WCDMA系统的核心网测试

摘要　对WCDMA系统核心网的测试目前成为信息产业部3G技术试验中的重要组成部分。文中介绍了对WCDMA系统核心网测试的考虑以及测试内容。

关键词　WCDMA　测试　核心网　R99　R4

1、WCDMA系统核心网测试的主要内容

目前WCDMA系统的核心网测试包含了R99和R4两个版本的设备。对R99设备的主要测试内容包括：在MtNet实验室进行的电路域和分组域的核心网设备的业务功能测试，MAP、GTP、Iu接口协议测试，2G/3G系统间漫游和切换测试，性能测试，Iu接口的IOT测试；在运营商外场试验环境的计费、网管功能及接口模型测试、WCDMA系统与PSTN、GSM、TD-SCDMA和cdma2000系统的互通测试。此外，一些移动运营商在此基础上增加了对R99设备的智能网业务测试。对R4设备的主要测试内容包括：MSC Server和MGW的业务功能测试，Nb、Nc、Me接口测试，Nc、Nb接口的IOT测试，性能测试。此外对Mc接口的IOT测试也正在考虑之中。

2、R99版本的核心网测试

图1是R99版本的WCDMA系统核心网设备的网络参考模型。与GSM/GPRS网络相比，R99版本的WCDMA系统核心网设备的演进平滑，电路域的MSC/VLR和分组域的SGSN、GGSN设备与现有的GSM/GPRS网络的设备功能基本相同。除在无线网络上提供比GSM/GPRS系统更高的传输速率外，WCDMA系统在核心网络的主要改进在于WCDMA系统对业务质量(QoS)和网络安全的设计更加全面，其中包含用户业务的QoS协商和变更、HLR鉴权数据组的增加，对信令和数据的传输进行完整性保护和加密功能等。

图1　R99版本WCDMA系统核心网设备的网络参考模型

在R99版本WCDMA系统的核心网测试中，位于核心网和无线接入网之间的Iu接口协议测试及和不同厂商无线网络产品的IOT测试相对更受关注。Tektronix K1297或NetHawk 3G Analyser等网络协议分析仪表在Iu接口的协议测试中经常会用到。由于在2001～2002年期间，R99版本的3GPP规范在无线网络标准上增加了很多修改报告(CRs)，而各厂商在系统设备的实现过程中采纳3GPP规范版本的差异以及选择实现CRs的程度不同，在3G技术试验前期对Iu接口的协议测试进展不理想。经过在MtNet实验室一年半的第一阶段测试及对系统设备的软件不断进行升级，不同厂商的WCDMA核心网设备和无线网络设备终于做到了业务互通良好。这个结果也说明了R99版本WCDMA核心网设备在功能上已经基本完善。

在网络技术试验的外场测试阶段对WCDMA的计费功能进行了完整的测试，包括对MSC设备基本业务和补充业务通话详单(CDRs)的检查；对SGSN、GGSN的CDRs检查以及计费中心(Charging Gateway)话单处理能力的检查。由于设备实现方式上的差别，不同厂商核心网设备生成的CDR中包含的信息不完全一致，尤其是对呼叫等待、呼叫转移等补充业务形成的CDR话单类别、字段名称等还存在一定的差异。总体来说，各厂家核心网设备生成的计费信息已经能够比较完整的反映业务的实现状况，但在运营商大规模商用WCDMA系统时，核心网设备的计费功能还需要根据运营商计费中心(Billing Center)统一要求进行简单的二次开发。

R99版本的WCDMA系统与PSTN等其他网络系统通过关口交换中心(GMSC)连接并采用成熟的MAP和ISUP协议进行业务互通，核心网设备只需要配置好相应的信令链路参数即可进行业务互通测试。而WCDMA系统的2G/3G漫游和切换测试还需取决于2G设备的接口协议升级、终端的搜网能力以及无线信号环境等多个因素，实现起来相对困难。对核心网设备的告警处理、参数配置、性能统计的管理是今后网络运营和维护工作的重要内容。实现在集中网管环境下对各局站的故障处理、业务升级以及网络参数的调配是今后运营商快速提供新业务和提高劳动生产效率的有效手段，因此各运营商对网管测试给予了很高的关注。但实现移动通信网络统一网管的难度相当大，移动网管的标准化程度相对较弱，各厂家对不同网络设备能实现的管理功能和程度也不同。从目前看，设备制造厂商对告警管理和维护的功能比较重视，如果要做到在统一网管平台对核心网设备进行远程参数配置还有很大的难度。

3、R4版本的核心网测试

图2是R4版本WCDMA系统核心网设备的网络参考模型。

图2　R4版本WCDMA系统核心网设备的网络参考模型

比较图1和图2可以看到，R4和R99版本WCDMA核心网设备的主要不同在于电路域的MSC在R4版本中演变成为MSC Server和媒体网关(MGW)两个设备，从而实现了业务控制和业务承载的分离。MSC Server设备主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、移动性管理、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功能。而MGW设备主要完成将一种网络中的媒体格式转换成另一种网络所要求的媒体格式的功能。除了MSC Server和MGW外，其他R4版本的核心网设备，如HLR、VLR、SGSN、GGSN等都继承了R99的功能。由于R4版本的WCDMA系统在Iu、MAP和GTP接口上没有明显的改动，一些厂家在第一阶段测试以及外场测试阶段上实际也采用了R4架构的设备并按照R99设备的功能要求进行组网和测试的。

MSC Server和MGW设备的引入，使得R4版本的WCDMA核心网设备增加了3个接口，即MSC Server与MGW间的Mc接口、MSC Server间的Nc接口、MGW间的Nb接口。在R4版本的核心网测试中，对MSC Server和MGW的业务功能以及Mc、Nc和Nb接口的协议是重点测试。

与R99相比，R4版本WCDMA系统的核心网设备在选择多种的承载网络以及建立承载方式上有很大的自由度。MSC Server和MGW的1:N的网络结构可以使基于R4架构的WCDMA系统组网灵活，系统设备占用机房面积小；此外，3GPP在R4版本中要求实现话音编码的带外协商(TrFO)功能，对于采用相同话音编码的移动网络用户之间的呼叫MGW不再使用编解码处理，从而提高话音质量，优化网络带宽，节省设备资源。对R4版本核心网设备功能的测试需要重点关注上述典型业务功能。只有在设备普遍实现这些功能的基础上才能真正发挥R4设备的组网优势。

目前，对R4版本WCDMA系统核心网的全面测试仍在进行之中，R4版本核心网设备应具有的典型业务功能还有待进一步充分地验证。不同厂家的MSC Server之间的互通相对简单、可行，但在短期内实现不同厂家的MSC Server和MGW设备间的互通还有很多工作要做，这些问题也值得运营商在选择R99或R4版本设备组网方案时加以关注。