Тестирование оборудования и характеристик услуг NGN
26 апреля 2012
Рубрика: Обзоры и мнения, Связь и телекоммуникации.
Автор: Рустам Абдурахманов, Бахтиер Ризаев.

В условиях преобразования сетей связи общего пользования из цифровых сетей с коммутацией каналов в сети с коммутацией пакетов, помимо решения вопросов построения архитектуры сети, качества обслуживания, управления сетью, первостепенное значение приобретают вопросы тестирования оборудования и услуг NGN.

Все тестовые решения для услуг NGN можно распределить в строгом соответствии с четырехуровневой моделью:
• тестирование транспортных потоков;
• тестирование оборудования и линий доступа;
• тестирование пограничных устройств;
• анализ уровней управления и услуг.

Тестирование транспортных потоков
Первый этап при анализе NGN — тестирование транспортных потоков. Здесь всегда следует учитывать те технологические решения, которые использованы при проектировании и строительстве сети. Если транспортная сеть использует SDH или NG SDH, то есть TDM-структуры с наложением трафика ATM или Ethernet, то анализу параметров IP должны предшествовать стандартные тесты синхронной сети, широко описанные в литературе. К ним добавляются дополнительные процедуры тестирования сцепленных сигнальных контейнеров, а также параметров внешних интерфейсов наложенной сети пакетной передачи.

После тестирования качества физического уровня транспорта NGN следует анализ производительности наложенной пакетной сети. Здесь определяются такие факторы передачи IP-трафика, как статистика потерь, возвратов и повторов пакетов (packet loss), задержек пакетов (delay), джиттер пакетов (Packet jitter, RFC & Instantaneous jitter), доступность удаленных элементов сети. При тестировании магистралей VoIP к этому добавляются и специфические параметры голосовых пакетных сетей, определяющие качество передачи речи, описание которых последует чуть ниже. При анализе магистральной сети мы оцениваем производительность транспортной системы, оказывающей огромное влияние на качество работы NGN в целом.

Тестирование оборудования и линий доступа
Второй узловой точкой сети следующего поколения, во многом определяющей ее качество, является оборудование и линии доступа. Первое, на что здесь следует обратить внимание, это среда передачи цифровых сигналов. Параметры медных пар, оптического волокна или радиотракта должны соответствовать определенным международным и национальным стандартам и нормам, которые, впрочем, как и их тестовые процедуры, достаточно подробно описаны в различной литературе. После определения параметров среды передачи можно приступать к анализу качества работы самих систем доступа. Технологии тестирования здесь определяются конкретными системами (ADSL или SHDSL, WiMAX, PON, HFC). Однако все эти тесты объединяет то, что последним этапом, так же, как и при тестировании транспорта, должен проводиться анализ параметров качества наложенной IP-сети и голосового пакетного трафика.

Тестирование пограничных устройств
При строительстве и эксплуатации NGN очень важным также представляется корректность работы пограничных устройств, таких как медиашлюзы или Board-контроллеры. Основная их обязанность — это преобразование TDM-трафика в пакетный и конвертация протоколов сигнализации. Подобные устройства должны «понимать» большинство специфических протоколов и сценариев как сети передачи данных и VoIP (SCTP, TALI, SCCP, RTP, RTCP, MGCP, H.323, SIP и другие), так и стандартной телефонии (ISUP, MTP, EDSS, V5, GSM). Кроме того, важной составляющей подобных устройств являются кодеки, преобразующие речь в пакеты. Данное преобразование должно полностью соответствовать определенным стандартам и качественным параметрам.

При анализе сети VoIP, которая является важной составляющей NGN, необходимо учитывать прежде всего параметры качества передачи пакетов. Такие параметры уже упоминались выше, и соответствующие им тестовые процедуры достаточно доступны. Гораздо больше проблем создает обеспечение качества передачи речи через пакетные сети. Для ее анализа разработаны несколько методик, как работающих в режиме реального времени, так и требующих постпроцессорной обработки. Все они имеют основную задачу в определении интегральной оценки качества — MOS-рейтинга (Mean Opinion Score). Для примера можно привести алгоритм PESQ (Perceptual Evaluation of Speech Quality) — относительный анализ качества речи, основанный на сравнении эталонного речевого сигнала с принимаемым сигналом после прохождения сетевого узла или сегмента. Эта методика используется в режиме off-line и особенно хорошо применима при анализе и паспортизации граничных узлов сети. Для работы в режиме реального времени удобнее использовать методику определения R-фактора, основанную на E-модели. Значение R-фактора определяется как сумма параметров деградации различных элементов сети, участвующих в анализе. К таким параметрам относят задержки, потери пакетов, джиттер, эхо, отношение сигнал/шум и другие факторы. Диапазон изменения R-фактора — от 0 до 100. Значения R ниже 50 считаются недопустимым ухудшением качества сети VoIP. Например, TDM-решения для телефонии имеют R-фактор около 94[1].

Анализ уровней управления и услуг
При анализе уровней управления и услуг применяются те же методы, что и при тестировании линий доступа или транспортных систем, но с несколько иной целью. Основная задача здесь — анализ возможности предоставления той или иной услуги. Примером может служить проверка возможности установления соединения с помощью эмуляции IP-терминала. Подключение тестового оборудования осуществляется к стандартным интерфейсам транспортной сети или сети доступа, присутствующим в NGN. Для тестирования качества работы серверов соединений и услуг тестеры должны иметь функции анализа и генерации трафика, эмуляции IP- и VoIP- соединений, моделирования оконечных абонентских устройств (например, STB), а в некоторых случаях и эмуляции дополнительных услуг, таких как Video on Demand, Triple Play и др.

Типы измерительного оборудования
Все перечисленные выше параметры и сценарии измерений и определяют тот спектр тестового оборудования, который необходим в сетях NGN. Если коротко резюмировать, то получится следующее. Для строительства, паспортизации и эксплуатации NGN требуются:
• анализаторы транспортных потоков с возможностью тестирования наложенной пакетной сети и анализа современных мощных цифровых потоков (DWDM, NG SDH, MPLS, 1/10Gigabit Ethernet и др.);
• тестеры или анализаторы систем доступа с возможностью эмуляции потоков и моделирования запросов дополнительных услуг для полноценного анализа качества предоставляемого абоненту сервиса;
• анализаторы пакетных сетей с функциями тестирования и эмуляции VoIP для анализа работы серверов приложений, определения качества сеансов связи VoIP;
• анализаторы-имитаторы протоколов сетей стандартной телефонии (TDM) и VoIP для тестирования правильности функционирования пограничных устройств, медиашлюзов и конвертеров сигнализации;
• приборы для тестирования среды распространения сигналов. Здесь может быть любое необходимое тестовое оборудование для анализа оптики, медных пар, радиоспектра, кабельной разводки, то есть той среды, которая является основой для построения высокотехнологичных сетей.

Способы решения задачи средствами международной стандартизации услуг
Данный проект рекомендации содержит типовую программу тестирования услуг NGN, включая[2]:
• программу тестирования общих характеристик параметров услуг первого набора;
• программу тестирования характеристик параметров качества услуг NGN.

Предлагаемый первый набор тестирования услуг (Test set I)
• TIP and TIR — Terminating Identification Presentation & Restriction
• OIP and OIR — Originating Identification Presentation & Restriction
• CH — Communication HOLD
• CONF — Conference
• CDIV — Communication Diversion
• ECT — Explicit Communication Transfer
• CUG — Closed User Group
• ACR and CB — Anonymous Communication Rejection & Communication Barring
• CCBS and CCNR — Completion of Communications to Busy Subscriber & No Reply
• CW — Communication Waiting

Схема испытаний услуг первого набора тестирования NGN

Программа тестирования характеристик параметров качества услуг NGN
Для каждой тестируемой услуги необходимо определить базовый набор параметров функционирования сети и параметров качества услуги. Данные требования должны определяться в отдельном документе — стандарте на услугу связи. Программа испытаний QoS и NP должна позволять определять параметр готовности услуги и включать следующий обязательный набор испытаний:
• определение зависимости показателя сетевой эффективности (NER) от ширины полосы пропускания (BW);
• определение задержки по предоставлению услуги (реализация заданных значений таймеров сигнализации);
• определение качества предоставляемых услуг (в показателях MOS/R-фактор).

В результате, найденные значения должны ответить на вопрос состава параметров, определяющих качество восприятия (QoE), и глобального представления качества услуги связи.

Приведенный набор базовых тестов должен обеспечить нахождение предельных значений NP для установленных значений QoS для каждого отдельного сегмента сети (доступ, транспорт, уровень коммутации). Набор обязательных параметров QoS включает:
• время установления соединения;
• качество передачи информации (MOS/R-фактор);
• значения, определенные рекомендацией ITU-Т Y.1541 (IPTD, IPDV, IPLR, IPER).

Набор обязательных параметров NP включает:
• ширину полосы пропускания (BW);
• поддерживаемый кодек;
• поддерживаемую процедуру определения активности речи (Voice Active Detection);
• эхокомпенсатор (ITU-T G.168);
• де-джиттер буфер (De-jitter buffer);
• время обработки сигнала и формирования пакета.

Типовая схема измерения предельных значений QoS, QoE и NP

Итак, сегодня существует достаточно богатый выбор оборудования тестирования различных приложений NGN. Технологии измерений будут идти в своем развитии совместно с телекоммуникационными технологиями и всегда будет существовать широкий выбор анализаторов, отвечающих последним стандартам и сетевым решениям.

Литература
1. ITU-T Р.800 — Methods for subjective determination of transmission quality
2. ITU-T Recommendation ITU-T Q.3915 «The types and list of NGN services testing on the Model networks. Test suites I.
3. SOFTSWITCH. Гольдштейн А. Б., Гольдштейн Б. С. СПб.: БХВ — Санкт-Петербург, 2006. — 368 с.: ил.
ISBN 5-8206-0117-3
4. Сети связи. Учебник для вузов Гольдштейн Б. С., Соколов Н. А., Яновский Г. Г. СПб.: БХВ — Санкт-Петербург, 2010. — 400 с.
ISBN 978-5-9775-0474-4

Orphus system
В Telegram
В Одноклассники
ВКонтакте