GPRS核心网仿真测试系统

摘要

本发明公开了一种应用在手机网络测试领域的GPRS核心网仿真测试系统，该系统包括系统接入模块、系统配置管理模块、业务测试管理模块、告警管理模块、故障分析定位模块，系统接入模块通过模仿核心网网元及硬件接口接入网络，业务测试管理模块下发测试任务，调用系统配置模块模拟的手机，生成信令，通过模拟网元发送到核心网进行测试。本发明的系统通过仿真手机和接入点之前的核心网设备进行测试，越过了无线网络，避免了对无线网络资源的占用及无线网络对测试结果的影响，同时，本发明的方法通过软件仿真生成GPRS终端数量和高强度拨测任务，系统扩展成本相对较低。

说明书

技术领域

本发明涉及手机网络测试领域，尤其涉及一种GPRS核心网仿真测试系统。

背景技术

GPRS(通用分组无线业务)及其伴生的多种移动数据业务作为通信网络的重要业务形式已得到越来越多的系统运营商和增值业务商的重视。随着业务内容和应用功能的不断增强和完善，GPRS数据业务已成为当前最有潜力的电信增值业务类别之一。然而，GPRS网络在为用户提供便捷通信服务的同时，也由于其业务种类的复杂性、网络接口的多样性，使得其网络和业务可用性实时化监控难度大大增加。

生产实践中发现传统终端模块型数据业务测试产品存在一系列实际问题：

a.拨测时占用过多无线资源，影响远端拨测单元所在区域用户正常使用业务；

b.测量准确性受无线网络因素影响较大，不能对无线或核心网障碍位置准确定位；

c.测试模式、参数控制受制于终端模块或测试手机制造商的预先定义，信息全面性和使用者测试期望有差距；

d.主要通过短信方式修改拨测任务脚本，任务调整管理较为困难；

g.拨测强度和业务种类的扩展依靠手机终端模块的增加实现，相对不经济；

e.系统功能升级需至远端拨测单元站点逐个进行，升级周期长；

f.拨测模块故障需要现场巡检发现，一般需要代维，成本支出较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种越过无线网络、直接在GPRS核心网各接口接入进行业务测试的GPRS核心网仿真测试系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

GPRS核心网仿真测试系统，包括：

系统接入模块：用于仿真系统接入点之前的核心网网元、并构建传输协议，同时提供所述的测试系统接入GPRS核心网的硬件接口；

系统配置管理模块：用于通过软件方法仿真不同型号的手机、SIM卡，并对系统接入模块仿真的网元的测试数据进行配置，所述的测试数据是指该仿真网元接入GPRS核心网所必需配置的数据；

业务测试管理模块：用于制定、管理并下发测试任务；

告警管理模块：用于告警设置，并根据告警设置输出报警信号；

故障分析定位模块：用于分析故障原因，并定位故障网元；

所述的业务测试管理模块根据用户指令下发测试任务，并根据测试任务的内容调用仿真手机、仿真SIM卡，生成测试信令，所述的测试信令依次通过所述的仿真网元、硬件接口传输到GPRS核心网络，所述业务测试管理模块接受测试信令在经过GPRS核心网络的每个设备时候的响应数据，并将该响应数据输出到所述的故障分析定位模块，同时，将每次测试的测试结果输出到所述的告警管理模块，所述的故障分析定位模块根据接受到的响应数据分析故障原因，定位故障网元，所述的告警管理模块根据测试结果计算测试任务的成功率，当符合告警设置的条件时，发出告警信号。

优选的，所述的系统配置管理模块还用来对所述系统运行所需要的用户及权限进行设定控制。

优选的，所述的告警管理模块的告警设置分为：

单任务告警设置：针对重点任务单独设置告警门限；

全局告警设置：针对除已经设置了单独告警门限以外的其它所有测试任务设置统一的告警门限。

优选的，所述的告警管理模块的告警：所述输出报警信号的方式为终端实时屏显、短信方式、通过SNMP协议方式输出到网管告警平台。

优选的，所述的仿真系统接入点设置在SGSN或者其之后的网元上。

优选的，所述的仿真不同型号的手机、SIM卡，通过如下方法实现：

第一步：监控GB接口，采集GB链路所承载的数据；

第二步：将采集到的所述数据中的信令数据和用户业务数据进行分离，并对得到的所述信令数据进行解码，解码需要详细到Bit级；

第三步：将解码后的信令数据进行拼接、次序更正，针对每一部手机还原其完整的信令流程，并从中得到每一部手机的GB层参数；

第四步：将每一部手机的完整信令流程关联其用户业务数据，还原上层业务信息，并从中获取相关的每一部手机的包括手机型号在内的IP层参数；

第五步：设置一个用于存储机型信息的机型库；将每一部手机的GB层和IP层参数整合；

第六步：在将一部手机的整合后的参数信息存入到机型库之前，检索机型库中是否已经存在同一型号的手机，如果不存在，则直接存入机型库；如果已经存在，则继续判别当前提取到手机性能参数是否已经存在，如果不存在，追加到手机库，如果存在则舍弃；

第七步：返回第一步重复执行，同时，根据预仿真的SIM卡信息参数，形成仿真SIM卡；

第八步：结合模拟实现的机型模型及SIM卡，实现手机仿真。

所述手机的GB层参数，包括手机网络能力信息、手机无线能力信息，所述手机的IP层参数包括用户信息、网络设置信息、TCP/IP设置信息、DNS设置信息、HTTP/WAP/MMS设置信息中的一个或者几个。

所述的用户信息是指手机的IMSI号码、MSISDN号码，所述的网络设置信息包括APN设置、WAP网关设置。

所述的第三步中得到的手机的GB层参数以TLLI为索引生成手机信息参数库，然后以PDP激活中分配的IP地址和所述IP层参数整合。

在所述的第五步之后还包括如下步骤：在内存中开辟空间设置内存检索树，将第五步中所述的整合的GB层和IP层参数先存入所述内存检索树，然后再进行第六步的判断过程，符合第六步所述的条件时，将整合后的参数从所述的内存检索树存入所述的机型库。

优选的，分析故障原因通过如下方法实现：

将一次测试任务按照信令配合过程分解，找到所有能够导致测试失败的失败原因；

设置一个鱼骨图，包括大骨和若干主骨，建立所述的失败原因和所述主骨的对应关系，所述主骨的个数和所述失败原因的个数相等；

配置失败原因与错误码之间的对应关系；

向被测网络发送请求信息；

如果返回错误信息，则根据所述错误信息的错误码，按照失败原因与错误码之间的对应关系找到失败原因，根据失败原因找到其对应得主骨，显示带有该主骨的鱼骨图，并在该主骨上显示找到的该失败原因。

还可以包括以下步骤：

为所述的测试任务预设测试次数，

在一次测试完成之后，启动下一次测试，并将测试次数加1，直到测试次数达到预设的测试次数；

记录每次一测试的结果，如果成功，则将成功次数加1，如果失败，则将该失败原因导致测试测试失败的次数加1。

所述的测试次数、成功次数、失败次数也显示在鱼骨图上，其中，所述的测试次数标记在鱼骨图的鱼尾部位，所述的成功次数标示在鱼头方向，每一个失败原因的导致测试失败的次数和失败原因一起显示在鱼骨图上。

所述的失败原因和所述主骨的对应关系通过如下方式建立：发生在前的失败原因对应位置在前的主骨。

优选的，所述的定位故障网元通过如下方法实现：

设计若干测试任务，每个测试任务对应一条路由；

设置一个成功率阈值A，高于成功率阈值A代表此路由中的所有网元都正常，设置一个成功率阈值B，低于成功率阈值B代表此路由中存在故障网元；

执行所述的测试任务，并记录各测试任务的成功率；

找出所述成功率低于所述的成功率阈值B的测试任务，同时找出成功率高于所述的成功率阈值A的测试任务；

将一个所述成功率低于所述的成功率阈值B的测试任务依次与每个所述成功率高于所述的成功率阈值A的测试任务所经过的路由比对；如果两个测试任务都经过同一个网元，则排除改网元；经过比对，如果最后只剩下一个网元，则该网元即为故障点，如果最后由不止一个网元，则故障点在该最后剩下的网元范围内；重复本步骤，直到所有的成功率低于所述的成功率阈值B的测试任务对比对完成。

所述测试任务对应的路由应该覆盖核心网网元的所有排列组合方式；

所述的测试任务所经过的路由被展现在一个窗口中。

当有新的测试任务时，其经过的路由被及时添加到所述的窗口。

还可以包括一下步骤：将成功率低于所述成功率阈值B的测试任务的路由在窗口中显示为醒目、并不同于其他路由的形式，记录经过每一个网元的所有任务的成功率，当经过一个网元的所有任务的成功率均低于所述的成功率阈值B时，则定位该网元即为故障网元。进一步，还包括一下步骤：将所述的故障网元以明显标志标出。

本发明的有益效果如下：

本发明的GPRS核心网仿真测试系统通过仿真手机和接入点之前的核心网设备进行测试，越过了无线网络，避免了对无线网络资源的占用及无线网络对测试结果的影响，同时，本发明的方法通过软件仿真生成GPRS终端数量和高强度拨测任务，系统扩展成本相对较低。同时，本发明的方法通过故障分析定位模块的技术方法，能够对对网络进行故障原因精确分析及故障点定位。

附图说明

图1为本发明的系统的结构框图；

图2为采用鱼骨图分析故障原因时的鱼骨结构图；

图3为采用鱼骨图分析故障原因的结果示意图；

图4为一个具体的网络网元结构示意图；

图5为通过窗口显示故障网元的示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的方法进一步进行说明。

参见附图，本发明的系统，包括系统接入模块、系统配置管理模块、测试业务管理模块、告警管理模块、故障分析定位模块。

其中系统接入模块用来仿真接入点之前的设备、并构建其通信协议，GPRS核心网的网元设备包括PCU(Package Control Unit，分组控制单元)、SGSN(SERVICING GPRS SUPPORT NODE，服务支持节点)、GGSN(Gateway GPRS Support Node，网关GPRS支持节点)、WAP GW以及各企业用户的设备，本发明的方法是越过无线网络直接接入核心网，这就需要接入点在SGSN及其之后，如果接入点在SGSN上，则系统接入模块需要模拟生成仿真PCU，如果接入点在GGSN上，则系统接入模块需要模拟生成仿真SGSN，依次类推，系统接入模块还需要构建接入点及其之前的仿真网元之间的通信协议，并对通信链路进行配置。

本发明的测试系统要想接入GPRS核心网，必须进行测试数据的配置，此配置由GPRS核心网运营商提供，同时在GPRS核心网也需要作相应的设置，系统配置管理模块用来完成此项设置任务，同时负责仿真各型号的手机及SIM卡，手机及SIM卡仿真可以通过如下方法实现：

首先要通过监控GB接口，采集GB链路所承载的数据，此时需要先和GB接口建立连接，并匹配GB链路接口的电气特性指标，接入方式根据接口不同可分为TDM帧中继高阻跨接接入以及GB OVER IP分路接入两种；

然后，对采集的数据进行处理，将GB链路所承载的信令数据和用户业务数据进行分离，并对其中的信令数据进行解码，解码需要详细到Bit级，参见附图2，为GB链路的协议栈的分层结构图，解码时自下向上逐层进行，在SNDCP层封装IP分段中承载着本发明的方法所要用到的最重要的信息，即用户的应用数据；

第三步，对解码后的数据进行合成，包括对解码后的数据进行拼接、次序更正，还原出每一部手机的完整信令流程；

第四步：进行信令合成，即根据得到的完整信令流程，将GB链路所承载的用户业务数据进行回放，还原上层业务信息，获取相关的手机型号字段、具体参见表1时隙能力、无线能力等性能能力指标，最终完成该款手机的真实软件模拟。

表1本发明的方法需要获取的手机性能能力指标

第五步，仿真SIM卡，要想真正仿真一部可以入网的手机还需要仿真一张SIM卡，SIM卡仿真根据SIM卡相关信息参数实现，这些参数包括KI值及相应版本、IMSI值、MSISDN号码信息，通过这些参数的融合，软件形成该SIM卡。如果是为了完成手机测试，仿真SIM卡必须是一张新的SIM，不能和现网中的SIM卡号冲突。

测试业务管理模块根据用户的指令来制定并下发测试任务，并根据测试任务的内容调用仿真手机、仿真SIM卡，生成测试信令，所述的测试信令依次通过所述的仿真网元、硬件接口传输到GPRS核心网络，所述业务测试管理模块接受测试信令在经过GPRS核心网络的每个设备时候的响应数据，并将该响应数据输出到所述的故障分析定位模块，同时，将每次测试的测试结果输出到所述的告警管理模块。具体的能够进行的测试业务见表2。

表2利用本发明的系统能够进行的测试业务

告警管理模块，根据用户指令预先进行告警设置，包括全局告警设置、单任务告警设置，并可以设置告警方式，告警方式包括本地终端实时屏显、通过短信方式输出、远程输出到和本系统相连的一个告警平台。告警管理模块在接受各测试任务的测试结果，以测试任务为对象、根据测试结果不断分析当前统计周期内的成功率，当成功率低于指定阀值时，立即产生告警。该功能的运行不受各项业务及其运行状态的影响，能够客观、真实的反应各测试任务的运行情况及网络质量。

故障分析定位模块，根据测试业务管理模块转发过来的GPRS网的返回信息，分析故障原因，定位故障网元，为GPRS网维护提供依据。分析故障原因可以通过一种鱼骨分析方法，具体如下：

首先针对一个测试任务找出能够导致失败的所有原因，然后设置一个鱼骨图，该鱼骨图由大骨和主骨组成，按照失败原因的时间顺序依次和主骨建立对应关系，即发生在前的失败原因和位置在前的主骨对应，发生在后的失败原因和位置在后的主骨对应，由于出现错误时，系统会返回包含错误码错误信息，为了直观的反应失败原因，需要预先配置错误码和失败原因之间的对应关系，根据该对应关系从错误码找到失败原因，再找到失败原因对应的主骨；最后将找到的主骨及其对应的失败原因显示在鱼骨图上，鱼骨图的结构参考附图2。测试任务中，一般可以设置对同一测试内容、同一测试对象进行多次测试，计算成功率，并将其一起显示在鱼骨图中。参见附图3，为一个具体测试的结果显示图，共进行了807次测试，其中成功的次数有804次，失败的次数有3次，3次当中，一级页面TCP三次握手超时1次，占总测试次数的0.12％，一级页面HTTP文本下载不完整2次，占总测试次数的0.25％。这样从这张鱼骨图上就可以清晰的反应出来被测对象的实际情况。

定位故障网元可以采用对点接入遍历试错的方法实现，具体如下：

设计若干测试任务，每个测试任务对应一条路由；所述测试任务对应的路由最好覆盖核心网网元的所有排列组合方式。

设置一个成功率阈值一，高于成功率阈值一代表此路由中的所有网元都正常，设置一个成功率阈值二，低于成功率阈值二代表此路由中存在故障网元；

执行所述的测试任务，并记录各测试任务的成功率；

找出所述成功率低于所述的成功率阈值二的测试任务，同时找出成功率高于所述的成功率阈值一的测试任务；

将一个所述成功率低于所述的成功率阈值二的测试任务依次与每个所述成功率高于所述的成功率阈值一的测试任务所经过的路由比对；如果两个测试任务都经过同一个网元，则排除改网元；经过比对，如果最后只剩下一个网元，则该网元即为故障点，如果最后由不止一个网元，则故障点在该最后剩下的网元范围内；重复本步骤，直到所有的成功率低于所述的成功率阈值二的测试任务对比对完成。

下面是一个具体的例子，参见附图4，为一个具体的网络，网络表示出来从PCU1到达163站点经过网元的所有排列组合出来的路径，具体为路径1(A-B-D-F-H)、路径2(A-B-D-G-H)、路径3(A-B-E-F-H)、路径4(A-B-E-G-H)、路径5(A-C-D-F-H)、路径6(A-C-D-G-H)、路径7(A-C-E-F-H)、路径8(A-C-E-G-H)，设计8个分别经过不同路径的测试任务，并设置成功率阈值一为95％，成功率高于95％代表此路由中的所有网元都正常，设置成功率阈值二为40％，成功率低于40％代表此路由中存在故障网元；

从A点同时按照这8条路径进行测试，结果如下：

经过路径1(A-B-D-F-H)的测试任务，成功率97％；

经过路径2(A-B-D-G-H)的测试任务，成功率98％；

经过路径3(A-B-E-F-H)的测试任务，成功率20％；

经过路径4(A-B-E-G-H)的测试任务，成功率13％；

经过路径5(A-C-D-F-H)的测试任务，成功率99％；

经过路径6(A-C-D-G-H)的测试任务，成功率100％；

经过路径7(A-C-E-F-H)的测试任务，成功率33％；

经过路径8(A-C-E-G-H)的测试任务，成功率7％；

经过其中路径3、路径4、路径7、路径8的测试任务的成功率低于40％，代表此四条路径中有故障网元，经过路径1、路径2、路径5、路径6的测试任务的成功率高于95％，则代表此四条路径中的所有网元都正常。依次将路径3、路径4、路径7、路径8分别和另外四条路径中的每条路径比对：

将路径3与路径1对比，存在相同网元：A、B、F、H，则可以确定网元E为故障网元。

将路径4与路径1对比，存在相同网元：A、B、H，则先将其排除，继续比对路径4中剩下的网元和路径2中的网元，包括网元G，进而排除网元G，则此时只剩下一个网元E，可以确定网元E为故障网元。

将路径7与路径1对比，存在相同网元A、F、H，先将此三个排除，继续比对路径7中剩下的网元和路径2中的网元，没有相同网元，继续比对路径7剩下的网元和路径5中的网元，存在相同网元C，则将C排除，此时只剩下一个网元E，可以确定网元E为故障网元。

将路径8与路径1对比，存在相同网元A、H，先将此两个排除，继续比对路径8中剩下的网元和路径2中的网元，包括相同网元G，故而将其排除，继续比对路径8剩下的网元和路径5中的网元，存在相同网元C，则将C排除，此时只剩下一个网元E，可以确定网元E为故障网元。

进一步，定位故障网元还可以显示再一个窗口中，将成功率低于所述成功率阈值二的测试任务的路由在窗口中显示为醒目、并不同于其他路由的形式，记录经过每一个网元的所有任务的成功率，当经过一个网元的所有任务的成功率均低于所述的成功率阈值二时，则定位该网元即为故障网元。参见附图5，为一个具体的例子，根据上述的测试结构，可以知道，经过其中路径3、路径4、路径7、路径8的测试任务的成功率低于40％，则将这四条线路通过的路径用虚线表示，其它路径用实线表示，当然也可以标注不同的颜色，不如故障路径用红色表示，其它用黑色表示，只要醒目就可以，这样从图上就可以明显地看出经过网元E的路径均为虚线，则确定E为故障网元，并用虚框标出，以示警。