(完整版)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 100083
1 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。 业务提供功能呼叫控制功能
SSF功能
软交换SIP网关待定
网管服务器AAA服务器Radius SNMP 信令网关信令网关现有IN H.323IP 电话网SIP系统网管、计费功能地址解析/路由功能
互通功能NO.7网络
各种媒体网关H.248
终端MGCP 终端软
交
换
设
备业务创作APIs
应用服务器
H.248
H.323SIP SIP/BICC INAP/IP
图1 软交换的基本框架结构图
业务提
供、
计费、
网络管理
操作支持
IN/AIN
Inter-Network
switch
其他VoIp网
络
PSTN/SS7/ATM
网络
非IP终端/移动网络
业务/管理平面
应用/特色业务（SCP,Service Logic）
媒体业务
业务/管理平面
（呼叫代理，MGC,Softswitch）
IP传输域(IP骨干网、路由、交换
Qos机制（RSVP)、DIFF、MPLS)
网间互连域
（TG(MG),SG)
互连网关
非IP接入区域
1、无线接入(AG、接入代理)
2、移动接入(RAN,AG)
3、广带接入(IADS,MTAS）
-
IP电话
(H.323,SIP,MGCP...)
IP 终端、
IP PBXs
管理平面
传输平面
IP
SS7,TDM/ATM
信令(ISUP,MAP,RANAP,MGCP,MEGACO,SIP)
SIP/SIP-T(H.323 )
Open Apls(Parlay,Jain,CAMEI,SIP,AIN/NAP)
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 1071-2000 《IP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 1172-2000《IP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（SoftSwitch）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、MEGACO/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 1172-2000《IP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（G．729编码），<200ms（G．723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。