专利名称：一种信令服务器负载测试的方法
技术领域：
本发明涉及了以每个单位过程占用系统处理时间作为特征值的系统测试负载能力的技术，特别涉及一种信令服务器负载测试的方法。
背景技术：
在第三代移动通信网(3G)的核心网架构进程中，尤其在R4版本以及R4版本以后的版本中，引入了分离的概念，具体体现在核心网络的关键设备，如通用分组无线服务(GPRS)业务支持节点(SGSN)和移动业务交换中心(MSC)，被分离成为服务器和媒体网关两个网元。这种趋势的应用越来越广泛。
图1为R4版本的3G网络结构示意图，在图中原电路域的MSC已经分离成为MSC服务器(MSC-Server)和MSC的电路域媒体网关(CS-MGW)，MSC-Server和CS-MGW之间进行通信，共同完成MSC的功能。SGSN也已经被分为SGSN服务器(SGSN-Server)和SGSN的分组域媒体网关(PS-MGW)，SGSN-Server和PS-MGW之间进行通信，共同完成SGSN的功能。其中，MSC-Server和SGSN-Server主要完成对用户信令的服务。
目前，SGSN-Server或者MSC-Server可以分解为两部分，一个是专门处理下层协议的信令服务器(SS，Signaling Server)，一个是架构在SS上层的服务应用模块(Server Application)。SS专门完成与SGSN或者MSC相关的各层协议处理，这样的架构可以使3G网络系统架构的模块化、提高3G网络系统可靠性以及便于升级或维护3G网络系统等工作。图2为SGSN的结构示意图，如图2所示该SGSN包括PS-MGW和SGSN-Server，其中SGSN-Server包括一个或一个以上的Signaling Server和ServerApplication。Signaling Server与3G网络中的GPRS网关支持节点(GGSN)、综合归属位置寄存器(HLR)、无线网络控制器(RNC)、操作维护中心(OMC)以及3G网络中的其他SGSN相连接，在OMC的控制下处理经ServerApplication下发的基于各种协议的信令流程，将处理好的信令流程发送给指定的GGSN、HLR、RNC或3G网络中的其他SGSN。Server Application在OMC的控制下给Signaling Server下发要处理的基于各种协议的信令流程。
如前所述，SS为一个非常重要的子系统，它的功能是否完善，影响着整个3G网络的功能，它的性能也直接影响着整个3G网络的性能。而性能中非常重要的一个特征—负载能力，更有可能在SS中出现瓶颈，所以必须测试出SS的负载能力，以便根据SS的负载能力估算出3G网络负载需求与SS个数的关系，从而灵活的根据3G网络负载需求对SS进行部署。
但是，由于R4版本3G网络的分离架构刚刚实现，没有单独针对SS测试的技术，而都是将SS部署到3G网络中之后，再根据话务模型测试整个3G网络的负载能力等性能。这样测试无法得到SS的负载能力。而随着3G网络分离架构的普及，对SS的负载能力需求也越来迫切，因为只有得到SS的负载能力，才能真正发挥分离架构所带来的优势，即可以更加灵活的而且量化的通过调整SS的数量来达到调整整个3G网络系统性能的目的，或者量化的通过改变SS和GW的比例来适应不同话务模型的应用，因此，如何测试SS的负载能力成为了一个亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种信令服务器负载测试的方法，该方法能够测试出SS的负载能力。
根据上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种信令服务器负载测试的方法，该方法包括A、信令服务器对接收到的信令流程进行处理；
B、信令服务器判断自身系统资源是否空闲，如果否，执行步骤C，否则，执行步骤D；C、测试仪器监测到当前信令服务器接收到的信令流程数量，将该数量作为信令服务器的资源被全部占用时能够处理的信令流程数，以此计算出信令服务器处理信令流程的平均时间，结束；D、增加单位时间内发送给信令服务器的信令流程数量，返回步骤A。
在测试仪器上设置信令流程、单位时间内发送信令流程的数量和增加数量，步骤A所述接收到的信令流程是测试仪器根据预先设置的信令流程和设置单位时间内发送信令流程的数量发送给信令服务器的；步骤D所述发送信令流程的增加数量是根据测试仪器设置的增加数量确定的。
预先在测试脚本中设置信令流程的响应消息，步骤B所述判断信令服务器的系统资源是否空闲的过程为信令服务器将处理过的信令流程发送给上层接口模块进行处理，上层接口模块在测试脚本模块的控制下返回该信令流程的响应消息，该信令流程的响应消息通过信令服务器发送给测试仪器；测试仪器判断在预先设置的时间到达时收到的信令流程的响应消息是否小于预先设置的返回信令流程响应的域值，如果是，信令服务器的系统资源不空闲，否则，信令服务器的系统资源空闲。
所述设置的时间和返回信令流程响应的域值是根据信令服务器的缓冲能力、信令流程的大小和处理信令流程的时间设定的。
设置用于控制上层接口模块发送信令流程、单位时间内发送信令流程的数量和单位时间内发送信令流程的增加数量的测试脚本模块；步骤A所述接收到的信令流程是在测试脚本模块的控制下由上层接口模块以测试脚本模块预先设定的数量发送给信令服务器的；步骤D所述发送信令流程的增加数量是根据测试脚本模块设置的增加数量确定的。
步骤B所述判断信令服务器的系统资源是否空闲的过程为测试仪器实时判断信令服务器在设置的时间到达时未能处理的信令流程是否大于等于设置的超时处理失败域值，如果是，则信令服务器的系统资源不空闲；否则，则信令服务器的系统资源空闲。
所述设置的时间和超时处理失败域值是根据信令服务器的缓冲能力、信令流程的大小和处理信令流程的时间设定的。
步骤D所述的增加数量的增加步长是根据信令服务器的系统资源占用情况确定的。
步骤B所述判断信令服务器的系统资源是否空闲的过程为信令服务器自身设置有监测其系统资源的系统，该系统判断信令服务器的系统资源是否空闲。
所述的测试仪器为MGTS或者为信令服务器的对端模拟设备。
步骤C所述的计算出信令流程的平均处理时间的过程为1除以信令服务器的资源被全部占用时能够处理的信令流程数为信令流程的平均处理时间。
所述的信令服务器为每个单位处理过程占用信令服务器处理时间作为特征值的系统。
所述的方法进一步包括计算信令服务器在所属第三代网络中的配制数量过程将信令服务器处理信令流程的平均处理时间作为MHT，带入公式Erlang＝A×MHT，其中A为信令服务器所属第三代网络能够处理的信令数，得到信令服务器所属第三代网络所需信令服务器的Erlang数，然后除以信令服务器所属第三代网络设置的要求信令服务器达到的Erlang数，得到信令服务器在所属第三代网络中的配制数量。从上述方案可以看出，本发明对于要部署在3G网络中的SS，提供了一种负载测试的方法，在以往的负载测试中，只是将SS部署到3G网络后按照话务模型对整个3G网络进行负载测试，这对于细致分析SS的负载能力，优化3G网络的能力有很大的局限性，而本发明提出的方法可以直接测试SS的负载能力，从而使部署SS的3G网络的能力优化等工作很容易的开展。
图1为R4版本的3G网络结构示意图。
图2为SGSN的结构示意图。
图3为本发明对SS进行负载能力测试的方法流程图。
图4为本发明对SS进行负载测试的示意图。
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进行进一步详细说明。
测试SS负载能力的方法主要是测试出SS处理每个信令流程所占用系统的处理时间，SS处理每个信令流程的时间越少，越能说明SS的负载能力越强。
在传统话务模型中，对3G网络性能评价，利用到两个参数，分别为Erlang和忙时呼叫数(BHCA，Busy Hour Call Attempts)，一般以小时为单位统计BHCA的数目，并且这两个参数有一个恒定的关系Erlang＝BHCA×每个呼叫数平均的保持时长(MHT)，即Erlang等于BHCA与MHT的乘积。这两个参数，实际上反应的是整个3G网络中用户平面和信令平面的一个综合能力。对于一个恒定的系统，这两个值都是相对恒定的。
其中，Erlang反应的是整个3G网络的话路数，其越大，表示3G网络能够为之提供服务的话路数越多；BHCA反应的是整个3G网络处理信令的能力，其越大，表示能够处理的信令数越多。MHT的物理含义为每个操作过程占用被测系统的处理时间。
在本发明中，跳出测试话务模型性能时对Erlang＝BHCA×MHT的理解，对这个公式中参数的原始含义进行一个具体的分析Erlang的物理含义是被测系统在单位时间内被占用的比率；BHCA的物理含义为在单位时间内对被测系统的最大操作信令过程数；MHT的物理含义为每个操作过程占用被测系统的处理时间。
如上所述，如果在单位时间内，将SS系统作为被测系统，并且设置SS系统的占用率达到了1，也就是说Erlang为1，那么SS处理信令流程数和信令过程的平均处理时间就有如下的关系1＝A×MHT，则MHT＝1/A(1)；根据公式(1)，即反应SS负载能力的MHT为SS系统的占用比率除以SS处理信令流程数。一般来讲，MHT是以十毫秒或百毫秒为单位的，本发明为了测试方法的可行性，以秒为单位进行测量。
这样，只要测量出SS在SS系统的资源被全部占用时能够处理的信令流程数，就可以得到SS的负载能力。
图3为本发明对SS进行负载能力测试的方法流程图，本发明预先设置测试脚本模块，用于编写要进行负载能力测试的信令流程，并且设置上层接口模块，用于将该信令流程进行识别并通过SS的上层接口发送给SS；设置测试仪器，该测试仪器设置有相应的信令流程过程，用来监视SS处理信令流程的过程，本发明设置超时处理失败域值，当由测试脚本模块控制上层接口模块向SS发送信令流程时，其具体实施步骤为步骤300、上层接口模块以每秒恒定的数量给SS发送测试脚本模块预先编写好的信令流程；本发明将每秒发送信令流程的数量编写到信令流程中，上层应用模块按照从测试脚本模块的读取的每秒发送信令流程的数量，发送信令流程；步骤301、SS对重复接收到的信令流程进行一一处理，同时，设置的测试仪器判断SS在预先设置的时间到时时未能处理的信令流程是否大于等于超时处理失败域值，如果是，执行步骤302，否则，执行步骤303；
设置的时间和设置的失败域值是根据信令服务器的缓冲能力、信令流程的大小和处理信令流程的时间设定的；由于信令服务器上本身设置有监测系统，本发明也可以监测信令服务器当前处理信令流程所占用信令服务器的资源，当所占用信令服务器的资源为100％时，则执行步骤302，否则，执行步骤303；步骤302、设置的测试仪器记录当前每秒发送的信令流程数，并且作为SS在其系统的资源被全部占用时能够处理的信令流程数计算出MHT；步骤303、加大每秒通过上层接口模块发送给SS预先编写好的信令流程的数目，返回执行步骤301；同样的，本发明可以将加大的每秒发送信令流程的数量编写到信令流程中，上层应用模块按照从测试脚本模块的读取所加大的每秒发送信令流程的数量，发送信令流程；该加大的每秒发送信令流程的数量可以根据SS的系统资源占用情况选择或者调整。
判断SS在预先设置的时间到时时未能处理的信令流程是否大于等于超时处理失败域值，就是在判断SS的系统资源利用率是否为1。
当由测试仪器向SS发送信令流程时，本发明提供的测试SS的负载能力包括预先在测试仪器上设置信令流程、每秒发送信令流程的数量、每秒加大发送信令流程的数量及规定时间返回信令流程响应的域值，同时，在测试脚本模块中设置相应的信令流程响应，用以对SS发送来的处理过的信令流程进行响应。
首先，测试仪器以预先设定的每秒发送信令流程的数量给SS发送预先编写好的信令流程；其次，SS对接收到的信令流程进行处理，将处理过的信令流程发送给上层接口模块进行处理，上层接口模块在测试脚本模块的控制下返回该信令流程的响应，该信令流程的响应通过SS发送给测试仪器；
再次，测试仪器判断SS在预先设置的时间到时时收到的信令流程的响应是否小于预先设置的返回信令流程响应的域值，如果是，按照步骤302执行，否则，按照步骤303执行；在规定时间内返回信令流程响应的域值是根据信令服务器的缓冲能力、信令流程的大小和处理信令流程的时间设定的。
从上述的方法看出，为了测试SS的负载能力，本发明必须设置测试脚本模块和上层接口模块，并且设置用于实时监测的测试仪器，如图4所示，图4为本发明对SS进行负载测试的示意图其中，当由上层接口发起负载测试时，测试脚本模块将编写好的信令流程发送给上层接口模块；上层接口模块判断该信令流程的协议类型，将该信令流程发送给SS；测试仪器判断SS处理信令流程的情况，并当SS在预先设置的时间到时时未能处理的信令流程大于等于超时处理失败域值时，或当在SS判断出自身的资源为100％时，记录当前每秒发送的信令流程数。
当由测试仪器发起负载测试时，测试仪器将预先设置在测试仪器中的信令流程发送给SS；SS处理接收到的信令流程并将处理后的信令流程发送给上层接口模块；上层接口模块在测试脚本模块的控制下返回该信令流程的响应；该响应通过SS发送给测试仪器，测试仪器对该响应进行监测，当在规定时间内接收到的响应小于预先设定的返回信令流程响应的域值，记录当前每秒发送的信令流程数。
本发明实际上是将上层接口模块和SS构成一个节点与测试仪器进行信令交互，测试仪器通过测试该构成节点中的SS能够处理信令流程的最大数量确定SS的负载能力。
如果没有测试仪器，也可以由模拟程序配合一定的硬件设备替代，但会增加很多的工作量。
以下举一个具体的实施例说明测试SS负载能力的过程。
被测实体为具有综合业务数字网用户部分(ISUP)协议栈的SS；
测试仪器型号为MGTS的测试仪器；测试SS负载能力的过程为1)建立上层接口模块，模拟ISUP用户(User)，建立的此模块可以接收ISUP协议栈的信令流程，并对接收来的信令流程进行协议识别，识别为ISUP协议栈的信令流程时发送给SS；2)建立测试脚本模块，编写测试脚本模块中的测试信令流程，如建立IAM-ACM-ANM-RLED-RLC这个信令流程；3)相应的，编写MGTS中的负载测试脚本；4)按照图3所述的方法进行测试，MGTS监测SS处理信令流程的整个过程，得到SS最大的负载能力。
得到SS的MHT后，SS作为一个子系统在3G网络中要配置的数量，就可以根据3G网络所要达到的性能和SS自身的负载能力计算得到。
不仅仅是SS能够采用上面的方法进行测试，所有以每个单位处理过程占用系统处理时间作为特征值的系统都可以采用上述的方法。
不管是把被测系统当成一个单位来看待，还是把被测系统划分为多个相同的小单位，只要明确了这个单位是如何被每个处理过程所占用，占用的时间如何进行计算、哪个值是特征值等，就可以通过上述方法测试出被测系统的负载能力。
下面举一个具体的实施例说明怎样计算SS在3G网络中要配置的数量的过程。
假设SS所要服务区域的话务模型为BHCA为100000/每小时、Erlang为2000、MHT为72秒，每个打通电话的通话时间为2分钟，那么按照现有技术进行测试则大概有60000个拨打成功的电话和4000个拨打未成功的电话。假设打通的电话为一个信令流程，未打通的电话为另一个信令流程。
测试出SS在处理这两个信令流程的时候处理时间分别为MHT1和MHT2，则按照线性组合得到的平均处理时间为(3MHT1+2MHT2)/5，根据Erlang＝A×MHT这个公式，则得到3G网络的Erlang为(100000/3600)×((3MHT1+2MHT2)/5)，单位为秒。
假设在3G网络中，设定每个SS的利用率为0.4Erlang，则所需SS的个数为(100000/(0.4×3600))×((3MHT1+2MHT2)/5)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种信令服务器负载测试的方法，其特征在于，该方法包括A、信令服务器对接收到的信令流程进行处理；B、信令服务器判断自身系统资源是否空闲，如果否，执行步骤c，否则，执行步骤D；C、测试仪器监测到当前信令服务器接收到的信令流程数量，将该数量作为信令服务器的资源被全部占用时能够处理的信令流程数，以此计算出信令服务器处理信令流程的平均时间，结束；D、增加单位时间内发送给信令服务器的信令流程数量，返回步骤A。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在测试仪器上设置信令流程、单位时间内发送信令流程的数量和增加数量，步骤A所述接收到的信令流程是测试仪器根据预先设置的信令流程和设置单位时间内发送信令流程的数量发送给信令服务器的；步骤D所述发送信令流程的增加数量是根据测试仪器设置的增加数量确定的。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，预先在测试脚本中设置信令流程的响应消息，步骤B所述判断信令服务器的系统资源是否空闲的过程为信令服务器将处理过的信令流程发送给上层接口模块进行处理，上层接口模块在测试脚本模块的控制下返回该信令流程的响应消息，该信令流程的响应消息通过信令服务器发送给测试仪器；测试仪器判断在预先设置的时间到达时收到的信令流程的响应消息是否小于预先设置的返回信令流程响应的域值，如果是，信令服务器的系统资源不空闲，否则，信令服务器的系统资源空闲。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设置的时间和返回信令流程响应的域值是根据信令服务器的缓冲能力、信今流程的大小和处理信令流程的时间设定的。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，设置用于控制上层接口模块发送信令流程、单位时间内发送信令流程的数量和单位时间内发送信令流程的增加数量的测试脚本模块；步骤A所述接收到的信令流程是在测试脚本模块的控制下由上层接口模块以测试脚本模块预先设定的数量发送给信令服务器的；步骤D所述发送信令流程的增加数量是根据测试脚本模块设置的增加数量确定的。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤B所述判断信令服务器的系统资源是否空闲的过程为测试仪器实时判断信令服务器在设置的时间到达时未能处理的信令流程是否大于等于设置的超时处理失败域值，如果是，则信令服务器的系统资源不空闲；否则，则信令服务器的系统资源空闲。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述设置的时间和超时处理失败域值是根据信令服务器的缓冲能力、信令流程的大小和处理信令流程的时间设定的。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D所述的增加数量的增加步长是根据信令服务器的系统资源占用情况确定的。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B所述判断信令服务器的系统资源是否空闲的过程为信令服务器自身设置有监测其系统资源的系统，该系统判断信令服务器的系统资源是否空闲。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的测试仪器为MGTS或者为信令服务器的对端模拟设备。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述的计算出信令流程的平均处理时间的过程为1除以信令服务器的资源被全部占用时能够处理的信令流程数为信令流程的平均处理时间。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的信令服务器为每个单位处理过程占用信令服务器处理时间作为特征值的系统。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法进一步包括计算信令服务器在所属第三代网络中的配制数量过程将信令服务器处理信令流程的平均处理时间作为MHT，带入公式Erlang＝A×MHT，其中A为信令服务器所属第三代网络能够处理的信令数，得到信令服务器所属第三代网络所需信令服务器的Erlang数，然后除以信令服务器所属第三代网络设置的要求信令服务器达到的Erlang数，得到信令服务器在所属第三代网络中的配制数量。
全文摘要
本发明公开了一种信令服务器负载测试的方法，该方法包括一种信令服务器负载测试的方法，其特征在于，该方法包括A.信令服务器对接收到的信令流程进行处理；B.信令服务器判断自身系统资源是否空闲，如果否，执行步骤C，否则，执行步骤D；C.测试仪器监测到当前信令服务器接收到的信令流程数量，将该数量作为信令服务器的资源被全部占用时能够处理的信令流程数，以此计算出信令服务器处理信令流程的平均时间，结束；D.增加单位时间内发送给信令服务器的信令流程数量，返回步骤A。该方法可以直接测试信令服务器的负载能力。
文档编号H04W24/02GK1717089SQ200410059469
公开日2006年1月4日 申请日期2004年6月28日 优先权日2004年6月28日
发明者樊淋 申请人:普天信息技术研究院