В этой статье расскажем, как мы развернули собственный лабораторный стенд, эмулирующий сеть мобильного оператора, какие компоненты использовали и какие сценарии проверяем в такой инфраструктуре.
Зачем понадобился собственный стенд
Полноценно проверить взаимодействие компонентов можно только в условиях, максимально приближенных к реальной эксплуатации – с реальным пользовательским трафиком, работающим биллингом и полноценным взаимодействием между элементами сети.
На практике тестировать новые функции на инфраструктуре оператора почти всегда неудобно. Доступ к стенду может быть временным, ресурсы часто заняты другими задачами, а сама среда недоступна для длительной и повторяемой отладки.
Поэтому мы решили собрать собственную лабораторную среду, которая позволяет независимо воспроизводить основные сценарии, тестировать интеграции и выявлять ошибки до внедрения у заказчика.
Как устроен стенд
Архитектура ядра сети
В основе стенда – классическая архитектура EPC с разделением плоскостей по модели CUPS (Control and User Plane Separation).
Это разделение можно описать как «логика и данные»: control plane определяет, какие услуги доступны абоненту, а user plane отвечает за фактическую передачу трафика.
Ядро состоит из нескольких связанных компонентов:
| Сервис | Что делает |
| MME | обеспечивает регистрацию абонента в сети и управление процедурами подключения |
| HSS | хранит данные абонентов, включая SIM-профили и сервисные параметры |
| SGW | передает пользовательского трафика между радиосетью и PGW |
| PGW/PCEF | обеспечивает выход абонента в интернет, назначает IP-адреса и применяет правила тарификации |
Схема реализации согласно концепции CUPS
User plane закрывает DPI от VAS Experts в роли UPF (User Plane Function). В нашей реализации DPI не только пропускает трафик, но и классифицирует приложения и протоколы, ведет учет трафика по категориям и применяет политики оператора в режиме реального времени.
Для расширения функционала стенда мы подключили инфраструктуру партнеров из Media-Tel, предоставивших компоненты PCRF и OCS.
Интеграция с биллинговой системой
Тарификацией управляют компоненты партнера Media-Tel. PCRF отвечает за политики обслуживания – тарифы, ограничения, QoS. OCS обеспечивает онлайн-тарификацию и списание средств в реальном времени.
Наш PCEF взаимодействует с обеими системами по протоколу Diameter через интерфейсы Gx и Gy.
Схема Call Flow, подключение и отключение
Базовые станции: программный эмулятор и промышленное оборудование
В лаборатории используются два типа базовых станций.
srsRAN – программный эмулятор на стандартном сервере с SDR-модулем. Это open-source решение позволяет развернуть полноценный eNodeB и гибко настроить радиопараметры: частотный диапазон, ширина канала, мощность сигнала и другие характеристики. Главное преимущество srsRAN – гибкость, возможность быстро менять конфигурацию, анализировать радиоинтерфейс и тестировать нестандартные сценарии.
small cell Baicells – промышленная базовая станция. Это полноценное операторское оборудование с поддержкой выделенных голосовых каналов. Настраивается менее гибко, зато дает сценарии, близкие к продакшену. Именно на Baicells мы тестируем VoLTE-вызовы с использованием dedicated bearer и QCI=1.
IMS, ePDG и поддержка VoWiFi
Отдельным элементом стенда стал ePDG – компонент, обеспечивающий поддержку VoWiFi. При подключении через Wi-Fi смартфон устанавливает защищенный IPSec-туннель до ePDG, после чего трафик передается в ядро сети аналогично подключению через LTE.
С точки зрения пользователя VoWiFi практически не отличается от обычной мобильной связи: сохраняется тот же номер телефона, голосовые сервисы и логика тарификации. Однако для сети это отдельный тип трафика, который должен корректно проходить через DPI и PCEF и обрабатываться по тем же правилам, что и LTE-сессии.
Поддержка ePDG позволила дополнительно тестировать сценарии переключения между LTE и Wi-Fi без разрыва соединения (handover).
Подводные камни при развертывании
Для развертывания стенда мы подготовили виртуальную инфраструктуру, разместили собственные компоненты PCEF, PGW и ePDG, подключили DPI, а также интегрировали PCRF и OCS от Media-Tel. В результате была сформирована полноценная тестовая мобильная сеть.
Упрощенная схема стенда
Основная сложность возникла при интеграции биллинга. Чтобы PCEF корректно работал с PCRF и OCS, пришлось детально настраивать большое количество параметров:
- форматы идентификаторов абонентов
- кодировки MCC/MNC
- параметры сессий
- правила квотирования
Даже небольшие расхождения приводили к отклонению запросов и ошибкам, диагностика которых требовала глубоких знаний спецификаций 3GPP и анализа логов Diameter-сессий.
Отдельная сложность возникла с srsRAN. Решение имеет ограничения – в частности, отсутствует поддержка dedicated bearers, без которых полноценный VoLTE не сделать.
Для обхода этого ограничения мы адаптировали работу IMS-сервера Kamailio: даже если радиосеть не создает выделенный канал, голосовой вызов продолжает обслуживаться через основной bearer. Для задач тестирования этого оказалось достаточно.
Какие сценарии мы тестируем
После запуска стенда – мы назвали его VAS Expert Mobile Network – началась практическая проверка сценариев тарификации в мобильной сети.
В первую очередь мы воспроизводим ситуации, которые чаще всего возникают при интеграции у операторов.
Исчерпание квоты
Один из основных тестов связан с квотированием трафика. Абоненту выделяется пакет в 100 МБ, после чего проверяется, как DPI учитывает трафик, насколько корректно PCEF запрашивает новую квоту у OCS, и как система реагирует на исчерпание лимита. При блокировке проверяем «белый список» – DNS и сервисы оператора должны оставаться доступными.
Исключения из тарификации
Отдельно проверяются сценарии безлимитных тарифов и приоритизации трафика: когда отдельные категории приложений, например, мессенджеры или навигационные сервисы, не расходуют основной пакет абонента. В таких случаях DPI определяет тип трафика, а PCEF решает, тарифицировать его или нет.
Роуминг
Телефон подключается с другим MCC/MNC, после чего вся цепочка компонентов – от HSS до OCS – должна корректно обработать такого абонента. Для эмуляции этого сценария на SIM-карту загружается другой PLMN.
Проверка голоса и видео через IMS
Отдельная категория тестов связана с голосовыми и видеосервисами. На стенде воспроизводится полный цикл VoLTE – от SIP-регистрации через IMS до установления медиасессии и передачи голоса между двумя абонентами внутри сети.
Переключение между LTE и Wi-Fi
Дополнительно с помощью ePDG тестируется смешанный сценарий: один абонент подключен через LTE, второй – через Wi-Fi и оба устройства зарегистрированы в одной IMS-сети. Вызов должен проходить штатно, а медиапоток передаваться без ограничений.
После переключения одного из абонентов с Wi-Fi на LTE, хэндовер должен выполниться без разрыва соединения. Для голосовых и видеосервисов такие сценарии особенно важны, поскольку даже кратковременный разрыв соединения влияет на качество связи.
Результаты проекта
Развернутый стенд позволил нам повысить качество тестирования и ускорить развитие мобильных продуктов.
Сегодня лаборатория используется для проверки новых функций, тестирования интеграционных сценариев, воспроизведения сложных сетевых ситуаций и демонстрации решений заказчикам.
В рамках проекта мы уже успешно протестировали взаимодействие наших решений с биллинговыми платформами Media-Tel, Bercut, FORWARD и получили полноценную независимую среду для дальнейшей разработки и отладки продуктов мобильного ядра.
