RU2802845C2 - Система активного тестирования для сети мобильного интернета вещей и способ тестирования с использованием такой системы тестирования - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к системам активного тестирования для сети мобильного Интернета вещей IoT. Технический результат заключается в обеспечении возможности запуска процедуры тестирования мобильного Интернета вещей, развертывая сквозную активную методику тестирования между по меньшей мере одним тестовым зондом и тестируемой сетью предоставления услуг для устройств мобильного Интернета вещей MIoT. Система активного тестирования для мобильной сети IoT, предусматривающая подключение и услуги для устройств мобильного IoT (MIoT) с технологиями энергоэффективной сети дальнего радиуса действия (сети LPWA). В тестовой системе есть по меньшей мере один тестовый зонд, подключенный к сети MIoT через интерфейс LTE-Uu, и/или по меньшей мере один тестовый зонд, подключенный к сети MIoT через S1-интерфейс. К упомянутому по меньшей мере одному тестовому датчику через беспроводную транзитную сеть или фиксированную IP-сеть подключен центральный тестовый блок. Мультиплексор SIM-карты предназначен для передачи данных SIM-карты на упомянутый по меньшей мере один тестовый зонд в тестовых полях. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Для настоящей заявки на патент испрашивается приоритет по заявке на патент ФРГ DE 10 2019 207 051.5 и по заявке на патент США US 16/412 459, содержание которых включено в настоящий документ по ссылке.

Изобретение относится к системе активного тесттестирования для сети мобильного Интернета вещей. Кроме того, изобретение относится к способу тестирования с использованием такой системы тестирования.

Системы тестирования для мобильных сетей известны, например, из US 10 097 981 B1, из US 7 831 249 B2 и из WO 2004/049746 A1.

Документ US 9768893 B1 раскрывает способ и устройство для изоляции беспроводного сегмента в сети мобильной связи. Документ DE 10 2005 027 027 B4 раскрывает способ и систему тестирования для аутентификации мобильного тестового устройства в сети мобильной связи.

Целью изобретения является расширение возможностей такой системы для тестирования мобильных сетей.

Цель достигается созданием системы активного тестирования, включающей признаки п. 1 формулы изобретения.

Предлагаемая система способна выполнять тестирование сети мобильного Интернета вещей (далее также IoT - аббревиатура от Internet of things), обеспечивающей подключение и предоставление услуг для устройств мобильного Интернета вещей (далее также MIoT - аббревиатура от Mobile IoT). Такое тестирование является активным, т.е. требует, чтобы хотя бы один компонент активно запускал соответствующую процедуру тестирования. Таким компонентом для запуска процедуры активного тестирования может быть, например, центральный тестовый блок или его часть.

Тестируемая сеть мобильного Интернета вещей считается подтипом установленных сетей 4G, усовершенствованных технологиями LPWA (аббревиатура от Low Power Wide Area - энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия, обычно называется просто «сеть LPWA») для энергосбережения устройств, расширенного покрытия и передачи небольшого объема данных с допустимой задержкой.

Установленная сеть LPWA может быть реализована по стандарту LTE-M (LTE расшифровывается как Long-Term Evolution, что в буквальном переводе значит «долговоременное развитие» - стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных телефонов и других терминалов, работающих с данными - перев.) и/или NB-IoT (узкополосный интернет вещей). Мобильное устройство сети LPWA, подключенное к сетям мобильного Интернета вещей, может представлять собой интеллектуальное измерительное устройство, устройство домашней автоматизации, устройство автоматизации зданий, часть интеллектуальной сети, часть промышленной производственной линии или системой управления трубопроводом, часть автомобиля, часть транспортного средства или логистики, дрон, часть устройства домашней безопасности, часть устройства наблюдения за пациентом, часть сельскохозяйственного устройства, обслуживающего, например, орошение или затенение, часть устройства уличного освещения, часть устройства слежения, часть устройства управления промышленными активами, часть устройства розничной торговли/торговой точки или часть носимого устройства, например, часть наручных часов или часть смартфона. Через LTE-M можно также протестировать голосовое обслуживание.

Сеть мобильного Интернета вещей может быть подключена через сервер приложений к платформе приложений мобильного Интернета вещей (MIoT) и/или платформе приложений Интернета вещей (IoT).

С помощью таких систем тестирования можно выполнить тестирование сетевого подключения MIoT и/или тест платформы приложений MIoT. Систему тестирования можно адаптировать и установить один или несколько тестовых зондов в соответствии с архитектурой сети IoT и возможностями масштабирования. Тестовые зонды можно размещать в разных местах (тестовых полях) в одной сети IoT или в нескольких взаимосвязанных сетях. В частности, передача данных, осуществляемая SIM-картой устройства мобильного Интернета вещей, может быть смоделирована и/или эмулирована либо через радиоинтерфейс LTE-Uu, либо через S1-интерфейс базовой сети.

Мультиплексор SIM-карты может передавать данные SIM-карты виртуально и/или безопасно по меньшей мере на один тестовый зонд.

Мультиплексор SIM-карты может быть реализован с возможностью поддерживать несколько SIM-карт, например до трех SIM-карт и более.

Система тестирования может быть выполнена с возможностью запуска процедуры тестирования мобильного Интернета вещей, развертывая сквозную активную методику тестирования между по меньшей мере одним тестовым зондом и тестируемой сетью MIoT. Система тестирования может быть выполнена с возможностью управления тестовым зондом(-ами) через конкретную активную тестовую платформу, в том числе центральный тестовый блок. Кроме того, через центральный тестовый блок система тестирования может автоматически запускать процедуры тестирования IoT, может собирать результаты тестирования и создавать отчеты о тестировании и информационные панели.

В рамках системы способы тестирования и тестовые последовательности развертываются для тестирования приложений и/или услуг MIoT, работающих за пределами возможностей подключения IoT через тестируемую сеть MIoT.

«Сквозное» тестирование означает, что возможность связи между устройством MIoT и сервером приложений MIoT, а также услуги, предоставляемые приложением MIoT устройству MIoT, проверяются с использованием передачи данных на устройство MIoT и от него, в частности, на по меньшей мере один тестовый зонд, представляющий и имитирующий устройство MIoT, и обратно.

В частности, проверяется, проявляет ли поток сервисных данных приложения ожидаемое поведение от начала до завершения. В частности, тестируются все шаги приложения и/или услуги.

Можно проверить скорость загрузки и выгрузки данных и/или пропускную способность загрузки/выгрузки.

Тесты передачи данных могут выполняться с разными размерами отправленных/полученных данных, в частности, с разным количеством пакетов данных и/или с разными объемами данных.

Можно протестировать качество передачи данных, а также целостность передачи данных.

Кроме того, система может быть выполнена с возможностью тестировать возможности сетей MIoT при развертывании режима энергосбережения (PSM) и/или расширенного прерывистого приема (eDRX) для приложений MIoT. Кроме того, система может быть выполнена с возможностью тестировать серверы приложений IoT на платформе приложений IoT.

Система может быть выполнена с возможностью настраивать и запускать по меньшей мере один тестовый зонд для запуска по меньшей мере одной из групп режима энергосбережения (PSM) или режима расширенного прерывистого приема (eDRX) в тестируемой обслуживающей сети MIoT. Система может быть выполнена с возможностью согласовывать режим энергосбережения и режим расширенного прерывистого приема, в частности, в сочетании с настройкой и запуском тестового зонда для подключения развитой пакетной системы (EPS) в тестируемой обслуживающей сети MIoT.

Система может быть выполнена с возможностью настраивать и запускать по меньшей мере один тестовый зонд для доступа и запроса сервера приложений IoT с использованием различных протоколов, в том числе, помимо прочих, протоколы oneM2M, Hypercat, ограниченный протокол приложений (CoAP), транспортный протокол телеметрии очередей сообщений (MQTT/MQTT-SN), протокол потоковой передачи в реальном времени (RTSP) или через такие специфические для устройства интерфейсы, как JavaScript-объектная нотация (JSON) и/или расширяемый язык разметки (XML) через протокол передачи гипертекстовых файлов (HTTP).

Ссылки на протокол oneM2M можно найти на сайте www.onem2m.org. Информацию о протоколе Hypercat можно найти в книге Джона Дэвиса Hypercat: resource discovery on the internet of things («Hypercat: обнаружение ресурсов в Интернете вещей») (12 января 2016 г.): IEEE Internet of Things, 02 марта 2017 г., доступно на сайте http://iot.ieee.org. Информацию о протоколе CoAP можно найти в стандарте RFC7252, который доступен по адресу https://tools.ietf.org/html/rfc7252. Информацию о JSON можно найти через стандарты RFC8259 и ECMA-404. Информацию об RTSP можно найти в стандарте RFC2326.

Обмен сигналами и данными по п. 2 формулы изобретения позволяет тестировать с помощью предлагаемой системы наиболее распространенные типы сигнальных сообщений и данных.

Конфигурации согласно п. 3 формулы изобретения доказали свою важность для выполнения наиболее распространенных требований к тестированию.

В частности, это относится к системе по п. 4 формулы изобретения.

Структура сообщений по п. 5 формулы изобретения подходит для тестирования платформы приложений IoT. Альтернативно или дополнительно, протоколами и/или интерфейсами, которые могут применяться для связи с такой тестовой системой, являются oneM2M, Hypercat, CoAP, RTSP, JSON, XML.

Способ тестирования по п. 6 формулы изобретения имеет преимущества предлагаемой системы, описанной выше. Этот способ тестирования представляет собой способ сквозного тестирования. Он включает, в частности, тестирование платформы приложений IoT, в частности серверов такой платформы.

С помощью способа по п. 7 формулы изобретения, имитируя/эмулируя соответствующие устройства мобильного Интернета вещей с помощью тестового зонда в сети IoT, можно проверить доступность услуг IoT в сети. Стадии теста могут периодически повторяться в течение всей процедуры тестирования. Записанные результаты тестирования могут быть агрегированы и в дальнейшем подвергнуты статистической оценке.

С помощью способа тестирования по п. 8 формулы изобретения может быть выполнено подключение к мобильному Интернету вещей. В этом случае тоже стадия может периодически повторяться, а результаты испытаний могут быть агрегированы для дальнейшей статистической оценки.

С помощью такого эхо-тестирования можно оценить доступность сети IoT для передающего тестового зонда и/или общее время приема-передачи на запрос и ответ при эхо-тестировании.

С помощью способа тестирования по п. 9 формулы изобретения можно проверить функцию энергосбережения соответствующего устройства мобильного Интернета вещей. В этом случае тоже стадия может периодически повторяться, а результаты испытаний могут быть агрегированы для дальнейшей статистической оценки.

В рамках такого способа тестирования энергосбережения передача данных мобильным абонентам в сочетании с функцией энергосбережения, которая должна управляться тестируемой обслуживающей сетью IoT, может быть протестирована путем отправки данных нисходящей линии связи на тестовый зонд во время работы активного таймера T3324, подтверждая, что тестовый зонд принимает полные пакеты данных по нисходящей линии связи, отслеживая и записывая все тестовые события и повторяя вышеупомянутый тест в соответствии с заданным расписанием. В этом случае тоже стадия может периодически повторяться, а результаты испытаний могут быть агрегированы для дальнейшей статистической оценки.

Кроме того, при таком тестировании энергосбережения можно протестировать обмен SMS-сообщениями с мобильными абонентами в сочетании с функцией энергосбережения, управляемой тестируемой обслуживающей сетью Интернета вещей, путем отправки SMS-сообщения на тестовый зонд во время работы активного таймера T3324, подтверждающего, что тестовый зонд получает SMS-сообщение, отслеживает и записывает все тестовые события и повторяет вышеупомянутый тест в соответствии с заданным графиком тестирования. В этом случае тоже стадия может периодически повторяться, а результаты испытаний могут быть агрегированы для дальнейшей статистической оценки.

В способе тестирования по п. 10 формулы изобретения можно проверить функциональность режима расширенного прерывистого приема (eDRX) и, как следствие, оценить возможности дополнительных функций энергосбережения. В этом случае тоже стадия может периодически повторяться, а результаты испытаний могут быть агрегированы для дальнейшей статистической оценки.

В таком способе тестирования режима расширенного прерывистого приема (eDRX) передача данных от мобильных абонентов в сочетании с работой режима eDRX, которая должна управляться тестируемой обслуживающей сетью IoT, может быть протестирована путем отправки данных нисходящего канала на тестовый зонд в пределах временнóго интервала подкачки (PTW) с проверкой того, что тестовый зонд получает полные пакеты данных по нисходящей линии связи, отслеживает и записывает все тестовые события и повторяет вышеупомянутый тест в соответствии с заданным графиком тестирования. В этом случае тоже стадия может периодически повторяться, а результаты испытаний могут быть агрегированы для дальнейшей статистической оценки.

Кроме того, в таком способе тестирования режима расширенного прерывистого приема SMS-сообщения от мобильных абонентов в сочетании с работой режима расширенного прерывистого приема, управляемой тестируемой обслуживающей сетью Интернета вещей, могут быть протестированы путем отправки SMS-сообщения на тестовый зонд в пределах временнóго интервала подкачки с подтверждением, что тестовый зонд получает SMS-сообщение, отслеживает и записывает все тестовые события и повторяет вышеупомянутый тест в соответствии с заданным графиком тестирования. И здесь тоже повторяющийся этап может периодически повторяться, и результаты испытаний могут быть агрегированы для дальнейшей статистической оценки.

С помощью способа тестирования по п. 11 формулы изобретения можно проверить возможность сохранения соединения и необусловленный запрос сети на отключение.

С помощью способа тестирования по п. 12 формулы изобретения можно протестировать передачу данных при их отправке мобильным абонентам.

С помощью способа тестирования по п. 13 формулы изобретения может быть протестирована передача данных при их приеме мобильными абонентами.

С помощью способа тестирования по п. 14 формулы изобретения можно протестировать начало передачи SMS-сообщения мобильным устройством.

С помощью способа тестирования по п. 15 формулы изобретения может быть протестировано завершение передачи SMS-сообщения мобильным устройством.

Передача данных и SMS-сообщений может быть протестирована после и во время режима энергосбережения.

Далее со ссылками на прилагаемые графические материалы (чертежи) описываются иллюстративные варианты осуществления изобретения.

На фиг. 1 схематично изображены основные компоненты системы активного тестирования для сети мобильного Интернета вещей, в том числе по меньшей мере один тестовый зонд, подключенный к сети IoT через радиоинтерфейс.

На фиг. 2 в виде, аналогичном фиг 1, проиллюстрирован еще один вариант осуществления системы тестирования для сети мобильного Интернета вещей, включающей в себя тестовый зонд, подключенный к сети IoT через S1-интерфейс.

На фиг. 3 в виде, аналогичном фиг 1, проиллюстрирован вариант осуществления системы тестирования обслуживающей сети IoT на путях тестового соединения через роуминговые интерфейсы.

На фиг. 4 схематично изображены основные компоненты варианта осуществления системы тестирования, включающей два тестовых зонда для связи с платформой приложений IoT службы IoT через сообщения транспортного протокола телеметрии очередей сообщений MQTT/MQTT-SN.

На фиг. 1 схематично изображены основные компоненты системы 1 активного тестирования для сети 2 мобильного Интернета вещей 2, которая представлена линиями связи, показанными на фиг. 1. Линия связи может быть чисто сигнальным путем, сигнальным путем, встроенным в данные IoT, или же путем передачи данных IoT. Сеть 2 мобильного Интернета вещей (MIoT) обеспечивает подключение и услуги для устройств мобильного Интернета вещей с технологиями энергоэффективной сети дальнего радиуса действия (сеть LPWA). Используемая полоса частот сети LPWA постоянно находится в лицензированном спектре. Установленная технология LPWA может быть технологией LTE-M и/или технологией NB-IoT.

В настоящей заявке делаются следующие ссылки в отношении стандартизованных спецификаций сетей IoT:

- Международная ассоциация GSM (GSMA) (GSM - аббревиатура от Global System for Mobile communications - глобальная система связи с подвижными объектами); официальный документ CLP.28-NB-IoT Deployment Guide to Basic Feature set Requirements, версия 1.0, 02 августа 2017 г. (Белая книга Международной ассоциации GSM);

- Техническая спецификация 3GPP TS 23.682, V.15.8.0, выпуск 15, март 2019 г.

В сетях мобильного Интернета вещей, подлежащих тестированию с помощью системы 1, также можно установить EC-GSM-IoT (Интернет вещей GSM с расширенным покрытием). Другие технологии связи тоже могут использоваться для дополнительного сетевого доступа для межмашинной связи, например, Bluetooth Mesh Networking (ячеистая сетевая связь «блутус»), Light-Fidelity (Li-Fi) (аналог системы Wi-Fi на светодиодах), Near-Field Communication (NFC) (ближняя бесконтактная связь), Wi-Fi (формат «вай-фай» передачи цифровых данных по радиоканалам), ZigBee (спецификация сетевых протоколов верхнего уровня) или Z-Wave (запатентованный беспроводный протокол связи, разработанный для домашней автоматизации) в качестве примеров беспроводной связи с малым радиусом действия, LTE-Advanced или LTE-Standard в качестве примеров для беспроводной связи среднего радиуса действия, LoRaWan (протокол канального уровня), Sigfox (технология беспроводной низкоскоростной связи устройств в сетях с низким потреблением энергии; запатентована одноименной французской компанией) или невесомого терминала или терминала с очень малой апертурой (VSAT) в качестве примеров для беспроводной связи на большом расстоянии связь и Ethernet (стандарт организации локальных сетей, описанный в спецификациях IEEE и других организаций) или связь по линии питания в качестве примеров для проводной связи.

Система 1, иллюстрируемая на фиг. 1, включает один или несколько тестовых зондов 3, которые являются компонентами локального блока 4 системы 1. На фиг. 1 показано несколько примеров таких локальных блоков 4. Локальный блок 4 может содержать от одного до четырех или даже больше, например до 15 или более тестовых зондов 3. Тестовые зонды 3 подключаются к сети IoT 2 через радиоинтерфейс 5. Соответствующие интерфейсы 5 вместе с LTE RAN (сеть радиодоступа) схематично показаны на фиг. 1 и могут быть реализованы в виде совокупности антенных площадок.

Центральный тестовый блок 5a подключен к тестовым зондам 3 через интернет-сеть 7, 8. Такое соединение может быть постоянным защищенным IP-соединением, например через VPN-сервер и модем LTE/GPRS/EDGE/HSPA или может быть квазипостоянным IP-соединением, которое при необходимости устанавливается через VPN-сервер во время тестирования.

В варианте, иллюстрируемом на фиг. 1, сеть 7, которая может быть беспроводной транзитной сетью или фиксированной IP-сетью, включает в себя Интернет 8 и дополнительно включает компоненты развитого пакетного ядра (EPC) стандарта связи 3GPP LTE. В общем, компоненты сети 7 также являются компонентами сети 2 IoT, но это не обязательно, некоторые компоненты сети 7 могут быть независимыми от сети 2 IoT.

Другие части системы 1, показанные в левой части фиг. 1, являются тестовыми клиентами 5b, которые также подключены к сети 7, 8 системы 1.

На фиг. 1 показаны два основных тестовых канала связи между тестовыми зондами 3 и сервером приложений (AS) 6, выступающим в качестве платформы IoT. Первый, тестовый канал связи 9 NB-IoT проходит от приписанного локального радиоинтерфейса 5 через объект мобильного управления (MME), далее есть две альтернативы: либо через обслуживающий шлюз (S-GW), либо через шлюз сети пакетных данных. (P-GW), и сеть 7 к платформе 6 AS/IoT (так называемый прямой режим), либо через тестовый тракт 11, а также SCEF (функция раскрытия возможностей сервиса), сервер возможностей служб (SCS) и сеть 7 на платформу 6 AS/IoT (так называемый непрямой режим).

Еще один тестовый канал связи 10 LTE-M проходит непосредственно от локального радиоинтерфейса 5 к S-GW, то есть не проходит через MME, а затем через обслуживающий шлюз (S-GW) и шлюз сети пакетных данных (P- GW) и сеть 7 к платформе 6 AS/IoT.

Каждый тестовый зонд оснащен SIM-картой. Подключенный к Интернету 8 мультиплексор 12 SIM-карты отправляет данные SIM-карты на отдельные тестовые зонды фактически полностью безопасным и надежным способом. Мультиплексор SIM-карты, который является частью тестовой системы 1, известен из документа DE 10 2005 027 027 B4.

Локальный блок 4 и локальный блок 16 выполнены с возможностью поддерживать мультиплексор SIM-карты.

В качестве альтернативы поддержки мультиплексора SIM-карты локальный блок 4 может быть выполнен с возможностью поддержки нескольких SIM-карт, например до трех SIM-карт и более.

Локальный блок 4 помещен в обозначенное тестовое поле и подключен к системе тестирования. На практике тестовые зонды 3 размещаются в разных местах, распределенных по большой территории государства или многих государств. Как следствие, по меньшей мере один тестовый зонд 3 настроен для размещения либо в домашней сети IoT, тестируемой для национальных служб IoT, либо в гостевой сети IoT, тестируемой для служб международного роуминга IoT.

Система 1 обеспечивает возможность выполнения процедур тестирования мобильного Интернета вещей при развертывании сквозного активного тестирования между по меньшей мере одним тестовым зондом 3 и тестируемой сетью 2 Интернета вещей.

Кроме того, система 1 обеспечивает возможность управления по меньшей мере одним тестовым зондом 3, автоматического запуска тестовых процедур IoT, сбора результатов тестирования, а также создания отчетов о тестировании и/или информационных панелей.

Система 1 обеспечивает возможность обмена сигнальными сообщениями, передачи IP-данных и/или не-IP-данных и/или SMS-сообщений в тестируемую сеть 2 IoT и из нее.

Пути тестовой связи через интернет-сеть 8 между тестовыми зондами 3 и платформой 6 IoT включают структуру клиент/сервер MQTT/MQTT-SN, где тестовые зонды 3 являются клиентами MQTT, а платформа 6 IoT является сервером/брокером MQTT. Данные приложения IoT, хранящиеся на платформе IoT, могут быть извлечены, оценены и проверены с помощью протокола передачи сообщений MQTT.

Дополнительным компонентом в сетях и/или на путях связи может быть сервер обеспечения возможности реализации услуг (SCS) и/или сервер приложений (AS). По вопросу расположения таких серверов (SCS и/или AS) делается ссылка на техническую спецификацию 3GPP TS 23.682, в частности на рис. 4.2-1a.

Другие возможные интерфейсы могут работать в соответствии со стандартизованными интерфейсами роуминга S6a, S8, SGd или T7.

С помощью процедур тестирования, выполняемых системой 1, можно проверить доступность и качество тестируемой обслуживающей сети 2 IoT. Во время тестирования доступности услуги в центральном блоке 5a может отслеживаться и записываться время тестирования соответствующих тестовых событий.

Упомянутые способы тестирования управляются тестовым центральным блоком 5a, если не указано иное.

Пример такого способа тестирования включает следующие стадии:

Соответствующий тестовый зонд 3 настраивается через тестовый клиент 5b и запускается для подключения развитой пакетной системы (EPS) в тестируемой обслуживающей сети 2 IoT. После запуска подключения EPS, завершения процедуры подключения, полученные сообщения из сети IoT, тестируемой тестовым зондом 3, проверяются тестовым центральным блоком 5a.

Все тестовые события во время настройки, запуска и проверки отслеживаются и записываются. Эти стадии тестирования повторяются в соответствии с заданным графиком тестирования. Такое повторение может быть периодическим повторением стадий тестирования. Кроме того, результаты многочисленных тестов агрегируются и направляются на статистическую оценку, а результат тестирования представляется через тестовый клиент 5b тестировщику-человеку.

В одном из вариантов способа тестирования тестовый зонд запускается для проверки связи с сервером, установленным в тестируемой обслуживающей сети 2 IoT, или в компоненте сети IoT, например P-GW (PDN-шлюз; PDN - сеть передачи данных общего пользования).

«Пинг» выполняется с помощью соответствующей служебной программы IP (интернет-протокола).

После такой пинг-процедуры проверяется ее завершение, и снова все тестовые события отслеживаются и записываются, а стадии тестирования повторяются в соответствии с заданным графиком тестирования.

В другом варианте способа может быть протестирована функция энергосбережения, управляемая тестируемой обслуживающей сетью 2 IoT. Такой тест функции энергосбережения включает в себя включение режима энергосбережения (PSM) на соответствующем тестовом зонде 3 с установкой, тем самым, значения активного таймера T3324 и таймера T3412, расширенного на тестовом зонде 3 локального блока 4. Затем запускается EPS-подключение тестового зонда 3 в обслуживающей сети 2 IoT, и проверяется завершение процедуры подключения. Кроме того, проверяется, принимаются ли значения таймера обслуживающей сетью 2 IoT. Это выполняется путем сравнения этих значений со значениями, запрошенными соответствующим тестовым зондом 3. Кроме того, проверяется, завершена ли процедура расширенного периодического обновления области отслеживания (TAU). Опять же, все тестовые события при этом способе тестирования отслеживаются и записываются, и тестирование повторяется в соответствии с заданным графиком.

В другом варианте способа тестируют передачу данных от мобильных абонентов в сочетании с функцией энергосбережения (PSM), которая должна управляться тестируемой обслуживающей сетью 2 IoT. С этой целью данные нисходящей линии связи к соответствующему тестовому зонду 3 отправляются в течение периода времени, когда работает активный таймер T3324. Проверяется, принимает ли соответствующий тестовый зонд 3 полные пакеты данных нисходящей линии связи.

С помощью режима энергосбережения проверяется, может ли соответствующий тестовый зонд 3 выйти из состояния энергосбережения в состояние связи. Такое пробуждение может происходить, например, каждую неделю один раз на 2 минуты. В процедуре подключения EPS такой рабочий цикл пробуждения согласовывается. При тестировании проверяется функция пробуждения и изменение состояния между состоянием энергосбережения и состоянием связи.

Опять же, все тестовые события при этом способе тестирования отслеживаются и записываются, и тестирование повторяется в соответствии с заданным графиком тестирования.

В другом варианте способа , в котором тестируют передачу SMS-сообщений мобильным абонентам в сочетании с функцией энергосбережения, управляемой тестируемой обслуживающей сетью 2 IoT, SMS-сообщение отправляется на тестовый зонд 3 во время работы активного таймера T3324.

Затем проверяется, правильно ли доставлено SMS-сообщение на тестовый зонд. Все тестовые события при этих способах тестирования тоже отслеживаются и записываются, и вышеупомянутый способ тестирования повторяется в соответствии с заданным графиком тестирования.

В другом варианте способа тестируют функцию расширенного прерывистого приема (eDRX), которой должна управлять тестируемая обслуживающая сеть 2 IoT. При этом способе eDRX включен, и тем самым установлено значение продолжительности цикла eDRX и временнóго интервала подкачки (PTW) на соответствующем тестовом зонде 3 локального блока 4. Кроме того, запускается EPS-подключение тестового зонда 3 в тестируемой обслуживающей сети IoT 2. Проверяется выполнение такой процедуры присоединения. Кроме того, проверяется, принимаются ли длина цикла eDRX и значение PTW сервисной сетью 2 IoT со сравнением этих значений с теми, которые запрашивает соответствующий тестовый зонд 3. Все тестовые события этого метода отслеживаются и записываются, а процедура тестирования повторяется в соответствии с заданным графиком тестирования.

В другом варианте способа тестируют передачу данных мобильным абонентам в сочетании с функцией eDRX, которая должна управляться тестируемой обслуживающей сетью 2 IoT. В этом случае данные нисходящей линии связи отправляются на соответствующий тестовый зонд 3 в пределах временнóго интервала подкачки (PTW). Проверяется, принимает ли тестовый зонд 3 полные пакеты данных нисходящей линии связи. Все тестовые события этого метода тестирования отслеживаются и записываются, и процедура тестирования повторяется в соответствии с заданным графиком тестирования.

В другом варианте способа тестируют доставку SMS-сообщений мобильным абонентам в сочетании с функцией eDRX, управляемой тестируемой обслуживающей сетью 2 IoT. В этом случае на соответствующий тестовый зонд 3 в пределах PTW отправляется SMS-сообщение. Проверяется, правильно ли доставлено SMS-сообщение на тестовый зонд. Все тестовые события при этом способе тестирования отслеживаются и записываются. Процедура тестирования повторяется в соответствии с заданным графиком тестирования.

В другом варианте способа тестируют сохраняемость соединения сети 2 IoT. В этом случае проверяют, запрашивается ли соответствующий тестовый зонд 3 сервисной сетью 2 IoT для отсоединения после подключения EPS или после передачи данных при их отправке мобильным абонентам или передачи данных при их приеме мобильными абонентами. Эту стадию повторяют несколько раз. Результаты нескольких тестов этого тестирования агрегируются. На основе этого агрегирования рассчитывается коэффициент спрямления контекста носителя EPS по умолчанию.

В другом варианте способа тестируют передачу данных IoT при их отправке мобильным абонентам через тестируемую обслуживающую сеть 2 IoT. Используется транспортный протокол TCP (протокол управления передачей). Кроме того, запускается передача данных IoT от мобильных абонентов от соответствующего тестового зонда 3 на сервер 6 приложений, расположенный в домашней сети (HPMN). Проверяется правильность приема данных IoT сервером 6 приложений. Эта стадия повторяется несколько раз, и результаты нескольких тестов агрегируются, указывая на коэффициент спрямления контекста носителя EPS по умолчанию. Кроме того, развертывается протокол UDP (протокол дейтаграмм пользователя) и повторяется вышеописанная процедура передачи данных IoT при их отправке. Кроме того, развертывается механизм доставки не-IP данных через сигнализацию NAS (Non-Access Stratum - уровень, не связанный с предоставлением доступа). Опять же, повторяется тест передачи данных IoT при их отправке мобильным абонентам.

В другом варианте способа тестируют передачу данных IoT при их приеме мобильными абонентами через тестируемую обслуживающую сеть 2 IoT. После развертывания транспортного протокола TCP сервер приложений, то есть сервер платформы 6 IoT, расположенный в домашней сети, запускается для передачи данных IoT в на соответствующий тестовый зонд 3. Проверяется, полностью ли получены соответствующим тестовым зондом 3 данные IoT. Дальнейшие стадии этого способа тестирования, включая развертывание транспортного протокола UDP и развертывание механизма доставки не-IP-данных через сигнализацию NAS, соответствуют тем, которые описаны выше в отношении способа тестирования передачи данных при их отправке.

В другом варианте способа тестируют передачу SMS-сообщений при их отправке мобильным абонентам через тестируемую обслуживающую сеть 2 IoT. Соответствующий тестовый зонд 3 запускается для отправки SMS-сообщения на партнерский тестовый зонд 3 локального устройства 4 в домашней сети (HPMN). Затем проверяется, правильно ли получено SMS-сообщение партнерским тестовым зондом 3. Этот тест повторяется несколько раз, и результаты нескольких тестов агрегируются для дальнейшей статистической оценки.

В другом варианте способа тестируют доставку SMS-сообщений при их приеме мобильными абонентами через тестируемую обслуживающую сеть 2 IoT. Запускается партнерский тестовый зонд 3 в домашней сети (HPMN) для отправки SMS-сообщения на тестовый зонд 3 в обслуживающей сети 2 IoT. Проверяется, правильно ли доставлено SMS-сообщение, отправленное партнерским тестовым зондом 3' на соответствующий тестовый зонд 3 в обслуживающей сети 2 IoT. Опять же, этот тест повторяется несколько раз, и результаты нескольких тестов агрегируются.

На фиг. 2 проиллюстрирован еще один вариант осуществления системы 15 тестирования для сети мобильного Интернета вещей. Компоненты и функции, которые соответствуют тем, которые объяснены выше со ссылкой на фиг. 1, имеют те же ссылочные обозначения и повторно не описываются. Центральный тестовый блок, тестовые клиенты и мультиплексор SIM-карты, которые также могут присутствовать в системе 15 в дополнение к локальному блоку, на фиг. 2 не показаны.

В системе 15 локальный блок 16, включающий тестовые зонды 3, реализован как базовый блок S1, который подключен к сети 2 IoT через S1-интерфейс 17. Линия 18 связи через этот S1-интерфейс 17 реализована как эмулируемый развитый узел B (eNodeB). Подробности относительно варианта осуществления S1-интерфейса и протокола можно найти в 3GPP TS 36.413 V.15.5.0, выпуск 15, март 2019 г.: Evolved Universal Terrestrial Access Network (E-UTRAN); S1 Application Protocol (S1AP) («Развитая универсальная наземная сеть доступа (E-UTRAN); протокол приложения S1 (S1AP)»).

На фиг. 3 проиллюстрирован другой вариант осуществления системы 20 тестирования. Компоненты и функции, которые соответствуют тем, которые уже объяснены со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 2, имеют одинаковые ссылочные обозначения и не описываются повторно.

Система 20 обеспечивает тестирование подключения и услуг для устройств мобильного Интернета вещей в условиях роуминга. Связь по линиям 9, 10 и 11 осуществляется между домашней сетью мобильной связи общего пользования (HPMN) и гостевой сетью мобильной связи общего пользования (VPMN) через границу 21. С этой целью в линии связи 11 в дополнение к модулю функции раскрытия возможностей сервиса (SCEF) в HPMN в VPMN расположен дополнительный модуль межсетевого взаимодействия SCEF (IWK-SCEF).

Эта схема роуминга возможна с радиоинтерфейсами 5, снова показанными на фиг. 3, а также с S1-интерфейсом 17 в соответствии с фиг. 2 (на фиг. 3 не показан).

На фиг. 4 схематично изображены компоненты другого варианта осуществления системы тестирования для сети мобильного Интернета вещей, включая подробности относительно передачи данных тестирования между разными тестовыми зондами 3, 3’, где эти разные тестовые зонды 3, 3’ могут быть отнесены к разным, например дома/в гостях, общественным мобильным сетям. Компоненты и функции, которые соответствуют тем, которые описаны выше со ссылками на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, имеют те же ссылочные обозначения и не описываются повторно.

Один из тестовых зондов, зонд 3, подключен к платформе 6 IoT через тестовый канал связи 22, который может включать радиоинтерфейс 5 или S1-интерфейс 17. Тестовый зонд 3 включает в себя клиент 23 MQTT/MQTT-SN, который обменивается данными через линию 22 связи с сервером/брокером 24 MQTT/MQTT-SN тестируемой платформы 6 IoT.

Другой тестовый зонд, зонд 3', на фиг. 4 связан с тестируемой платформой 6 IoT через другой тестовый канал связи 25, который также может включать в себя радиоинтерфейс 5 или S1-интерфейс 17. С этой целью этот другой тестовый зонд 3' также включает клиент 23' MQTT/MQTT-SN.

В качестве альтернативы или в дополнение к MQTT/MQTT-SN может использоваться по меньшей мере один из следующих дополнительных протоколов и/или один из следующих специфических для устройства интерфейсов: oneM2M, Hypercat, CoAP, RTSP, JSON, XML.

Использование определенного протокола/интерфейса зависит от соответствующего устройства IoT и/или соответствующего приложения. Например, CoAP подходит для сетей с ограничениями, имеющих узкую полосу пропускания и низкое энергопотребление.

Тестовый зонд 3, 3’ может быть частью движущегося устройства, т.е. может быть частью транспортного средства, например, велосипеда или автомобиля. В этом случае тестовое устройство может инициировать обновление области отслеживания всякий раз, когда соответствующий тестовый зонд 3 входит в новую область отслеживания в сети 2 MIoT. После такого обновления области отслеживания данные, предназначенные для режима энергосбережения (PSM) и/или для функции расширенного прерывистого приема (eDRX) могут быть пересмотрены и/или отменены при запуске тестовой системы.

При использовании одного из описанных выше вариантов способа тестирования соответствующие данные IoT, отправленные тестовым зондом 3 и сохраненные на тестируемой платформе 6, могут быть получены с помощью тестовых зондов 3’. Полученные данные сравниваются с отправленными исходными данными, на основе чего может быть оценен результат тестирования.

Тестовые зонды 3, 3’ могут быть размещены в одной домашней сети. В качестве альтернативы, как показано на фиг. 4, тестовые зонды 3 и 3’могут быть расположены в отдельных сетях. Например, как можно видеть на фиг. 4, один тестовый зонд 3 может быть размещен в гостевой общедоступной сети VPMN, а другой тестовый зонд 3’ может быть расположен в домашней общедоступной мобильной сети HPMN. При таком решении тестирование платформы приложений IoT в роуминге устройств IoT, как описано выше, может проводиться в глобальном масштабе.

Claims (71)

1. Система (1; 15; 20) активного тестирования для сети (2) мобильного Интернета вещей (MIoT), обеспечивающая подключение и услуги для устройств MIoT по технологиям энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия (сетей LPWA),

- при этом система предназначена для тестирования качества услуг MIoT тестируемой обслуживающей сети MIoT и для тестирования доступности сервиса MIoT,

- с использованием

- по меньшей мере одного тестового зонда (3; 3, 3'), подключенного к сети (2) MIoT через интерфейс (5) LTE-Uu и/или

- по меньшей мере одного тестового зонда (3; 3, 3'), подключенного к сети (2) MIoT через S1-интерфейс (17),

- с центральным тестовым устройством (5a), подключенным (8) к упомянутому по меньшей мере одному тестовому зонду (3; 3, 3') через беспроводную транзитную сеть или фиксированную IP-сеть (7),

- с мультиплексором (12) SIM-карты для передачи данных SIM-карты на упомянутый по меньшей мере один тестовый зонд (3; 3, 3') в тестовых полях,

- при этом система выполнена с возможностью настраивать и запускать тестовый зонд для подключения развитой пакетной системы (EPS) в тестируемой обслуживающей сети MIoT, чтобы проверять завершение процедуры тестирования, отслеживать и записывать все тестовые события и повторять вышеуказанные стадии тестирования в соответствии с графиком тестирования.

2. Система по п. 1, выполненная с возможностью обеспечивать обмен сигнальными сообщениями и передачу либо IP-данных, либо не-IP-данных, либо SMS-сообщений в тестируемую сеть MIoT (2) и из нее.

3. Система по любому из пп. 1 или 2, в которой упомянутый по меньшей мере один тестовый зонд (3; 3, 3') выполнен с возможностью размещения его в обслуживающей сети, то есть либо в домашней сети (2, HPMN) MIoT для тестирования услуг национального MioT, либо в гостевой сети (2, VPMN) MIoT для тестирования международных роуминг-сервисов MIoT.

4. Система по п. 3, выполненная с возможностью тестировать обслуживающую сеть MIoT на разных тестовых путях соединения и связи в разных компонентах сети (2) MIoT через MME, S-GW, P-GW, SCEF, IWK-SCEF, SCS, AS, а также через роуминг-интерфейсы S6a, S8, SGd, T7.

5. Система по любому из пп. 1–4, выполненная с возможностью связываться с тестируемой платформой (6) MIoT через MQTT / MQTT-SN-сообщения и проверять доступность и возможность подключения платформы (6) MIoT через базовую сеть MIoT, а также осуществлять сквозную передачу данных и целостность данных между платформой (6) MIoT и устройствами мобильного Интернета вещей.

6. Способ сквозного тестирования платформы приложений IoT, с помощью системы по любому из пп. 1–5 для проверки качества услуг MIoT в тестируемой обслуживающей сети MioT включающий следующие стадии:

- настройка и запуск тестового зонда для EPS-подключения в тестируемой обслуживающей сети MIoT,

- проверка завершения процедуры этого подключения,

- отслеживание и запись всех тестовых событий,

- повторение вышеперечисленных стадий в соответствии с графиком тестирования.

7. Способ по п. 6, тестирующий возможность подключения к сети IoT и включающий следующие стадии:

- запуск тестового зонда для проверки связи с сервером в тестируемой обслуживающей сети MIoT,

- проверка завершения пинг-процедуры,

- отслеживание и запись всех тестовых событий,

- повторение вышеперечисленных стадий в соответствии с графиком тестирования.

8. Способ по любому из пп. 6 или 7, в котором тестируют функцию энергосбережения, которой должна управлять тестируемая обслуживающая сеть MIoT, включающий следующие стадии:

- включение режима энергосбережения (PSM) с установлением тем самым значения активного таймера T3324 и таймера T3412, расширенного на тестовом зонде,

- запуск EPS-подключения тестового зонда в обслуживающей сети MIoT,

- проверка завершения процедуры этого подключения,

- проверка того, принимаются ли значения таймеров обслуживающей сетью MIoT, путем сравнения этих значений с запрошенными тестовым зондом,

- проверка того, принята ли процедура расширенного периодического обновления области отслеживания (TAU),

- отслеживание и запись всех тестовых событий,

- повторение вышеперечисленных стадий в соответствии с графиком тестирования.

9. Способ по любому из пп. 6–8, в котором тестируют функцию расширенного прерывистого приема (eDRX), управляемую тестируемой обслуживающей сетью IoT, включающий следующие стадии:

- включение eDRX с установлением тем самым значения продолжительности цикла eDRX и временнóго интервала подкачки (PTW) на тестовом датчике,

- запуск EPS-подключения тестового зонда в тестируемой обслуживающей сети IoT,

- проверка завершения процедуры подключения,

- проверка того, принимаются ли длина цикла eDRX и значение PTW обслуживающей сетью IoT путем сравнения этих значений с теми, которые запрашивает тестовый зонд,

- отслеживание и запись всех тестовых событий,

- повторение вышеперечисленных стадий тестирования в соответствии с графиком тестирования.

10. Способ по любому из пп. 6–9, в котором тестируют возможность удержания соединения с сетью IoT, включающий следующие стадии:

- проверка того, запрошен ли тестовый зонд обслуживающей сетью IoT для отсоединения после EPS-подключения или после передачи данных при их передаче мобильным абонентам или при их приеме мобильными абонентами,

- повторение этой стадии проверки несколько раз,

- агрегирование результатов нескольких тестов с указанием коэффициента спрямления контекста носителя EPS по умолчанию.

11. Способ по любому из пп. 6–10, в котором тестируют передачу данных IoT мобильным абонентам, обеспечиваемую тестируемой обслуживающей сетью IoT, включающий следующие стадии:

- развертывание транспортного протокола TCP,

- запуск передачи данных IoT мобильным абонентам от тестового зонда на сервер приложений, расположенный в домашней сети (HPMN),

- проверка правильности приема данных IoT сервером приложений,

- повторение этой стадии проверки несколько раз,

- агрегирование результатов нескольких тестов с указанием коэффициента спрямления контекста носителя EPS по умолчанию,

- развертывание транспортного протокола UDP,

- повторение теста передачи данных IoT при их передаче мобильным абонентам,

- развертывание механизма доставки не-IP-данных через сигнализацию NAS,

- повторение теста передачи данных IoT при их передаче мобильным абонентам.

12. Способ по любому из пп. 6–11, в котором тестируют передачу данных IoT при их получении мобильными абонентами, обеспечиваемую тестируемой обслуживающей сетью IoT, включающий следующие стадии:

- развертывание транспортного протокола TCP,

- запуск сервера приложений, расположенного в домашней сети (HPMN), для передачи данных IoT на тестовый зонд,

- проверка того, полностью ли получены данные IoT тестовым зондом,

- повторение этой стадии проверки несколько раз,

- агрегирование результатов нескольких тестов с указанием коэффициента спрямления контекста носителя EPS по умолчанию,

- развертывание транспортного протокола UDP,

- повторение теста передачи данных IoT при их получении мобильными абонентами,

- развертывание механизма доставки не-IP-данных через сигнализацию NAS,

- повторный тест передачи данных IoT при их получении мобильными абонентами.

13. Способ по любому из пп. 6–12, в котором тестируют передачу SMS-сообщений при их передаче мобильным абонентам через тестируемую обслуживающую сеть IoT, включающий следующие стадии:

- запуск тестового зонда для отправки SMS-сообщения на партнерский тестовый зонд в домашней сети (HPMN),

- проверка правильности доставки SMS-сообщения на партнерский тестовый зонд,

- повторение теста несколько раз,

- агрегирование результатов множественных тестов.

14. Способ по любому из пп. 6–13, в котором тестируют доставку SMS-сообщений при их получении мобильными абонентами через тестируемую обслуживающую сеть IoT, включающий следующие стадии:

- запуск партнерского тестового зонда в домашней сети для отправки SMS-сообщения на тестовый зонд в обслуживающей сети IoT,

- проверка того, правильно ли доставляется в тестовый зонд в обслуживающей сети IoT SMS-сообщение, отправленное партнерским тестовым зондом,

- повторение теста несколько раз,

- агрегирование результатов множественных тестов.