGACO(多媒体网关的工业标准协议)、BICC(Bearer Independent Call Control，与承载无关的呼叫控制)协议、SIGTRAN(Signaling Transport，信令传输)协议都可以用状态机进行仿真测试。

另外，本发明主要用于NGN网络中的仿真测试，但本发明并不仅限于此。对于在其它网络中，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，采用的测试仿真方法也属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种用状态机模拟多协议仿真流程的方法，其特征在于，所述方法包括：

A、启动一个呼叫状态机实例；

B、初始化所述呼叫状态机实例；

C、接收呼叫状态机实例消息，并对所述呼叫状态机实例消息进行处理，所述处理包括：收到消息转移处理、针对收到消息的呼叫状态机实例关键字的设置从收到的呼叫状态机实例消息中拷贝数据；

E、对所述呼叫状态机实例进行处理，并将处理结果发送给被测设备，所述对呼叫状态机实例的处理包括：数据拷贝、设置呼叫状态机实例关键字、设置定时器、查找数据库参数；

F、判断所述呼叫状态机实例的状态是否能够转移，如果是则停止该状态存在的定时器，并转步骤D，否则保持状态，等待下一次处理；

其中，所述步骤A包括启动主叫呼叫状态机实例或被叫呼叫状态机实例；其中：

启动所述主叫呼叫状态机实例的过程为：

(a1)判断主叫呼叫状态机当前的负载是否已达到要求；

(a2)如果已达到要求，则等待正在执行的主叫呼叫状态机实例结束，否则启动所述主叫呼叫状态机实例；

启动所述被叫呼叫状态机实例的过程为：

(b1)从所述被测设备接收一个消息模板；

(b2)判断是否有被叫呼叫状态机能够处理所述消息模板，如果有，则转

(b3)，否则拒绝所述消息模板；

(b3)判断被叫呼叫状态机当前的负载是否已达到要求，如果已达到要求，则拒绝所述消息模板，否则，启动所述被叫呼叫状态机实例。

2.如权利要求1所述的用状态机模拟多协议仿真流程的方法，其特征在于，所述步骤F中的判断所述状态是否能够转移的条件包括：收到消息转移和定时转移。

3.如权利要求1-2中任一项所述的用状态机模拟多协议仿真流程的方法，其特征在于，用状态机机制描述不同协议流程的一般行为，将协议流程抽象为消息模板。

4.如权利要求1-2中任一项所述的用状态机模拟多协议仿真流程的方法，其特征在于，一个呼叫状态机一次执行一个呼叫状态机实例进行测试仿真或同时生成多个呼叫状态机实例进行测试仿真。

5.如权利要求1-2中任一项所述的用状态机模拟多协议仿真流程的方法，其特征在于，所述被测设备为下一代网络中的软交换设备。

6.如权利要求1-2中任一项所述的用状态机模拟多协议仿真流程的方法，其特征在于，所述多协议包括：媒体网关控制协议、会话初始化协议、多媒体网关的工业标准协议、与承载无关的呼叫控制协议、信令传输协议。