軟交換性能測試技術分析
唐君 2009/10/30
摘要
圖：軟交換全包圍示意圖
2.2 多個網(wǎng)元互通測試
這種測試一般用于在一定的、可控的環(huán)境內，對由多個節(jié)點組成的有限系統(tǒng)做性能測試，用于發(fā)現(xiàn)各個網(wǎng)元之間的互通問題，確定在互操作過程中是否有新的性能問題引入。
例如，運營商在部署VoIP網(wǎng)絡時，有可能會采用A廠家的軟交換和B廠家的接入網(wǎng)關設備，如何確認這兩家的設備在一起互通時沒有性能上的問題？這時可以采用儀表仿真接入網(wǎng)關下面的模擬線終端，往網(wǎng)關和軟交換側發(fā)起呼叫，再由軟交換將呼叫路由回網(wǎng)關再到終端。通過這種方式，由儀表發(fā)起成千上萬的呼叫經(jīng)過接入網(wǎng)關和軟交換，可以有效地驗證這兩種設備在互通的時候有沒有性能和穩(wěn)定性問題。
2.3 端到端系統(tǒng)測試
端到端系統(tǒng)測試一般用于對一個完整的系統(tǒng)進行功能及性能驗證，或針對運營網(wǎng)絡的分布式測試。如圖2所示，一般將儀表部署于系統(tǒng)或網(wǎng)絡中的不同分支節(jié)點，仿真系統(tǒng)中涉及的各種不同終端，然后不同終端之間發(fā)起大量的呼叫進行測試。通過這種方式，不僅可以驗證系統(tǒng)性能，甚至可以對網(wǎng)絡端到端的時延、網(wǎng)絡傳輸質量進行測試。
圖：端到端系統(tǒng)測試示意圖
2.4 C4匯接局功能測試
軟交換作為NGN網(wǎng)絡中的控制設備，既有匯接局的功能，也有做本地端局的功能。當軟交換作為匯接局使用時，一般是用于匯接PSTN或者長途過來的語音話務，或者用于匯接其他局過來的話務，因此測試匯接局功能時，有以下幾種組網(wǎng)方式：
通過儀表的E1/STM-1接口仿真PSTN端局，通過傳統(tǒng)的No.7信令發(fā)起從PSTN往VoIP側的語音呼叫（見圖3）。
圖：仿真PSTN端局測試軟交換C4功能
通過儀表的IP接口仿真信令網(wǎng)關+中繼媒體網(wǎng)關，通過Sigtran協(xié)議發(fā)起從PSTN往VoIP網(wǎng)絡的語音呼叫（見圖4）。
圖：仿真SG+TG測試軟交換C4功能
通過儀表仿真另外一個軟交換實現(xiàn)的匯接局，通過sip-T/BICC協(xié)議發(fā)起從一個匯接局到另外一個匯接局的語音呼叫。
這3種方案中，第1種方案在測試軟交換的同時，可以驗證SG和TG的性能。而第2和第3種方案，因為直接通過IP接口仿真流量，可以實現(xiàn)非常高的性能，另外可以省去大量的E1或者STM-1線路連接的麻煩。
2.5 C5本地端局功能測試
當軟交換作為NGN網(wǎng)絡中的本地端局使用時，一般用于控制終端用戶的話務接續(xù)，并提供各種補充業(yè)務。因此，測試端局功能時，需要儀表通過模擬接入網(wǎng)關下的用戶或者IP終端用戶，實現(xiàn)本地話務的仿真。圖5所示，在實際測試時，可以根據(jù)情況，配置基于SIP，H.323，Megaco或者MGCP各種協(xié)議的終端設備，實現(xiàn)同種協(xié)議終端之間或者不同協(xié)議之間大話務量的呼叫測試。
圖：仿真IP終端測試軟交換C5功能
2.6 峰值壓力測試
峰值壓力測試一般用于驗證被測設備在系統(tǒng)最高負荷的時候每秒能夠處理呼叫的能力，往往通過BHCA或CPS兩種指標來考察被測設備，即系統(tǒng)每小時或每秒處理呼叫的個數(shù)。實際測試時，一般通過儀表每秒鐘產(chǎn)生一定的呼叫量來精確驗證系統(tǒng)能力，通過更改呼叫保持時間和呼叫間隔時間來調整壓力，測試時間一般超過1h，甚至達到24h或48h；呼損不能超過萬分之一。
2.7 最大同時會話能力測試
最大同時會話能力測試一般用于測試被測設備在某一個特定時間能夠同時保持的會話數(shù)目。相對于BHCA和CPS，最大會話保持數(shù)也是一項重要的指標。這種測試一般通過儀表仿真一定數(shù)目的呼叫，然后將呼叫保持時間設置的足夠長，觀察在一定的時間段內，這些同時保持的話務有沒有掉話、異常中斷等各種情況。體現(xiàn)在呼損數(shù)值上，不能超過萬分之一。
2.8 穩(wěn)定性測試
穩(wěn)定性測試一般用于驗證系統(tǒng)長時間穩(wěn)定運行，無故障處理話務的能力。一般通過儀表仿真占系統(tǒng)一定負荷的話務量(如系統(tǒng)最大能處理CPS的80%)，然后將每個呼叫的保持時間設置為現(xiàn)網(wǎng)平均呼叫保持時間（如2~3min），要求系統(tǒng)穩(wěn)定運行至少24h，有時甚至超過48h以上，呼損率不能超過萬分之一。
2.9 長時間通話測試
長時間通話測試一般用于驗證系統(tǒng)處理超長時間通話的能力。這類測試一般不要求很高的性能，往往使用儀表仿真幾十路的語音呼叫，將每一路的呼叫保持時間設置為至少24h以上，觀察測試過程中有無掉話、異常中斷、語音異常等現(xiàn)象。另外，還會觀察軟交換對于這種超長話單產(chǎn)生的精確程度、有無話單丟失、時長計費是否準確等現(xiàn)象。
2.10 過載保護測試
軟交換一般都具有過載保護功能，當話務量超過最大負荷或者系統(tǒng)CPU負荷已經(jīng)到達100％時，主動拒絕后續(xù)的呼叫，避免過量的呼叫占用系統(tǒng)資源造成系統(tǒng)癱瘓。過載保護測試用于驗證軟交換系統(tǒng)遇到突發(fā)話務流量超過系統(tǒng)最大負荷時，有效控制話務，避免系統(tǒng)癱瘓的能力。這類測試一般通過儀表逐級、逐量地仿真系統(tǒng)話務負荷，例如分別仿真占系統(tǒng)80%，100%，120%的話務量，要求系統(tǒng)在80%，100%負荷的時候呼損率不應超過萬分之一，在120％話務量的時候，可以允許有大量的呼損，但是每秒鐘成功接續(xù)的呼叫數(shù)應該維持在系統(tǒng)可以處理的最大CPS左右，另外不能有系統(tǒng)癱瘓、板卡重啟、消息沒有響應等現(xiàn)象發(fā)生。
2.11 CDR準確性測試
CDR準確性測試用于驗證軟交換系統(tǒng)在處理大量呼叫的同時，生成的話單的準確性。一般通過儀表仿真大量的呼叫，維持一段時間（例如幾個小時以上）。然后在測試結束后，對比儀表統(tǒng)計給出的話單總數(shù)和軟交換系統(tǒng)給出的話單總數(shù)，檢查軟交換有無掉話單的現(xiàn)象。一般要求話單差錯率不能超過萬分之一。
3.關鍵參數(shù)統(tǒng)計及性能測試結果分析
軟交換設備因為其接口多、協(xié)議豐富、性能高等原因，成為NGN測試領域中最為復雜的一個被測設備，因此測試涉及的統(tǒng)計指標也多種多樣。如何從復雜的測試數(shù)據(jù)中，過濾觀察關鍵的測試參數(shù)、有效地分析性能測試結果的好壞、檢查出系統(tǒng)存在的性能瓶頸等，將是本節(jié)中我們將要探討的內容。
（1）BHCA/CPS/呼損率等關鍵指標的統(tǒng)計與分析
在軟交換性能測試中，BHCA/CPS與呼損率是兩個很重要的相互關聯(lián)的指標。我們進行大量的測試就是為了找出在沒有呼損或者呼損率小于規(guī)定值(如萬分之一)的時候系統(tǒng)最大能支持的BHCA/CPS。一般使用2分法去精確查找出系統(tǒng)的無故障平衡點。這時候如果加上軟交換系統(tǒng)的CPU和內存占有率的觀察，則可以幫助測試人員更加方便地判斷系統(tǒng)負荷是否已經(jīng)到了瓶頸。一般隨著儀表產(chǎn)生的BHCA/CPS的逐漸增高，系統(tǒng)在接近性能瓶頸的時候，往往伴隨著CPU占有率或者內存占有率的突然陡增，并接近最大值；如果這個時候呼損大量增加，則可以很確定地判斷是由于系統(tǒng)負荷到了瓶頸造成大量呼損而并不是由于網(wǎng)絡等其他原因。
（2）信令時延統(tǒng)計對于性能測試的重要性
信令時延是考察軟交換系統(tǒng)對于信令消息處理快慢程度的一項指標，在查找系統(tǒng)無故障平衡點的時候，該指標的統(tǒng)計也是非常重要的一項考察內容。對于VoIP信令來講，信令時延主要包括Response
Time，Post Dial Delay，Call Setup Time，Tear Down Time幾項具體的指標。
圖：CPS和Post Dial Delay關系示意圖
從這個例子我們也可以看到，綜合考察各項重要指標對于性能測試分析的重要性。
（3）故障定位分析
當軟交換測試碰到故障（如大量異常呼損、消息沒有響應等問題）時，我們需要有效的手段來定位分析原因，究竟是軟交換設備工作異常，還是承載網(wǎng)絡不穩(wěn)定造成消息丟失？這種情況下，我們可以采取幾種輔助定位的手段來做進一步的分析。
圖：Abacus儀表提供的One Way Delay VS time統(tǒng)計圖
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