JP4546218B2 - 負荷試験方法および負荷試験システム - Google Patents

Description

本発明は、他の機器に対してデータを転送するノード装置の負荷試験に関する。

無線基地局装置，ルーター，ゲートウェイ等のノード装置では、一つのデータ転送に注目した場合、他のデータ転送は負荷として位置付けられる。そして、このような装置がどのような負荷状態においても正常に動作し得ることの保証を得るためには、予め負荷試験を実施しておくことが望まれる。

従来、この種の負荷試験は、図１１に示すように、第１の試験装置40が被試験装置60に対して試験用データを送信し、被試験装置60が試験用データに対して挙動した結果である処理データを第２の試験装置50へ送信すると、それを受信した試験装置50が処理データをチェックすることにより行っている（文献公知発明に係るものではない）。

試験用データは、被試験装置60が運用時において取り扱う種類のデータ（ターゲットデータという）と、負荷状態を作り出すためのデータ（ダミーデータという）とが合体したものである。ターゲットデーは、ＰＮパターン（Pseudo Noise Pattern）等の意味を持つデータであって、複雑な演算を元に抽出したデータパターンとなることから、その生成には高い処理能力が必要とされるが、生成手段は１つで足りる。一方、ダミーデータはオール“１”やオール“０”のように意味を持たない単純なパターンのデータであって、その生成にはほとんど処理能力を必要としないが、生成手段はノード装置である被試験装置60のノードリンク対応に備えられる。

この負荷試験システムでは、ターゲットデータとダミーデータとが分離されていないため、ターゲットデータとダミーデータとが合体した試験用データを生成する試験装置40は、図１２に示すように、被試験装置60のノードリンクに対応して複数の試験用データ生成部41a-1，41a-2〜と複数の送信制御部41b-1，41b-2〜とを備える必要がある。

また、試験装置50も、図１３に示すように、被試験装置60のノードリンクに対応して複数の受信データ比較部51a-1，51a-2〜とエラーカウント部51b-1，51b-2〜とを備える必要がある。受信データ比較部51aは、複雑な演算を元に抽出したデータパターンと受信した処理データを比較するため高い処理能力が必要とされる。

この種の負荷試験装置の他の例として、３ＧＰＰ（第三世代携帯仕様：Third Generation Partnership Project）に準拠したノードＢ装置を評価するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この負荷試験装置は、ユーザ毎の呼処理シーケンスに連動し、ＰＮパターン等を挿入したユーザデータを発生させ、加えてパケットサービス等、特にそのデータ通信量を任意に変動させながらユーザデータ通信評価を合せて実施するものである。

特開２００３−２２４５３４（第２頁、図３）

しかしながら、上述した図１１〜図１３の従来の負荷試験装置では、高い処理能力が必要とされる試験用データ生成部と受信データ比較部を複数組備えなければならないため、ノードリンク数が多いと、負荷試験装置における処理負担が重くなるという問題点がある。

また、特許公報記載の負荷試験装置では、ターゲットデータに類似するユーザデータをノードＢ装置に送信して負荷状態を創出するため、上述の問題点と共通する問題点がある。

そこで、本発明の目的は、処理負担を軽減した負荷試験方法および負荷試験システムを提供することにある。

本発明の負荷試験方法は、他の機器へデータを転送するノード装置の負荷試験方法であって、ノード装置の運用時において取り扱われる種類のターゲットデータを生成する段階と、ノード装置の負荷状態を作り出すためのダミーデータをノードリンク対応に生成する段階と、ターゲットデータおよび前記ダミーデータを前記ノード装置へ送信する段階と、ノード装置において前記ターゲットデータと前記ダミーデータが同様に処理される段階と、ターゲットデータに対する前記ノード装置における処理結果のみを受信して評価する段階とを有することを特徴とする。

本発明の第１の負荷試験システムは、他の機器へデータを転送するノード装置の負荷試験システムにおいて、ノード装置の運用時において取り扱われる種類のターゲットデータを生成する１つのターゲットデータ生成部（図２の11a）と、ノード装置の負荷状態を作り出すためのダミーデータを生成するノードリンク対応のダミーデータ生成部（図２の11b）と、ターゲットデータおよびダミーデータをノード装置へ送信する送信部（図２の13）とを備えた第１の測定装置（図２の10）と、ノード装置において同様に処理されるターゲットデータとダミーデータの処理結果の内からターゲットデータに対する処理結果のみを受信して評価する第２の測定装置（図３）とで構成されることを特徴とする。

本発明の第２の負荷試験システムは、負荷試験装置と移動機シミュレータとで構成される無線基地局装置に対する負荷試験システムにおいて、移動機シミュレータで受信可能なデータ量に対応する第１のチャンネルを負荷試験装置と移動機シミュレータとの間に無線基地局装置を経由して設け、また、無線基地局装置に負荷をかけたいデータ量に対応する第２のチャンネルを負荷試験装置と無線基地局装置との間に設け、負荷試験装置は、無線基地局装置の運用時において取り扱われる種類のターゲットデータを第１のチャンネルにて、また無線基地局装置の負荷状態を作り出すためのダミーデータを第２のチャンネルにて前記無線基地局装置へ送信し、移動機シミュレータは、無線基地局装置において同様に処理されるターゲットデータとダミーデータの処理結果の内からターゲットデータに対する処理結果のみを受信しビットエラーを測定することを特徴とする。

本発明の第３の負荷試験システムは、第１のチャンネルに対する復路の第３のチャンネルを設け、負荷試験装置は負荷試験装置の出口の通過時刻を付加してターゲットデータを送信し、移動機シミュレータは受信した前記処理結果に対する応答データを処理データの受信時刻と出口の通過時刻を付加して第３のチャンネルにより送信し、負荷試験装置は第３のチャンネルにより受信した応答データに受信時刻を付加し、通過時刻と受信時刻とから無線基地局装置における遅延時間を算出することを特徴とする。

本発明によれば、複雑な演算を元に抽出されるターゲットデータと単純なパターンのダミーデータを分離して取り扱い、高度の処理能力を要するターゲットデータ生成手段を一式と、軽微な処理能力で足りるダミーデータ生成手段をノードリンク数に対応した数だけ備えることにより、全体として処理負担を軽減しながら膨大なリンク数のノード装置に過負荷状態を創出する負荷試験方法および負荷試験システムを提供できる。

図１は、本発明の負荷試験システムによる被試験装置に対する評価イメージを示す図である。本発明では、ターゲットデータとダミーデータとを分離して取り扱う。被試験装置は無線基地局装置，ルーター，ゲートウェイ等のノード装置である。ターゲットデータは、ＰＮパターン等のデータであり、複雑な演算を元に抽出して生成される。一方、ダミーデータは、オール“１”やオール“０”等の意味のない簡易なデータであって、被試験装置がサービスするユーザに対応して生成される。

試験装置10はターゲットデータとダミーデータを生成して被試験装置30へ有線回線で送信する。被試験装置30は、ターゲットデータとダミーデータに対してと同様に挙動し、その結果である処理データを試験装置20へ無線回線で送信する。試験装置20はターゲットデータに対する処理データのみを受信してチェックし、ダミーデータに対する処理データは受信しない。試験装置20は入力してくるデータがターゲットデータであるか、ダミーデータであるかをデータ信号の無線周波数やパラメータで識別する。このようにして、ダミーデータは被試験装置30において負荷状態を作り出すために使用されることになる。

図２は試験装置10の詳細図である。試験装置10は、ターゲットデータ機能部11，ダミーデータ機能部12および送信部13から構成されている。ターゲットデータ機能部11は、ターゲットデータを生成する測定用データ生成部11aと、生成したターゲットデータを送信するための送信タイミングを制御する送信制御部11bとから成る。

一方、ダミー機能部12は、ダミーデータを生成するダミーデータ生成部12a-1，12a-2〜と、生成したダミーデータを送信するための送信タイミングを制御する送信制御部12b-1，12b-2〜とから成る。ダミーデータ生成部12aおよび送信制御部12bは被試験装置30のノードリンク数に対応して設けられる。また、送信部13は送信制御部11bからのターゲットデータおよび送信制御部12bからのダミーデータを物理回線へ送出する。

図３は試験装置20の詳細図である。試験装置20は、ターゲットデータ機能部21と受信部22とから成る。受信部22は30から送信されてくる処理データの内、ターゲットデータに対する処理データのみを物理回線から受信する。ターゲットデータ機能部21は、受信部22で受信された処理データを期待データと比較することによってビットエラーを検出する受信データ比較部21aと、受信データ比較部21aでの比較結果を統計するエラーカウント部22bとから成る。

図４は被試験装置30の詳細図である。被試験装置30は、データの転送を行う無線基地局装置，ルーター，ゲートウェイ等のノード装置である。被試験装置30は、試験装置10からのターゲットデータおよびダミーデータを物理回線から受信する受信部31と、受信部31が受信したターゲットデータおよびダミーデータに対してデータ転送のための制御を行う送受信制御部32と、送受信制御部32の制御に当り必要に応じてデータを蓄積するデータ蓄積部33と、送受信制御部32における制御の結果を処理データとして物理回線へ送出する送信部34とで構成されている。

このように、ダミーデータも、受信部31，送受信制御部32，データ蓄積部33およびデータ蓄積部33の全てにおいて処理されるが、上述のように受信データ比較部21aにおける比較対象から除外される扱いとなる結果、ダミーデータはターゲットデータに対する背景呼としての役割を担うことになる。ダミーデータを大量に流せば、被試験装置30ではデータ転送機会が増加し高負荷状態となる。

図５は、本発明の負荷試験システムによる試験の手順を示すフローチャートである。先ず、試験装置10のターゲットデータ生成部11aにおいてターゲットデータを生成し、所定のダミーデータ生成部12aにおいてダミーデータを生成させておいてから試験を開始する。試験時間は予め試験装置10と試験装置20に設定しておく。試験が開始されると、生成されたダミーデータがダミーデータ生成部12a対応の送信制御部12bによる送信タイミング制御の下に送信部13から送信が始まり（図５のステップＳ１）、次いで、ターゲットデータがターゲットデータ生成部11a対応の送信制御部11bによる送信タイミング制御の下に送信部13から送信が始まる（ステップＳ２）。

ダミーデータとターゲットデータは被試験装置30に受信されると同様に処理される。すなわち、受信部31に受信され、送受信制御部32によってデータ転送のための制御がなされ、その制御に当り必要に応じてデータがデータ蓄積部33に蓄積され、制御の結果は処理データとして送信部34によって物理回線へ送出される。つまり、ダミーデータに対してデータ転送のための制御を行いながら、ターゲットデータに対してデータ転送のための制御を行う。この結果、ダミーデータはターゲットデータを処理するに当っての負荷状態を創出することになる。

送信部34によって物理回線へ送出されたターゲットデータに対する処理データは、試験装置20の受信部22に受信されるが、ダミーデータに対する処理データは受信されない。受信部22に受信された処理データは、受信データ比較部21aにおいて期待データと比較されることによりビットエラー検出の対象とされる。また、ビットエラー検出の結果はエラーカウント部22b似よって統計される。このようにして、被試験装置30の試験が開始される（ステップＳ３）。

設定されている試験時間が経過すると被試験装置30の測定が終了する（ステップＳ４）。ターゲットデータの送信が停止し（ステップＳ５）、次いでダミーデータの送信が終了して（ステップＳ６）、ここに試験が終了する。

図６は、本発明の負荷試験システムの一実施例を示す図である。この例は、ノードＢ装置３を被試験装置として、負荷試験装置１とMS-SIM（移動機シミュレータ）２を使用して、ビットエラー測定（ＢＥＲ）により、３ＧＰＰ規格であるHSDPA過負荷評価をする場合を示している。

HSDPA評価用として、膨大なノードＢ装置収容可能チャンネル数と同じチャンネル数を終端できるMS-SIM２の開発は難しいと思われる。そこで、MS-SIM２で受信可能なデータ量に対するチャンネルを収容する下り回線４と、ノードＢ装置３に負荷をかけたいデータ量に対するチャンネルを収容する下り回線５を用意する。下り回線５はノードＢ装置３のリンク数に対応して設けられる。

負荷試験装置１は、ターゲットデータを下り回線４にて、またダミーデータを下り回線５にてノードＢ装置３へ送信する。ターゲットデータとダミーデータは、ノードＢ装置３において同様に処理される。MS-SIM２は下り回線４による処理データのみを受信し、ビットエラーを測定する。これにより、下り回線５によるダミーデータでノードＢ装置３の負荷量をコントロールし、ターゲットデータ対応の処理データのビットエラーを測定することによって、ノードＢ装置３が接続されるデータ回線の信頼性を確認することができる。

図７は、ノードＢ装置３を被試験装置として、負荷試験装置１とMS-SIM２を使用して、ノードＢ装置３内の信号遅延時間（ノードＢ装置内時間）を測定する場合を示す。負荷試験装置１とMS-SIM２との間は、ターゲットデータに対する往路の下り回線４の他に、復路のチャンネルを収容する上り回線６が設けられている。

負荷試験装置１は、ターゲットデータに対して、信号認識用のＩＤを付加し、また負荷試験装置１の出口の通過時刻TxRNCを付加する。そして、ターゲットデータを下り回線４にて、またダミーデータを下り回線５にてノードＢ装置３へ送信する。ターゲットデータとダミーデータは、ノードＢ装置３において同様に処理される。

MS-SIM２は下り回線４による処理データのみを受信し、受信時刻RxMSを付加する。MS-SIM２は、受信した処理データを処理し、HS-PDSCH信号を上り回線６に乗せ換える。そして、出口の通過時刻TxMSを付加してノードＢ装置３へ送信する。受信された処理データはノードＢ装置３で処理された後に負荷試験装置１へ送信される。負荷試験装置１は受信したデータに受信時刻RxRNCを付加し、次のようにしてノードＢ装置内時間を算出する。

全伝送時間（Ｔall）＝RxRNC−TxRNC
MS-SIM内処理時間（Tms）＝TxMS−RxMS
ノードＢ装置内時間（Tbts）＝Ｔall−Tms
これにより、下り回線５によるダミーデータでノードＢ装置３の負荷量をコントロールし、ターゲットデータ対応の処理データの遅延時間を測定することによって、ノードＢ装置３内の信号遅延時間（ノードＢ装置内時間）を測定することができる。

図８は、ダミーデータにリンクするユーザ数に対するＢＴＳ内時間のイメージをグラフで示す。ユーザ数が増加するにつれて、ノードＢ装置内時間が指数関数的に増加しているのが分かる。

次に、過負荷スケジューリングの具体的な例を説明する。図９は、４ユーザに対してサービスするノードＢ装置３へパケットを送信し、１データ毎にラウンドロビン方式でデータを出力する場合において、ノードＢ装置３への入力データiub，ノードＢ装置３からの出力データUuおよびノードＢ装置３のノードＢ装置送信可能データを示す。この例では、３つのダミーデータ生成部12a（図２）が機能することになる。

ユーザ１には1msの間隔で順次にデータ1-1，2-1，3-1〜8-1を送信し、ユーザ２には2msの間隔で順次にデータ1-2，2-2，3-2，4-2を送信し、ユーザ３には3msの間隔で順次にデータ1-3，2-3，3-3を送信し、ユーザ４には4msの間隔で順次にデータ1-4，2-4を送信するものとする。ここで、データX-YにおけるXはデータ番号、Yはユーザ番号を表す。ノードＢ装置３からのデータの出力はデータ番号順，かつユーザ番号順とする。

タイミングt1でデータ1-1，1-2，1-3，1-4が入力してくると、これら全てのデータがノードＢ装置送信可能データとなるが、上述の定めによりデータ1-1が出力される。タイミングt2でデータ2-1が入力し、ノードＢ装置送信可能データは1-2，1-3，1-4，2-1となるが上述の定めによりデータ1-2が出力される。タイミングt3でデータ3-1，2-2が入力し、ノードＢ装置送信可能データは1-3，1-4，2-1，3-1，2-2となるが上述の定めによりデータ1-3が出力される。以下、同様にしてタイミングt4〜t17でデータ1-4，2-1，2-2，2-3，2-4，3-1，3-2，3-3，4-1，4-2，5-1，6-1，7-1，8-1が順次に出力される。

いま、監視対象をユーザ４、すなわちユーザ４に向けたデータ（Y=4）をターゲットデータとし、ユーザ１〜３に向けたデータ（Y=1〜3）をダミーデータとする。この場合、ノードＢ装置送信可能データから明らかなように、タイミングt1とタイミングt2では３つ、タイミングt3では４つ、タイミングt4では５つ、タイミングt5とタイミングt6では７つ、タイミングt7とタイミングt8では８つのダミーデータがデータ蓄積部33（図４）に蓄積される。これらのダミーデータはターゲットデータに対して高負荷状態を創出する。

MS-SIM２では出力データUuの内のターゲットデータ（1-4，2-4）対応の処理データのみをサンプリングしてビットエラーのチェック行う。また、負荷試験装置１では、MS-SIM２からチャンネル上り回線６によりノードＢ装置３経由で折り返されてくるターゲットデータ（1-4，2-4）対応の処理データについて遅延時間を算出する。図９の例では、ターゲットデータ1-4，2-4はそれぞれ3msだけ遅延していることが分かる。

図１０は過負荷スケジューリングの具体的な他の例を示す。この例では、２ユーザに対してサービスするノードＢ装置３へパケットを送信し、１データ毎にラウンドロビン方式でデータを出力する場合において、ノードＢ装置３への入力データiub，ノードＢ装置３からの出力データUuおよびノードＢ装置３のノードＢ装置送信可能データを示す。この例では、２つのダミーデータ生成部12a（図２）が機能することになる。

ユーザ２へのデータには優先度１，２，３があり、数字の大きいほど優先度が高いとする。また、ユーザ１へのデータの優先度は、優先度２と優先度３のユーザ２へのデータに劣後するが、優先度１のユーザ２へのデータには優先するものとする。

ユーザ１には2msの間隔で順次にデータ１，２，３〜６を送信し、ユーザ２には8msの間隔で優先度１のデータＡ，Ｂを送信し、10msの間隔で優先度２のデータＣ，Ｄを送信し、12msの間隔で優先度３のデータＥ，Ｆを送信する。ノードＢ装置３からのデータの出力は上述の順序に従う。

タイミングt1でデータ１，Ａ，Ｃ，Ｅが入力してくると、これら全てのデータがノードＢ装置送信可能データとなるが、上述の定めによりデータＥが出力される。タイミングt2でデータ２が入力し、ノードＢ装置送信可能データは２，１，Ａ，Ｃとなるが上述の定めによりデータＣが出力される。タイミングt3でデータ３が入力し、ノードＢ装置送信可能データは３，２，１，Ａとなるが上述の定めによりデータ１が出力される。以下、同様にしてタイミングt4〜t12でデータＡ，Ｄ，Ｆ，２，Ｂ，３，４，５，６が順次に出力される。

いま、監視対象をユーザ１、すなわちユーザ１に向けたデータをターゲットデータとし、ユーザ２に向けたデータをダミーデータとする。但し、ユーザ１に向けたデータが重複して滞留する場合、そのデータはダミーデータとして機能する。この結果、ノードＢ装置送信可能データから明らかなように、タイミングt1〜t3，t9では３つ、タイミングt4，t8では４つ、タイミングt5，t7では５つ、タイミングt6では６つ、タイミングt10，t11では１つのダミーデータがデータ蓄積部33（図４）に蓄積される。これらのダミーデータはターゲットデータに対して高負荷状態を創出する。

MS-SIM２では出力データUuの内のターゲットデータ（１〜６）対応の処理データのみをサンプリングしてビットエラーのチェック行う。また、負荷試験装置１では、MS-SIM２から上り回線６によりノードＢ装置３経由で折り返されてくるターゲットデータ（１〜６）対応の処理データについて遅延時間を算出する。図１０の例では、ターゲットデータ１は4ms、ターゲットデータ２は10ms、ターゲットデータ３〜６は12msだけ遅延していることが分かる。

ユーザ２に向けた優先度３のデータをターゲットデータとした場合、タイミングt1ではデータＥ、タイミングt6ではデータＦが出力されていることをMS-SIM２において確認することにより、優先度の有効性を確認することもできる。

本発明の負荷試験システムによる評価イメージを示す概念図 図１に示した負荷試験システムにおける第１の負荷試験装置の詳細図 図１に示した負荷試験システムにおける第２の負荷試験装置の詳細図 図１に示した負荷試験システムにおける被試験装置の詳細図 本発明による試験の手順を示すフローチャート 本発明の負荷試験システムの一実施例によるビットエラーチェックを示す図 本発明の負荷試験システムの一実施例による遅延時間の測定を示す図 ユーザ数に対するノードＢ装置内時間のイメージをグラフ表示する図 本発明による過負荷スケジューリングの具体的な例を説明するための図 本発明による過負荷スケジューリングの具体的な他の例を説明するための図 従来の負荷試験システムによる評価イメージを示す概念図 図１２に示した負荷試験システムにおける第１の負荷試験装置の詳細図 図１２に示した負荷試験システムにおける第２の負荷試験装置の詳細図

符号の説明

１ 負荷試験装置
２ MS-SIM
３ ノードＢ装置
４ 下り回線
５ 下り回線
６ 上り回線
10 試験装置
11 ターゲットデータ機能部
12 ダミーデータ機能部
12a ダミーデータ生成部
12b 送信制御部
13 送信部
20 試験装置
21 ターゲットデータ機能部
21a 受信データ比較部
21b エラーカウント部
30 被試験装置
31 受信部
32 送受信制御部
33 データ蓄積部
34 送信部

Claims (4)

1. 他の機器へデータを転送するノード装置の負荷試験方法であって、
   前記ノード装置の運用時において取り扱われる種類のターゲットデータを生成する段階と、
   前記ノード装置の負荷状態を作り出すためのダミーデータをノードリンク対応に生成する段階と、
   前記ターゲットデータおよび前記ダミーデータを前記ノード装置へ送信する段階と、
   前記ノード装置において前記ターゲットデータと前記ダミーデータが同様に処理される段階と、
   前記ターゲットデータに対する前記ノード装置における処理結果のみを受信して評価する段階とを有することを特徴とする負荷試験方法。
2. 他の機器へデータを転送するノード装置の負荷試験システムにおいて、
   前記ノード装置の運用時において取り扱われる種類のターゲットデータを生成する１つのターゲットデータ生成部と、
   前記ノード装置の負荷状態を作り出すためのダミーデータを生成するノードリンク対応のダミーデータ生成部と、
   前記ターゲットデータおよび前記ダミーデータを前記ノード装置へ送信する送信部とを備えた第１の測定装置と、
   前記ノード装置において同様に処理される前記ターゲットデータとダミーデータの処理結果の内から前記ターゲットデータに対する処理結果のみを受信して評価する第２の測定装置とで構成されることを特徴とする負荷試験システム。
3. 負荷試験装置と移動機シミュレータとで構成される無線基地局装置に対する負荷試験システムにおいて、
   前記移動機シミュレータで受信可能なデータ量に対応する第１のチャンネルを前記負荷試験装置と前記移動機シミュレータとの間に前記無線基地局装置を経由して設け、
   また、前記無線基地局装置に負荷をかけたいデータ量に対応する第２のチャンネルを前記負荷試験装置と前記無線基地局装置との間に設け、
   前記負荷試験装置は、前記無線基地局装置の運用時において取り扱われる種類のターゲットデータを第１のチャンネルにて、また前記無線基地局装置の負荷状態を作り出すためのダミーデータを第２のチャンネルにて前記無線基地局装置へ送信し、
   前記移動機シミュレータは、前記無線基地局装置において同様に処理される前記ターゲットデータとダミーデータの処理結果の内から前記ターゲットデータに対する処理結果のみを受信しビットエラーを測定することを特徴とする負荷試験システム。
4. 前記第１のチャンネルに対する復路の第３のチャンネルを設け、
   前記負荷試験装置は負荷試験装置の出口の通過時刻を付加して前記ターゲットデータを送信し、
   前記移動機シミュレータは受信した前記処理結果に対する応答データを前記処理データの受信時刻と出口の通過時刻を付加して前記第３のチャンネルにより送信し、
   前記負荷試験装置は第３のチャンネルにより受信した前記応答データに受信時刻を付加し、前記通過時刻と受信時刻とから前記無線基地局装置における遅延時間を算出することを特徴とする請求項３に記載の負荷試験システム。

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