基於網絡數據的lte仿真測試流程自動生成方法
2023-07-03 05:54:56 4
專利名稱：基於網絡數據的lte仿真測試流程自動生成方法
技術領域：
本發明屬於LTE通信網絡協議測試技術應用領域。
背景技術：
LTE即Long Term Evolution (長期演進)的縮寫。是一種無線通信領域的高速數據傳輸技術標準，由3GPP組織推動標準化進程。在電信網的空中接口採用OFDMA，MIMO等技術，在核心網採用改進的架構設計，以滿足上下行數據高速傳輸的需要。作為3G (Third Generation)的演進技術，LTE不僅可以提供更高的數據速率和容量、更大的覆蓋範圍，還可以降低業務的延遲以及系統的運營成本，有利於運營商推出更多實時性、高速率業務，從而吸引更多的高端用戶。而相對於UMTS系統，LTE系統的網絡結構和協議也發生了很大的變化，LTE網絡結構示意圖如圖I所示。 其中，eNodeB提供系統的空中接口，執行LTE的無線資源管理功能，包括無線承載控制，無線接入控制，不同用戶的上下行無線資源調度。MME提供對用戶的移動性管理功能。包括初始接入和切換時為用戶選擇ServingGateway,處理跟蹤區更新，尋呼，激活和去激活承載，鑑權功能等。Serving Gateway提供對用戶面數據的傳輸,充當用戶切換過程中在核心網中的鋪點等等。eNodeB之間是X2接口，使用X2AP協議，GTP-U協議。eNodeB - MME 之間是 S1-MME 接口，使用 SlAP 協議。eNodeB-Serving Gateway 之間是 S1-U 接口，使用 GTP-U 協議。按照協議規定，使用特定的硬體和軟體配置，模仿網絡中的一個或多個設備，與目標設備進行收發消息的互操作。從而驗證目標設備是否滿足網絡協議的規定。這就是仿真測試。測試流程通常是一個描述了測試系統運行過程的文件。該文件規定了在測試目標網絡設備的過程中，作為測試方的軟體所做的處理，例如收發消息，保存變量，啟動定時器等。測試流程應該與目標設備的處理過程一一對應，比如目標設備包括一個發送消息A的動作，測試流程應包括一個接收消息A的處理。LTE系統的無線接入部分由增強節點B (Enhanced Node B) —種節點組成，核心網部分主要由移動管理實體(Mobility Management Entity,MME)、S-GW(ServingGateway)實體、分組數據網絡網關(Packet Data Network Gateway, F1DNGateway)實體及策略與計費規則功能(Policy and Charging Rules Function, PCRF)實體等組成，歸屬用戶伺服器(Home Subscriber Server, HSS)為所有行動網路的共享實體。本發明的技術方案涉及到的其它接口和協議如以下所述Sl-MME接口，eNodeB實體和MME實體之間的接口，該接口上傳輸的是SI接口應用部分協議(Sl-interface Application Part protocol, S1AP)協議，並在 SlAP 消息中會嵌套傳輸非接入層(Non-Access-Stratum, NAS)協議消息。
SlO接口，為MME實體之間的接口，在該接口上傳輸的是GTP控制協議版本2 (GTPControl Plane version2, GTPv2_C)協議消息。S6a接口，為MME實體與HSS實體之間的接口，該接口上傳輸的是Diameter協議消
肩、O在LTE網絡系統中，UE和MME實體之間的非接入層協議NAS的主要功能是實現UE的移動性管理，會話管理以及安全控制，因此在監測分析LTE網絡協議的技術應用中，對NAS協議的監測分析是至關重要的。但是在LTE網絡中，UE和MME實體之間經過安全控制、啟動加密保護後，NAS消息會被加密傳輸，如果對監測到的NAS消息不進行解密，LTE協議監測分析系統是無法實現對NAS消息的正確解碼和分析的，所以本發明的主要目的是在不改動LTE網絡部署及配置的情況下，從相關的網絡接口捕獲監測消息，提取相關信息，在LTE網絡協議監測分析系統中實現對捕獲到的NAS消息進行解密，使監測系統對NA S協議正確解碼和分析。在入網測試階段，為測試LTE網絡中的設備，通常要求用儀表模仿LTE網絡中的某個設備的行為，使用規定的協議，與其它真實的網絡設備間發送和接收消息。在這個過程中，通過觀察儀表的記錄，以及儀表對協議消息欄位，協議交互流程的智能判斷來檢查LTE網絡設備是否符合協議的規定。為實現仿真LTE網絡中的設備，現場測試工程師要根據不同的設備的處理方式，相應的編寫測試流程。測試流程中應描述出發送和接收消息的內容，次序，給出判斷消息收發流程，消息欄位取值是否正確的判斷標準。編寫測試流程的方式是根據協議規範，先寫出流程中使用的消息模板，為每個消息模板添加或刪除欄位，為各消息欄位賦值。然後寫出流程中使用不同消息模板發送消息的動作，或接收消息的狀態轉移。最後在測試流程中表示出判斷流程是否正確的標準。所有上述操作都是測試人員在對照協議規範文本的基礎上，一步一步手工寫成的。現有技術方案有如下三個缺陷第一，在運營商入網測試，對設備進行異常測試，功能測試之後所進行的一致性測試等場景下，手工編寫測試流程的工作顯得繁瑣並且容易出錯。在上述環境下，測試現場往往要求由儀表變換模擬不同的設備，替換網絡中某個真實設備，通過改寫儀表中的測試流程，以檢驗其它設備是否符合協議規定。如果手工編寫測試流程，則要求現場測試工程師一步一步的對照現場設備間交互的數據，編寫測試流程，為流程中交互的消息的所有欄位填寫符合現場環境和特定廠家設備要求的值。儀表每更換一個設備角色，工程師就要重寫測試流程，重填消息欄位，是一項十分繁瑣的工作。在業務流程複雜，消息欄位繁多的場景下，容易產生編寫錯誤。第二，耗費了大量時間在適配特定廠家的設備上。由於協議規範的彈性，不同設備廠家在協議消息的某些欄位上處理並不相同，工程師在現場編寫測試流程時，要根據不同設備廠家的要求，手工修改對應欄位以確保儀表能夠和設備連通。這部分工作量往往與實際的測試目的無關，但又是必須的，因為只有在與設備連通的基礎上，才能進行後續的測試。第三，浪費了大量的時間在與測試目標無關的協議細節上。通常一次測試只針對協議的幾個消息欄位進行檢驗，而為了確保儀表和設備的連通以及業務流程的完備。現場測試人員往往要考慮並填寫一次業務流程中涉及的消息的所有欄位。
發明內容
為了解決上述的技術問題，本發明提出了一種基於網絡數據的LTE仿真測試流程自動生成方法，其特徵在於，包括如下步驟第一步，截取網絡上真實設備間的通信數據，並從中過濾出一對設備間為完成一次業務流程所傳送的數據；第二步，生成消息模板；第三步，生成包含接收消息和發送消息操作的測試流程；第四步，用戶在第三步所生成的測試流程的基礎上，進一步做手工調整，形成可用 於檢查被測設備關鍵參數或指標的完整的測試流程。根據本發明的一個方面，第一步中的業務流程包含註冊、簡訊、通話等操作。根據本發明的一個方面，第四步中的手工調整可以是，設置消息發送和接收的承載層協議資源，使用哪個TCP連接，SCTP偶聯，或者測試需要的敏感消息欄位檢查。根據本發明的一個方面，生成消息模板的方法是根據用戶指定的協議類型，選擇對應的協議描述文件和解碼器解碼，在解碼的過程中生成一個消息的所有欄位，在計算機內存中創建出相應的樹形數據結構。根據本發明的一個方面，生成消息模板的方法包括在解碼並生成每個消息欄位的過程中，將消息模板中定義的消息欄位的值設置為原始數據中的值。根據本發明的一個方面，生成消息模板包括如下具體步驟502 :開始；504 :讀取協議配置；506 :解析協議描述文件；508 :選擇解碼器；510 :對原始數據進行解碼；512 :參照協議描述文件，生成消息欄位；514 :判斷是否對原始數據解碼完畢；516 :若未完成對原始數據解碼，則轉到對原始數據解碼步驟；518 :若已實現對原始數據解碼，則輸出消息模板；520 :參照原始數據，修改消息模板中各個消息欄位的取值；524 :結束。根據本發明的一個方面，生成包含接收消息和發送消息操作的測試流程的方法是首先，用戶輸入測試流程的生成類型，即模仿主叫設備的測試流程還是模仿被叫設備的測試流程；然後，根據上一步生成的消息模板和要生成的測試流程的主被叫類型，連續創建測試流程中接收消息的操作和發送消息的操作。根據本發明的一個方面，生成包含接收消息和發送消息操作的測試流程包括如下具體步驟602 :開始；
604 :讀取要生成的測試流程類型，即模仿主叫設備的測試流程還是模仿被叫設備的測試流程；606 :按照時間順序讀取一個消息模板；608 :檢查生成的測試流程類型；609 :若生成的測試流程類型是主叫設備的測試流程，則檢查消息的發送方向；611 :若消息的發送方向是主叫發往被叫，貝U倉Il建發送消息的操作；613 :若消息的發送方向是被叫發往主叫，則創建接收消息的操作；610 :若生成的測試流程類型是被叫設備的測試流程，則檢查消息的發送方向；612 :若消息的發送方向是主叫發往被叫，貝U倉Il建接收消息的操作； 614 :若消息的發送方向是被叫發往主叫，貝U倉Il建發送消息的操作；上述創建發送/接收消息(611-614)的操作完成後，則616 :將新創建的操作寫入測試流程中；618 :判斷是否還有未處理的消息模板，如有，則轉到步驟606 ；若沒有未處理的消息模板，則結束。使用這種自動化生成測試流程的方法，能夠避開工程師手工逐步編寫測試流程的繁瑣勞動，大大加快現場測試工作的速度。通過自動化的方式生成測試流程，減少了人為操作造成錯誤的可能性，在測試流程複雜，消息參數繁多的場合，提高了一次編寫測試流程的準確性。所生成的測試流程中，各個消息的欄位均已自動填好值，且取值是符合現場環境及特定設備廠家要求的。測試工程師只需要將測試流程中與測試目標相關的幾個消息欄位修改即可立即進行後續測試。不必再耗費精力在其它與本次測試目標無關的消息欄位上。
下面結合附圖及具體實施例對本發明再作進一步詳細的說明附圖I所示為LTE網絡結構圖；附圖2所示為測試流程自動生成方法詳細處理過程示意圖；附圖3所示為過濾後的原始數據；附圖4所示為消息模板示意圖；附圖5所示為創建消息模板的方法流程圖；附圖6所示為生成包含接收消息和發送消息操作的簡單測試流程圖；附圖7所示為測試流程的收發消息操作圖；附圖8所示為測試流程的典型示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。本發明提供一種方法，能夠讓用戶在測試現場，根據網絡上真實設備間的通信數據自動生成仿真測試流程。生成的測試流程分為主叫測試流程和被叫測試流程2種，分別模擬通信過程中主叫側和被叫側的設備行為。在隨後的測試場景中，如果要測試被叫設備，就使用主叫測試流程與之交互；如果要測試主叫設備，就使用被叫測試流程與之交互。使用這種自動化生成測試流程的方法，能夠避開工程師手工逐步編寫測試流程的繁瑣勞動，大大加快現場測試工作的速度。所生成的測試流程中，各個消息的欄位均已自動填好值，且取值是符合現場環境及特定設備廠家要求的。測試工程師只需要將測試流程中與測試目標相關的幾個消息欄位修改即可立即進行後續測試。不必耗費精力在其它與本次測試目標無關的消息欄位上。根據本發明的一個方面，用戶通過網絡抓包工具，將主被叫設備間的通信數據截獲，從中過濾出一次業務流程所交互的所有協議消息，然後把這些協議消息，及要生成的測試流程類型(主叫/被叫)都導入到程序中，程序就會據此自動生成一個測試流程文件。如圖2所示。本發明實施例的具體處理步驟如下
第一步，截取網絡上真實設備間的通信數據，並從中過濾出一對設備間為完成一次業務流程(如註冊，簡訊，通話等)所傳送的數據。過濾後的原始數據如圖3所示。第二步，生成消息模板。消息模板是測試流程中的重要組成部分，因為測試流程通常會使用消息模板描述發送和接收消息的內容。消息模板一般是樹形結構，它以結構化的方式存儲一條協議消息的名稱，每個消息包含多個消息欄位，消息欄位間的層級關係，以及每個消息欄位包含欄位標識和欄位值。其抽象表示形式如圖4所示每個消息由多個消息欄位組成，每個消息欄位包括欄位標識和欄位值。創建消息模板的方法是根據用戶指定的協議類型，選擇對應的協議描述文件和解碼器解碼，在解碼的過程中生成一個消息的所有欄位，在計算機內存中創建出如圖4所示的樹形數據結構。同時，在解碼並生成每個消息欄位的過程中，要將消息模板中定義的消息欄位的值設置為原始數據中的值。如圖5所示。具體包括如下步驟502 :開始；504 :讀取協議配置；506 :解析協議描述文件；508 :選擇解碼器；510 :對原始數據進行解碼；512 :參照協議描述文件，生成消息欄位；514 :判斷是否對原始數據解碼完畢；516 :若未完成對原始數據解碼，則轉到對原始數據解碼步驟；518 :若已實現對原始數據解碼，則輸出消息模板；520 :參照原始數據，修改消息模板中各個消息欄位的取值；524 :結束。第三步，生成包含接收消息和發送消息操作的測試流程。具體方法是首先，用戶輸入測試流程的生成類型，即模仿主叫設備的測試流程還是模仿被叫設備的測試流程。然後，根據上一步生成的消息模板和要生成的測試流程的主被叫類型，連續創建測試流程中接收消息的操作和發送消息的操作。這裡要注意的是，同一個消息模板，如果用戶要生成的測試流程類型不同，消息模板會出現在完全相反的操作中。比如如果消息模板A在主叫測試流程中被發送消息的操作所使用，那麼它必定在被叫測試流程中被接收消息的操作所使用。在這一步實現的操作流程如圖6所示。具體包括如下步驟602 :開始；604 :讀取要生成測試流程類型，即模仿主叫設備的測試流程還是模仿被叫設備的測試流程；606 :按照時間順序讀取一個消息模板；608 :檢查生成的測試流程類型；609 :若生成的測試流程類型是主叫設備的測試流程，則檢查消息的發送方向；611 :若消息的發送方向是主叫發往被叫，貝U倉Il建發送消息的操作；
613 :若消息的發送方向是被叫發往主叫，則創建接收消息的操作；610 :若生成的測試流程類型是被叫設備的測試流程，則檢查消息的發送方向；612 :若消息的發送方向是主叫發往被叫，則創建接收消息的操作；614 :若消息的發送方向是被叫發往主叫，貝U倉Il建發送消息的操作；上述創建發送/接收消息(611-614)的操作完成後，則616 :將新創建的操作寫入測試流程中；618 :判斷是否還有未處理的消息模板，如有，則轉到步驟606 ；若沒有未處理的消息模板，則結束。經過以上處理，能形成一個測試流程的主體，包含基本的收發消息操作，其表現形式如圖7所示。包括如下操作流程702 :開始；704:發送消息A ;706:接收消息B;708:發送消息C ;710:接收消息D ;712:結束。自動生成的測試流程已經包含了主叫和被叫設備間的交互消息，先後順序和流程，而且所有消息欄位已經根據現場環境賦值。第四步，用戶在此基礎上，進一步做手工調整，如設置消息發送和接收的承載層協議資源(如使用哪個TCP連接，SCTP偶聯等)，測試需要的敏感消息欄位檢查等，形成可用於檢查被測設備關鍵參數或指標的完整的測試流程。一個典型的測試流程如圖8所示，包括如下操作流程802:開始;804 配置TCP承載鏈路；806:發送消息A ;808:接收消息B;810:發送消息C ;812:接收消息D ;814 :提取消息D中欄位X的值；若消息D中欄位X的值不為0，則正確；
若消息D中欄位X的值為0，則不正確。本領域的技術人員應該理解，本發明的方法和裝置可以採用硬體、軟體、或硬體和軟體相結合的方式，通過微處理器、數位訊號處理器、現場可編程邏輯單元、或門陣列等各種方式實現。
綜上所述，雖然本發明已以優選實施例披露如上，然而其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，可作各種變動與修飾。因此，本發明的保護範圍當視後附的權利要求所界定的範圍為準。
權利要求
1.一種基於網絡數據的長期演進仿真測試流程自動生成方法，其特徵在於，包括如下步驟 第一步，截取網絡上真實設備間的通信數據，並從中過濾出一對設備間為完成一次業務流程所傳送的數據； 第二步，生成消息模板； 第三步，生成包含接收消息和發送消息操作的測試流程； 第四步，用戶在第三步所生成的測試流程的基礎上，進一步做手工調整，形成可用於檢查被測設備關鍵參數或指標的完整的測試流程。
2.如權利要求I中的方法，其特徵在於， 第一步中的業務流程包含註冊、簡訊、通話等操作。
3.如權利要求I中的方法，其特徵在於，包括如下步驟 第四步中的手工調整可以是，設置消息發送和接收的承載層協議資源，設置使用哪個傳輸控制協議連接，流控制傳送協議偶聯，或者測試需要的敏感消息欄位檢查。
4.如權利要求1-3中任一項的方法，其特徵在於，生成消息模板的方法是 根據用戶指定的協議類型，選擇對應的協議描述文件和解碼器解碼，在解碼的過程中生成一個消息的所有欄位，在計算機內存中創建出相應的樹形數據結構。
5.如權利要求4中的方法，其特徵在於，生成消息模板的方法包括 在解碼並生成每個消息欄位的過程中，將消息模板中定義的消息欄位的值設置為原始數據中的值。
6.如權利要求1-3中任一項的方法，其特徵在於，生成消息模板包括如下具體步驟 502 :開始； 504 :讀取協議配置； 506 :解析協議描述文件； 508 :選擇解碼器； 510 :對原始數據進行解碼； 512 :參照協議描述文件，生成消息欄位； 514 :判斷是否對原始數據解碼完畢； 516 :若未完成對原始數據解碼，則轉到對原始數據解碼步驟； 518 :若已實現對原始數據解碼，則輸出消息模板； 520 :參照原始數據，修改消息模板中各個消息欄位的取值； 524 :結束。
7.如權利要求1-3中任一項的方法，其特徵在於，生成包含接收消息和發送消息操作的測試流程的方法是 首先，用戶輸入測試流程的生成類型，即模仿主叫設備的測試流程還是模仿被叫設備的測試流程； 然後，根據上一步生成的消息模板和要生成的測試流程的主被叫類型，連續創建測試流程中接收消息的操作和發送消息的操作。
8.如權利要求1-3中任一項的方法，其特徵在於，生成包含接收消息和發送消息操作的測試流程包括如下具體步驟·602 :開始； ·604 :讀取要生成的測試流程類型，即模仿主叫設備的測試流程還是模仿被叫設備的測試流程； ·606 :按照時間順序讀取一個消息模板； ·608:檢查生成的測試流程類型； ·609:若生成的測試流程類型是主叫設備的測試流程，則檢查消息的發送方向； ·611:若消息的發送方向是主叫發往被叫，貝U倉Il建發送消息的操作； ·613:若消息的發送方向是被叫發往主叫，則創建接收消息的操作； ·610:若生成的測試流程類型是被叫設備的測試流程，則檢查消息的發送方向； ·612:若消息的發送方向是主叫發往被叫，則創建接收消息的操作； ·614:若消息的發送方向是被叫發往主叫，貝U倉Il建發送消息的操作； 上述創建發送/接收消息(即步驟611-614)的操作完成後，則 ·616 :將新創建的操作寫入測試流程中； ·618 :判斷是否還有未處理的消息模板，如有，則轉到步驟606 ;若沒有未處理的消息模板，則結束。
全文摘要
本發明提出了一種基於網絡數據的LTE仿真測試流程自動生成方法。該方法包括步驟截取網絡上真實設備間的通信數據，並從中過濾出一對設備間為完成一次業務流程(如註冊，簡訊，通話等)所傳送的數據；生成消息模板；生成包含接收消息和發送消息操作的測試流程；用戶在第三步所生成的測試流程的基礎上，進一步做手工調整，形成可用於檢查被測設備關鍵參數或指標的完整的測試流程。根據本發明所描述的測試流程生成方法，可以實現編寫測試流程的自動化，並且可以大大提高測試工作的速度。
文檔編號H04W24/06GK102905300SQ20121034294
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者李 根, 賈林 申請人:北京中創信測科技股份有限公司