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星地融合(NTN)端到端测试解决方案
星地融合网络拓扑

为突破地形限制,将地面网络+卫星网络融合构建全球、全场景覆盖的星地融合网络,以地面网络为基础,卫星网络为拓展延伸,覆盖太空、空中、陆地无人/少人偏远地区、海洋等立体空间,为天上、空中、陆地、海洋等各类用户的活动提供信息保障的基础设施。随着智能手机等终端设备的普及和成本的降低,5G星地融合技术的应用也将更加广泛。

方案介绍

北京网测Supernova全栈信息通信测试仪表和核心网信令网元测试套件采用微服务架构,使信令面和媒体面分离,相互独立,具备强大的网络配置和虚拟化能力,可以模拟大量的智能手机等终端设备、基站,模拟4G/5G核心网、IMS核心网,模拟语音、短信、上网等媒体协议流量及设定的用户流量模型生成卫星场景应用协议流量,能适配NTN透明、路由转发模式,5GLAN用户面转发方式,OVS网络模式等多种复杂的星地融合网络场景和各种云网环境。

  • 信令面业务流程

    依据3GPP协议规范,灵活编辑协议栈消息,灵活选择消息所携带的网元,灵活的构造注册,会话建立,切换,服务请求等信令业务流程。

  • 网元间业务流程

    依据3GPP协议规范,模拟5G无线通信网络相关网元,灵活配置网元基础信息,通过脚本定义5G网元间协议栈消息和消息交互业务流程。

  • 媒体面协议流量

    基于自主创新的TCP/IP用户态协议栈和丰富的应用程序库,实现了IPv4/IPv6路由、TCP/UDP协议处理,实现了常见的HTTP、HTTPS、RTSP、RTP、SIP、FTP、DNS等协议交互过程。

灵活配置

基于自主创新的用户态协议栈,测试仪表提供了无锁有状态的TCP/IP网络协议,支持IPv4、IPv6、IPv4&v6、Ethernet等类型,支持透明模式、路由转发等模式,广泛网络兼容,仿真卫星终端和基站,灵活选择节点链路,实现地面网络、非地面网络、星上网络交互能力。

协议一致性

A提供3GPP技术标准协议库,协议库与协议库之间独立存在,永久保留,可拓展性强,实时跟踪适配最新版本;基于自主创新的用户态协议栈和应用程序库,提供常见的媒体协议流量;基于开放的API协议业务库,支持调用,各自解耦独立引用迭代。

互联互通

基于微服务架构,在虚拟化和云服务平台、信创平台普遍适用,能够灵活组合业务类型,比如注册、会话建立、Paging业务、服务链路、馈电链路上下行数据业务,快速满足互联互通和性能测试的要求,实现地面核心网网络+卫星通信网络融合业务仿真的能力。

性能强劲,安全可靠性

模拟大量的智能手机等终端、基站接入,并发连接数量大,支持漏洞扫描、服务检测、DDoS攻击等安全检测能力;支持信令风暴测试,如海量业务注册请求、服务请求等;协议流量模糊测试;构建真实应用流量场景在一定业务模式下长时间稳定性、可靠性测试。

地面核心网测试场景

信令面业务流程测试符合3GPP技术标准的各核心网信令面接口仿真能力,能够真实、标准的仿真各接口间互操作流程及功能特性。

媒体面流量仿真测试基于信令消息及设定的用户流量模型生成高度复杂的流量模型。支持媒体流量与用户行为(上下线、切换、漫游)的关联起落,如语音、短信、上网等终端应用场景。

NTN透明模式测试场景

NTN(non-terrestrial network,非地面网络)透明模式,就是几乎所有的东西如UE、基站和核心网都会在地面上,卫星仅当做信号中继的链路,通过服务链路和馈电链路将UE和信关站连接起来,在地面网络环境中,部署测试仪表,进行终端业务流程测试、基站连接测试以及数据业务流量测试,对网络基础性能指标如时延、移动性管理进行评估。

NTN路由转发模式测试场景

NTN(non-terrestrial network,非地面网络)路由转发模式,将会有更多通信设备上星如基站、UPF转发设备、核心网中的一种或者多种网元,在星间链路及地面网络环境中,部署测试仪表,进行终端业务流程测试、基站连接测试以及数据业务流量测试。

星地融合测试场景

在地面网络环境和卫星网络环境中,采用微服务架构分别部署测试仪表,对地面网元和星上网元进行注册、鉴权认证、会话建立及数据业务传输,最大化的评估和分析星地切换能力及业务连续性。

星上用户面转发测试场景

Supernova测试网口通过交换机等设备与入口LVS/F5相通,通过配置,模拟大量并发虚拟用户,向服务器发送HTTP/HTTPS流量请求,对全链路进行压力测试,找出全链路的性能瓶颈。

  • 仪表支持仿真同一VN组内用户及不同VN组内用户;
  • 仪表支持基于本地交换的转发、基于N6的转发、基于N19的转发;
  • 仪表支持层三通信(IP地址)和层二通信(MAC地址);
  • 仪表支持单播、广播、组播转发。
星地融合端到端测试方法
  • 1. 基站连接测试:

    依据3GPP协议标准,基于3GPP用户面GTP-U协议,Supernova全栈信息通信测试仪表仿真基站和核心网,灵活配置模拟基站网络IP地址,建立基于卫星链接的4G/5G无线通信网络。

  • 2. 端到端数据流量测试:

    Supernova全栈信息通信测试仪表可灵活配置模拟终端网络IP地址及数量,构造星状网业务负载内容,可统一星状网下任意两终端之间业务互通,或多个终端之间业务互通,统计单独终端业务数据情况及全部终端总业务数据情况,从而验证整个网络各节点间直连业务互通的服务质量。

  • 3. 终端移动性测试:

    依据3GPP协议标准,基于3GPP用户面GTP-U协议,Supernova全栈信息通信仪表模拟卫星终端和核心网,基于卫星通信网络拓扑模板定义整个网络,卫星终端部署在客户端侧,核心网部署在服务端侧,通过卫星链路发起上下行数据流量,同时模拟卫星终端上报位置信息,触发卫星波束切换,验证卫星终端移动过程的业务能力。

  • 4. 音视频协议流量测试:

    依据RFC4445标准,Supernova全栈信息通信仪表模拟卫星终端,建立RTSP/RTP/RTCP连接,控制卫星终端与媒体服务器之间的媒体传输事务,最后关闭所有连接,循环往复,获取卫星链路播放视频流媒体的最快新建速率及卫星链路处理音频流媒体的并发量及语音质量,并根据ITU-T P.862建议书提供的PESQ(Perceptual Evaluation of Speech Quality)方法,计算Mos值等相关数据。

  • 5. 媒体业务稳定性测试:

    Supernova全栈信息通信测试仪表可以用来构造一定的业务模型的媒体流量,通过所定义的消息接口与信令仿真测试仪进行对接,由信令仪表发送信令消息事件来触发生成媒体流量,混合8种业务流量类型(TCP、UDP、HTTP、HTTPS、语音呼叫、视频呼叫、注册、注销)灵活配置报文帧长大小、流量比例及方向等设定参数对被测UPF设备进行24小时、72小时长时间稳定性测试。

星地融合端到端测试性能参数
Supernova-600F-DTL + 2x100G性能参数
UE容量(UE Capacity) 150万
初始注册(Initial Registration) 2.5万
PDU会话建立(PDU Session Establishment) 5万
UE侧服务请求(UE-triggered Service Request) 5万
网络侧服务请求(Network-triggered Service Request) 4万
N2-based HO(UPF不变) 10万
Xn-based HO(UPF不变) 10万
用户发起的注销(UE-initiated deregistration) 5万
SBI 服务化接口 6万
HTTP吞吐量(单向)(HTTP Bandwidth(Unidirectional)) 200G
UDP吞吐量(双向)(UDP Bandwidth (Bi-directional)) 300G