移动互联时代 浅谈4G核心网测试

　　随着手机APP的迅猛发展，手机用户对手机上网的速率越来越敏感，对带宽的需求永无止境，从而越来越多的用户选择使用3G/4G手机享受无线上网带来的酣畅淋漓。随着3G/4G用户的直线增长，上网数据量的快速膨胀，对3G/4G LTE（Long Term Evolution）网络性能提出了挑战。

　　从近几年的统计数据来看，移动数据业务的增长是瞠目结舌的，下图是2010年到2015年全球移动数据业务增长图，纵坐标表示的是全球每个月使用的数据业务，单位是TB 太比特，而这种增长趋势势必会保持并加速下去。

图一 全球移动数据流量增长

　　目前中国共有WCDMA （Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址），CDMA2000 （Code Division Multiple Access 2000）和TD-SCDMA （Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址）三种3G技术并存，对应的运营商分别为中国联通，中国电信和中国移动。4G LTE有FDD-LTE （Frequency-division duplex，频分双工）和TD-LTE（也叫LTE TDD，Time-division duplex，时分双工）两大阵营，中国移动采用的是TD-LTE，中国联通和中国电信则采用的是FDD-LTE。

　　两种LTE技术的区别在于空中接口标准的不一致，但是LTE核心网EPC （Evolved Package Core）是一致的。

图二 3GPP接入，非漫游的LTE网络架构

　　图二是非漫游的LTE网络架构，另外还有漫游架构的，适用于用户漫游到其他运营商的网络中的情形，这种漫游架构在这里不做讨论。在图二中，E-UTRAN的实体是eNodeB，UE指的是用户终端，如我们的手机。 LTE EPC各个节点大致功能如下：

　　MME：Mobility Management Entity，属于控制平面设备，主要处理用户的信令。

　　S-GW：Serving Gateway，属于用户平面设备，处理用户的数据，进行会话管理，路由选择，数据转发，QoS控制，计费等。

　　P-GW：Packet Gateway，属于用户平面设备，他的主要功能是用户IP地址分配，会话管理，PCRF选择，数据转发，QoS控制，计费等。

　　PCRF： Policy and Charging Function，策略计费控制单元，包含策略控制决策和基于流计费控制的功能。

　　HSS： Home Subscriber Server，它的功能是存储用户签约信息。

　　更多LTE相关文章，可参阅电子发烧友Designs of week栏目——“化解4G质量难题？LTE测试出狠招！”

　　目前对EPC的性能测试主要集中在绿色方框标识的节点，即MME，S-GW和P-GW，在国内的运营商测试中，有单独对这三个节点分别测试的，也有将这三个节点放在一起作为一个整体进行测试的。常见的测试场景如图三所示。其中蓝色方框中的节点由Spirent的测试仪器Landslide模拟。

LTE EPC性能测试场景

　　如上图所示，landslide可以通过仿真enodeB，来实现基站下面的成千上万的手机终端的仿真。在仿真internet网络的同时，对EPC系统（MME/SGW/PGW）做端到端的系统测试，通过仿真大量的手机信令和数据流量，验证EPC系统的稳定性和性能，或者通过模拟手机终端或者EPC的某些节点，对EPC的特定节点做稳定性测试和性能测试。

　　至于测试仪仿真的流量，一般来说运营商会在现网进行取样，采集一个适合自己网络现状的话务模型，测试的时候由仪表配置符合模型的，按不同信令/数据比例生成的混合流量，持续对被测设备/系统进行话务测试，验证被测设备/系统的性能。

图四 五花八门的移动业务

　　在用户面数据方面，因为现在3G/4G用户使用的业务五花八门，运营商一般会在现网的基础上，对用户面数据进行建模，定义需要模拟的业务类型以及各种业务的比例，每种业务的速率bps，上下行包长以及上下行包个数比等参数，仪表根据定义好的模型配置相应的测试业务，满足运营商测试要求。在近几年的运营商测试中，都把内容计费测试列为一个重要的测试项目，相信这个趋势还会长期存在。测试中运营商对内容计费规则的定义，对测试仪器模拟的业务定义也会各不相同，取决于运营商的网络运行现状以及他们自己关注的重点。

　　真实的LTE EPC系统的性能测试比本文提到的内容要复杂很多，需要考虑的问题也很多，测试过程中可能出现的问题也千奇百怪，在这里不做详细介绍，感兴趣的小伙伴请自己寻找相关资料了解或咨询测试厂家。