软交换网络的测试

软交换网络的测试田守辉信息产业部数据通信产品质量监督检验中心 北京 1000831 引言随着全球信息化、新技术和新业务的发展及互联网的广泛使用，IP数据业务急剧迅猛增长，用户对语 音、数据、图像和视频的多媒体业务产生了更多更高的要求，传统的 PSTN 公共电话网络必须要过渡到以 IP数据和多媒体业务为中心的下一代网络，而软交换(SoftSwitch)则是下一代网络(NGN)中语音业务、 数据业务和视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备，也是电路交换电信网向分组网演进的重要设备。 软交换的基本含义是把呼叫处理和控制功能从媒体网关设备中分离出来，实现业务/控制与传送/接入的分 离；软交换提供了包交换网中与电路交换相同的功能，因此，软交换也称为呼叫代理或呼叫服务器。软交 换与业务无关，它是在基于IP的网络上提供电信业务的技术。在电路交换网中，呼叫控制、业务提供以及 交换矩阵均集中在一个系统中；而软交换的主要设计思想是业务、控制与传送、接入分开，各实体间通过 标准协议进行连接和通信，以便更灵活地提供业务。即软交换是基于软件的分布式交换/控制平台，它将呼 叫控制功能从网关中分离出来，从而方便了在网上引入多种业务。也就是说软交换设备独立于底层承载协 议，主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，并向 用户提供现有电路交换机所能提供的业务以及多样化的第三方业务。图1为国际软交换联盟(Internet Softswitch Consortium)提出的软交换网络参考模型，一般来说 共分为4个平面：传送平面、控制/信令平面、业务/应用平面和管理平面。图2是软交换的基本框架结构 图。2 软交换网络的测试模型从图 1 和图 2 可以看出整个软交换系统或网络的测试首先应该针对相关的网络设备实体进行测试，然 后对网络设备实体之间的接口和协议进行测试，再对整个软交换网络所能实现的各种业务、功能和性能进 行测试。即可以参照图 3 所示的软交换测试方案参考模型来进行系统、全面和科学的网络测试。AAA服务器业务创作APIs网管服务器信令网关Radius应用服务器待定SNMP地址解析/路由功能软交换设备业务提供功能网管、计费功能SSF功能互通功能软交换SIP系统各种媒体网关SIP网关呼叫控制功能H.248终端信令网关MGCP终端图 1 软交换的基本框架结构图图2 软交换网络参考模型图3 软交换网络测试方案参考模型3 软交换网络的具体测试方案3.1 网络设备实体的基本功能测试 对于此项测试, 应该针对软交换机设备，采用各种信令协议中的媒体 网关、综合接入设备，IP电话终端、移动终端及其它非IP终端等各种类型设备在软交换网络中所支持的 功能和作用进行测试。按照图3所示，搭建一个完整的测试环境，如图4为的软交换系统测试连接图。以 中华人民共和国信息产业部的标准YDC 003-2001软交换设备总体技术要求、YD/T 1071-2000IP电 话网关设备技术要求和YD/T 1243-2002媒体网关设备技术规范及其相关ITU-T和IETF的国际建议 和标准为依据进行各种功能的实际运行，以验证网络设备实体对各种功能的支持情况。3.2 网络设备实体之间的各种物理接口电气特性测试 对于此项测试，可以参照中华人民共和国信息产业 部的标准YD/T 1156-2001路由器测试规范-高端路由器和YD/T 1172-2000IP电话网关设备测试方 法中对相关的E1/T1、FXS/FXO、FE和GE等接口的测试方法和要求开展测试工作。各种接口的测试仪表 种类很多，也因为测试方法已经确定，故此项测试意在检验设备之间是否能正确、安全、有效地发送和接 收各种信令和数据。3.3 网络设备实体之间的各种信令协议和互连互通测试 对于此项测试，国际和国内尚没有统一、完整、 运行有效的测试标准或方案，主要是由于下一代网络（NGN）或者说软交换网络（Sof tSwi tch ）技术仍然 处在不断的改进和发展中，许多信令协议尚未最终定稿颁布。所以目前已经定型的测试仪表种类很少，即 使已经定型仍然必须不断跟踪国际相关标准而发展。图4软交换系统测试连接图信令协议的测试分为两种方式：一是一致性测试（Conformance test）,即仿真测试。测试仪表仿真 为 1 个或多个网络设备实体，发送正确或错误信令协议消息报文或者产生正常或异常的情况，检验与之相 连接的被测设备的处理情况。二是监视性测试（Moniter test）,测试仪表放置于网络设备实体之间，捕获 网络上所有数据报文，检验实际的各种通信流程的正确性。目前有很多仪表或软件可以进行信令协议的监视性测试，但能进行一致性测试的仪表则很少，网泰通 信科技（中国）有限公司的 InterWatch 95000型和 Inet 技术公司的 Spectra 2型测试仪表可以实现或部 分实现该功能。InterWatch 95000型测试仪表硬件上采用板卡式总线结构，运行在LINUX系统上，具备多 种软交换协议的一致性测试软件、性能测试软件、监视测试软件和手动编辑协议消息功能。 Spectra 2 型 测试仪表采用一体化设计，运行在 Windows NT 系统上，具备多种软交换协议的一致性测试软件、性能测 试软件、监视测试软件和强大的手动编辑协议消息功能。同时很多其它仪表厂商也在积极地研发相关产品。MGCP、SIP、MEGAC0/H248、H323协议的一致性测试针对软交换设备（MGC或CALL AGENT）和各种媒体 网关设备/IP电话终端设备的不同而不同，应该分别进行测试验证。虽然测试标准未正式颁布，但是国际 上已经颁布了正式的相关协议的技术要求而不是草案。媒体网关PSTN侧的信令如SS7 （ISUP、TUP），NO1，DSS1 ISDN PRI/BRI等是传统电路交换信令，测 试仪表和方法已经非常成熟，相关的国际和国家规范早已经确定。软交换设备和媒体网关 IP 侧的信令 SIGTRAN （M3UA、M2UA、M2PA、SCTP、IUA和V5UA等）则需要一致性测试仪表进行仿真测试。但由于标准 现在未正式颁布，所以目前的仪表都是参考协议草案，存在不确定性。进行上述协议测试时，按照图3进 行仪表和被测设备的连接，采用网泰通信科技（中国）有限公司的InterWatch 95000型，或者Inet技术 公司的Spectra 2型测试仪表的协议一致性测试软件套，或者手工编辑相关协议消息、流程可进行测试。互连互通测试是非常重要的一项工作，决定了整个软交换网络的业务运行状态。此项测试要在单项信 令协议测试正确后进行。在不同的区域内用户采用不同信令协议情况下，进行各种正常或异常的基本、补 充业务测试。在业务运行期间，将协议测试仪表连接在网络当中，捕获所有的消息报文，进行详细的分析， 验证流程的正确性和业务的正确开展。3.4 软交换网络支持的各种业务测试 由上可知，软交换网络应该能提供现有电路交换机所能提供的业务 以及多样化的第三方业务，而这正式是运营商和用户所希望的。所以利用图3的测试环境模拟一个实际的 网络运行状态，可通过电话机、IP电话终端等各种用户终端进行PSTN/ISDN网的基本业务和补充业务、智 能网业务、其它增值业务等的验证。实现PSTN/ISDN网络基本业务所包括的基本市内/国内长途/国际长途 电话和传真的出/入局功能及拨打特服号码功能测试，以及 PSTN/ISDN 网补充业务包括的主叫号码显示、 主叫号码显示抑制、缩位拨号、免打扰、热线服务、遇忙回叫、呼叫转移、闹钟服务、查找恶意呼叫、呼 叫等待、三方通话、会议电话、呼出限制等业务的测试。3.5软交换网络支持的各种管理功能测试 软交换设备、信令网关和媒体网关设备都是下一代网络（NGN） 中的重要设备，尤其软交换设备是执行呼叫处理控制的核心设备，所以整个系统必须有一个强大的网络管 理系统，对整个网络中的各个设备实体进行全方位的控制、监测和维护管理，以保持全网络正常有序的运 行。同时整个系统也必须有一个强大的计费管理系统，因为这关系到网络运营商、业务提供商和最终用户 的切身利益，计费出现问题，将引起巨大的争议。对于网络管理系统的测试，应该针对软交换系统的网络管理系统的SNMP协议、配置管理、安全管理、 故障管理、性能管理、日志管理等几个方面进行。利用 SNMP 协议分析仪监视网络管理服务器和各个设备 之间的各种SNMP命令/响应报文，检验SNMP的版本和各种消息内容及其流程的正确性。利用合法和非法 的管理员分别进入网络管理系统进行数据的查询修改，再利用不同级别的合法管理员分别对网络进行查 询、修改、增加、删除等重要操作，用来测试验证网络的配置管理和安全管理功能。同时在网络管理系统 中的日志信息里进行上述各种操作的历史信息以测试验证日志管理功能。通过查询历史信息和人为现场制 造各种类型的一些故障，测试故障管理的故障检测、故障报警、故障信息内容、故障定位等功能。对于计费管理系统的测试，应该针对软交换网络的计费管理系统的计费信息传送协议、计费方式、计 费精度、计费准确性、计费信息内容等几个方面进行。利用协议分析仪监视计费信息的传送协议报文，用 以测试协议内容和流程的正确性。应该支持CMIS/FTAM协议或FTAM协议、RADIUS协议、FTP等，具体传 送协议的使用由各运营商根据自身网络的特点决定，实现与现有电路交换网络计费管理系统的兼容。利用 实际/实验的几种计费方式的用户进行拨打电话测试，验证系统的计费方式和计费精度。应可选支持复式 计费、立即计费的功能，支持主叫号码用户、帐号用户、集团大客户等用户。在计费精度上，采用时长计 费时， 要求其计费单位精确到1 秒，时间精度为10-8; 当采用流量计费时，要求其精度精确到1 个字节。 对于计费准确性的测试，应该利用实际/实验的几种计费方式的用户分别充当主被叫方，进行正常和异常 情况的电话通话，用精确度高的秒表进行实际记录，然后和计费管理系统中的清单进行对比，误差应该在 2 秒以内。其中异常情况包括被叫方不应答、被叫方为空号、被叫方忙3 种情况。对计费管理系统中的计 费内容进行实际的查询测试，信息内容应该包括日期、通话开始/结束时间、主/被叫用户号码、卡号、主 叫/被叫侧媒体网关/终端的IP地址、业务类别、主叫/被叫侧软交换设备的IP地址等相关呼叫信息。3.6软交换网络的性能指标测试 中华人民共和国信息产业部的标准YDC 003-2001软交换设备总体技术 要求中对软交换设备的性能有一个简单的规定，但由于国际上对此相关指标也没有具体的规定，所以中 国的规定也仅仅是暂定。当软交换设备位于端局时，设备容量为100K ；当软交换设备位于汇接局时，设备 容量为200K中继，并可根据需要灵活扩展。当软交换设备位于端局时，处理能力为140万BHCA；当软交 换设备位于汇接局时，处理能力为300万BHCA。对于媒体网关设备来说，呼叫处理能力和语音质量的测试非常重要，中华人民共和国信息产业部的标 准YD/T 1172-2000IP电话网关设备测试方法在此方面对IP电话网关有着具体的要求。传输时延应该 150ms（G729 编码）， 200ms（G723 编码）。呼叫接通率90%（中国一号信令），99%（中国七号信 令）。呼叫接通时间5秒。长时间掉线率1%。语音质量的客观评价（PSQM）1.0。进行上述性能参数测试时,按照图3进行仪表和被测设备的连接，采用美国SPIRENT公司的ABACUS 1/2 型、Ameritec公司的Ame型、网泰通信科技（中国）有限公司的InterWatch 95000型、Inet技术公司的 Spectra 2型或者其它公司的呼叫发生器/性能测试仪表可进行上述呼叫处理参数和语音质量的测试。其中 美国 SPIRENT 公司的 ABACUS 1/2 型和 Ameritec 公司的 Ame 型可以发起 PSTN 信令的大容量呼叫,美国 SPIRENT公司的ABACUS 2型、网泰通信科技（中国）有限公司的InterWatch 95000型和Inet技术公司的 Spectra 2型可以发起IP侧信令的大容量呼叫。在可靠性上,软交换系统必须采用容错技术设计,具有高可靠性和高稳定性。主处理板,电源和通讯板 等系统主要部件应具有热备份冗余, 并支持热插拔功能。测试时，检查历史纪录，确定网络自运行至今的 总时间t和业务中断运行的时间t1，t1/t至少应该大于99%。在各种业务正常运行的同时对系统的主要 部件进行主备切换和热插拔操作，验证系统是否具备热备份冗余和热插拔功能，是否影响其业务的正常运 行。4结束语软交换作为下一代网络的核心技术，ITU和IETF正在努力推进相关技术、测试标准和技术的发展。世 界很多国家的网络运营商都正在开展软交换网络的试验工作，有的国家已经在部分地区投入了实际的运 营，取得了良好的效果。但由于某些相关技术、测试标准和技术尚在开发阶段，软交换网络自身各种协议 之间、软交换网络和现有的H323 IP电话网络、传统的PSTN/ISDN网络及智能网之间的互连互通问题非常 多，整个网络上的各种业务的实际商业运营也没有成熟的经验。所以软交换网络的测试在信令协议、互连 互通、业务运营上问题很多，同时网络设备实体的呼叫处理能力、安全可靠性与传统的电路交换程控机也 有着不小的差距，而且测试仪表也需要进一步改善和提高。总之，随着科学技术的发展，软交换的技术、 测试标准和技术会愈来愈完善。