GGSN设备的简单测试方法 所属领域
本发明涉及的是3G系统中GGSN设备的测试方法
背景技术
GGSN是GPRS骨干网与外部数据网相连的节点，GGSN-GTP是GGSN子系统中的主要处理部分，它负责GGSN、SGSN间GTP隧道的建立、维护及GPRS骨干网和外部PDN网数据的路由、转发。根据业务特性GGSN-GTP可分为GTP-C和GTP-U两部分，将信令处理和用户数据处理分开，GTP_C负责整个GGSN系统对外的信令流程，包括GSN实体之间隧道的建立、修改、删除，RADIUS认证，DHCP动态地址分配，PPP链路、L2TP隧道的建立等。GTP_U负责数据的传输，包括GRE、L2TP等不同数据类型的封装，GTP_U还负责信令数据到控制面的转发。通常，GGSN地测试要做的基本工作应该如下几个方面：
1、验证测试GGSN GTPC的信令流程是否正确：如GSN实体之间隧道的建立、修改、删除，用户的二次激活，RADIUS认证，DHCP动态地址分配，PPP链路、L2TP隧道的建立，执行GSN发起的PDP激活等。GTP_C还和数据库一起完成SPU板的主备备份、DPU板的N+1备份；和IP协议栈一起完成过负荷控制；和DPU、GGIP板上的相应模块一起完成SPU----DPU、SPU----GGIP的通信和数据同步；在数据快速处理模块或IP协议栈中完成过滤器功能。
2、验证测试GGSN GTPU的以下功能是否能正确实现：和数据库一起负责用户面，管理GSN实体之间用户面隧道和用户面路径的建立，修改，删除；发起GGSN侧的PDP激活(发消息到GTPC)，用户面上下文的维护，用户面echo结点的维护，用户面tft的维护；在GSN实体之间传输用户分组数据；并根据用户的要求选择是否作必要的封装gre或12tp等方式，计费数据的收集等。
3、验证测试GGSN的PPP&L2TP模块功能、与OMC的接口、与CG的接口、流量控制、过滤器等是否正确。
(参考资料：3G TS 23。060，3G TS 29。060)
目前，除了上网检测生产出的GGSN设备外，基于WCDMA系统的3G测试设备很少，并且没有可以对GGSN进行性能测试的设备，现有的一些厂家的测试设备不能测试基于R4版本的协议一致性测试，测试仪器厂家对现有测试仪器的软件更新需要耗费相当长的时间和大量的经费，在测试效果上不能够直观的反映测试结果。因此，迫切需要一种能够对GGSN进行大负荷的性能测试和可视化的测试工具。
发明目的
为了在没有SGSN等GSN接点设备的情况下进行单个GGSN设备的会话管理，接入功能，路由与数据转发功能等的测试，本发明提供了利用我们提供的模拟SGSN，模拟MS搭建测试环境进行GGSN设备的简单测试方法。
技术方案
本发明的技术方案是：GGSN设备的简单测试方法，其特征在于：
a、用普通计算机(windows环境)模拟MS，用有路由功能的计算机或路由器模拟SGSN；
按：模拟MS——模拟SGSN——测试的GGSN——真实外网PDN的关系搭建测试环境，上述四者之间用独立的网卡连接；
b、模拟SGSN初始化拥有足够缓冲区资源可用；模拟SGSN直接捕获指定网卡的所有的数据包，和直接向指定的网卡发送数据包；同时模拟SGSN对数据包进行数据过滤，能停止对某个特定的数据包MS端IP地址，甚至及其TCP、UDP端口号，进行禁止转发，删除PDP上下文；
c、模拟MS由一个运行在PC机器上的一个客户端程序实现，它的网关设置为模拟SGSN的一个网卡地址；
遵循模拟MS和SGSN之间的简单协议，模拟MS和SGSN之间进行通讯，收发内部消息，比如：PDP激活，PDP去活，PDP删除，以及PDP的修改。
如上所述的GGSN设备的简单测试方法，其特征在于：PDN为与被测GGSN不同网段的一台路由器或一台普通计算机。
如上所述的GGSN设备的简单测试方法，其特征在于：
a)模拟SGSN上行包处理流程：
1、收到一个MS发送的包，如果非IP包，则正常处理，如果是IP包，直接送往UDP的用户(模拟SGSN)；
2、模拟SGSN检查源该地址，如果有对应PDP上下文则封装GTP头，调用udp发送函数向GGSN发送之；如果无对应PDP上下文且该源IP地址未在过虑表存在，立即向GGSN发送创建PDP上下文请求，附带上自己的四要素(控制面地址，用户面地址，TEIDC，TEIDU)，并启动定时器等待；在等待其间，要将MS陆续送来的IP缓存起来。
3、如果定时器满，则清除缓存区，流程回到准备执行1步骤的状态；如果收到GGSN创建PDP上下文应答消息，则取出GGSN的四要素，创建PDP上下文保存之，然后对缓存区的该PDP上下文的IP包队列依次封装GTP头，并调用udp发送函数向GGSN发送之；
b)模拟SGSN下行包处理流程：
1、模拟SGSN打开GTP的两个端口号2123和2152，分别处理来自GGSN的信令包和用户包；
2、如果收到2152端口的包，根据其GTP头的TEID找其PDP上下文，如果找到则去除GTP头直接发往网卡，如果找不到，丢弃之；
3、如果收到2123端口的包，若是创建PDP上下文响应，则创建PDP上下文表项；若是删除PDP上下文响应或请求，则删除PDP上下文表项并将该表项对应的IP地址置于过虑表内，删除PDP上下文请求，还要发送一个删除响应；若是其他消息，丢弃之；
c)PDP删除过程
1、模拟SGSN提供一个接口，接受人工指令进行某个PDP上下文的删除；
2、模拟SGSN收到删除某上下文指令后，将该IP地址放于过滤表；将该IP地址从过滤表移除以解除删除动作。
本发明的主要技术方案是：
模拟SGSN初始化拥有足够缓冲区资源可用；模拟SGSN可实现直接捕获指定网卡的所有的数据包，也可直接向指定的网卡发送数据包；同时模拟SGSN能够停止对某个特定的数据包MS端IP地址(甚至及其TCP、UDP端口号)进行禁止转发(数据过滤)，在删除PDP上下文以后数据包将不会被转发到相应的MS，从而就可以实现PDP上下文删除功能的外在表现。
实际的测试环境中模拟MS是一个由运行在PC机器上的客户端程序实现的，它的网关设置为模拟SGSN一个网卡地址。它的主要功能是与我们的模拟SGSN通讯，收发内部消息，比如：PDP激活，PDP去活，PDP删除，以及PDP的修改。这几种消息遵循模拟MS和SGSN之间的简单协议。当然我们还根据需要在发送消息中指定该模拟MS的IMSI和NSAPI等
激活成功模拟MS可以通过GGSN和模拟SGSN之间的GTP隧道上网，ping通外网，可以上外网的FTP服务器；去活以后将不能上网，不能ping通外网，也不能上外网的FTP服务器。这就证明我们的GGSN是满足了会话管理，接入功能以及数据业务的要求。
当然也可以通过能否实现局域网文件传送功能验证GGSN的功能。
上述文中提到的简单协议是指：
在模拟MS和模拟SGSN之间定义的一个通讯规范，规定模拟MS在发给模拟SGSN的消息中必须带上消息类型、IMSI、NSAPI、IP、网关，消息类型是指激活、更新、去活、二次激活、激活失败、激活成功等消息类型，IMSI为手机的IMSI，IP为当手机静态激活的时候必须填写自己的公网IP，如果是动态激活的时候，必须填0，网关代表模拟SGSN的IP地址，这个结构用于模拟SGSN发给模拟MS，测试的IP为GGSN分配给MS的地址。
有益效果
本发明的有益效果是，可以在只有单个GGSN设备的情况下利用我们的模拟SGSN，模拟MS搭建测试环境。测试GGSN的会话管理，接入功能，路由与数据转发功能。
由于不需要专业的测试仪器，也不需要实际的SGSN等GSN接点，所以这种专门测试GGSN设备的测试环境的搭建成本低廉，简单方便。
【附图说明】
附图1是本发明的GGSN测试环境实例。
附图2是本发明的GGSN测试系统设计方案图。
附图3是本发明的模拟MS的程序框图。
附图4模拟SGSN上行包处理流程。
附图5模拟SGSN下行包处理流程。
图1中模拟MS的硬件 为一台普通计算机(windows环境)；模拟SGSN的硬件为一台有路由功能的计算机或路由器；GGSN为待测试的GGSN；PDN为真实外网，或一台路由器或一台普通计算机。
图2中：1 纯IP数据包；2 IP UDP封装GTP数据包；3 纯IP数据包；4 独立的网卡。
具体的实施方式
本发明的实施例如图1、图2所示，在GGSN测试环境实例中，实际的测试环境搭建可以是多个模拟MS同时连接上模拟SGSN，SGSN与待测试的GGSN连接，而GGSN接入真实外网PDN(也可以是一台与GGSN不同网段的计算机)。
图3是本发明的实施例中模拟MS的具体实现方案。
图4、图5是本发明的实施例中模拟SGSN的具体实现方案：
a)模拟SGSN上行包处理流程：
1、收到一个MS发送的包，如果非IP包，则正常处理，如果是IP包，直接送往UDP的用户(模拟SGSN)。
2、模拟SGSN检查源该地址，如果有对应PDP上下文则封装GTP头，调用udp发送函数向GGSN发送之；如果无对应PDP上下文且该源IP地址未在过虑表存在，立即向GGSN发送创建PDP上下文请求，附带上自己的四要素(控制面地址，用户面地址，TEIDC，TEIDU)，并启动定时器等待。在等待其间，要将MS陆续送来的IP缓存起来。
3、如果定时器满，则清除缓存区，流程回到准备执行1步骤的状态。如果收到GGSN创建PDP上下文应答消息，则取出GGSN的四要素，创建PDP上下文保存之，然后对缓存区的该PDP上下文的IP包队列依次封装GTP头，并调用udp发送函数向GGSN发送之。
b)模拟SGSN下行包处理流程：
1、模拟SGSN打开GTP的两个端口号2123和2152，分别处理来自GGSN的信令包和用户包。
2、如果收到2152端口的包，根据其GTP头的TEID找其PDP上下文，如果找到则去除GTP头直接发往网卡，如果找不到则丢弃之。
3、如果收到2123端口的包，如果是创建PDP上下文响应，则创建PDP上下文表项；如果是删除PDP上下文响应或请求，则删除PDP上下文表项并将该表项对应的IP地址置于过虑表内，删除PDP上下文请求，还要发送一个删除响应；如果是其他消息，丢弃之(暂不处理更新)。
c)PDP删除过程
1、模拟SGSN软件提供一个接口，接受人工指令进行某个PDP上下文的删除。目前先做到一个IP地址只对应一个PDP上下文，以后再添加分类。
2、模拟SGSN软件收到删除某上下文指令后除了进行删除动作之外，还要将该IP地址放于过滤表，以免来自它的包又马上触发创建PDP上下文请求。解除删除动作只需将该IP地址从过滤表移除即可