Алексей Шалагинов:. Тестирование телекоммуникационных решений: почему это особенно важно в эпоху цифровой трансформации

Важность тестирования

Любое решение по информационно-телекоммуникационным технологиям перед развёртыванием в «продуктивной среде» требует практического тестирования, даже если оно кажется соответствующим нормам стандартов, работоспособным и надёжным. Именно поэтому во всем мире существуют тестовые и испытательные лаборатории, в которых делаются тесты различных параметров инновационных ИТ- и телеком-решений, а также сравнительные тесты решений различных разработчиков и вендоров.

Прогноз роста рынка решений тестирования показывает скорость CAGR 8% в год в течение 5 лет, с 3,2 млрд долл. в год в 2018 г. до 4,7 млрд долл. в 2023 г. Это обусловлено, такими факторами, как рост трафика мобильных данных и переход на смарт-устройства, а также технологическая модернизация сетей связи, в т.ч. переход на платформы виртуализации.

Важность тестирования ИТ- и телеком-решений обусловлена следующим:

1. Возможности разночтений положений стандартов различными вендорами. Например, в одном из испытаний оборудования связи следующего поколения (NGN) в Технопарке ЦНИИС была выявлена несовместимость оборудования двух всемирно известных вендоров. Причина оказалась очень проста: в Стандартах Международного Союза Электросвязи МСЭ был указан диапазон IP-портов, через которые могут пересылаться управляющие сигналы (скажем, десять портов от XYZ1 до XYZ0). В процессе тестирования выяснилось, что один вендор считал, что порт XYZ0 входит в диапазон разрешённых портов, и использовал именно его. А другой вендор считал, что разрешён диапазон только от XYZ1 до XYZ9, а XYZ0 – уже нет. Это вызвало несовместимость решений и необходимость доработки решения одним из вендоров.
2. Необходимость тестирования всех возможных ситуаций практического применения решения (use case). Например, в одном из проектов регионального российского оператора при внедрении одного из решений контроля для пакетных сетей NGN от известного вендора, при приёмо-сдаточных испытаниях было выявлена неработоспособность решения в традиционной сети с коммутацией каналов (у оператора пакетная сеть была внедрена лишь частично). То есть решение было разработано исключительно для сетей с коммутацией пакетов. Это вызвало необходимость срочной доработки «готового» решения и сдвиг сроков внедрения.
3. Необходимость сравнительного тестирования параметров решений различных вендоров. При применении на «живой сети», нередки ситуации, когда заводские тесты показывали отличные результаты, превосходящие решения других вендоров, а при практическом применении выяснялось, что заявленные параметры не соответствуют показанным в практической реализации, и решение другого вендора оказывалось эффективнее.
4. Необходимость импортозамещения в критичных областях и необходимость тестирования вновь разрабатываемых, в связи с этим, отечественных решений, что ещё больше поднимет важность тестирования.
5. Цифровая трансформация отрасли, а также переход на виртуализированные сетевые решения ещё больше поднимает важность тестирования.

Важность последнего фактора в последнее время чрезвычайно возросла.

Проблемы в тестировании, вызванные виртуализацией и развитием IoT/M2M

В настоящее время происходит активный процесс цифровой трансформации телеком-отрасли, связанный с виртуализацией сетевых функций (NFV). То есть, то, что раньше делалось в специализированном оборудовании, теперь будет делаться на программных платформах (и уже делается, например, сеть американского оператора AT&T уже на 75% виртуализирована). А программные платформы, в свою очередь, работают на недорогом стандартном оборудовании с небольшим номенклатурным перечнем: сервер, дисковый накопитель, локальная сеть в дата-центрах. Таким образом, это позволяет:

• Сократить капитальные затраты за счёт недорого стандартного оборудования
• Сократить расходы на развёртывание и обслуживание за счёт автоматизации
• Повысить гибкость сети за счёт возможности быстрого перераспределения ресурсов
• Значительно сократить время разработки новых функций, и достичь многих других преимуществ.

Однако, при этом ещё больше возрастает важность тестирования виртуализированных телеком-решений, которое также и меняется концептуально. С тестирования «железа» акцент постепенно смещается на тестирование программных функций.

Вторым фактором трансформации является активное внедрение специализированных (и как правило проприетарных) конечных устройств IoT, развитие Machine-to-Machine коммуникаций (каршеринг, банкоматы, индустриальные контроллеры).

Методы и решения для тестирования современных платформ должны быть максимально гибкими, и автоматизированными. Взамен традиционных, аппаратных решений известных вендоров, на первый план выходят гибкие программные решения тестирования, которые также могут работать поверх стандартного вычислительного оборудования (сервер, хранение, сеть).

В тестировании виртуализированных решений нельзя обойтись без технологий автоматизированных тестов, по причине больших объёмов операций тестирования, когда для перенастройки сценариев вручную требуется очень много времени. Более того, вручную невозможно смоделировать транзакции внутри сетевой инфраструктуры: Packet Core, IMS, RAN подсистем, M2M трафик.

Автоматизированные процедуры используются для тестирования таких параметров и задач:

• соответствие протоколам, функциональности (маршрутизация, переадресации, хендовер, роуминг, аутентификация, оценка качества медиа и др.);
• устойчивость системы под нагрузкой: перераспределение трафика, поведение тестируемого устройства DUT и фрагмента сети в случае перегрузки;
• специфические задачи, связанные с разнообразием виртуальных сетевых функций VNF;
• возможности проникновения за периметр доверенных зон, уязвимости, безопасности;
• совместимость оборудования различных поставщиков (один и тот же сервис в мульти-вендорной сети может реализовываться производителями по-разному и требовать кастомизации);
• работоспособность новых релизов программного обеспечения перед установкой на коммерческую сеть, и многое другое.

Время циклов разработки, пуско-наладочных работ, сертификационных или тендерных испытаний измеряется месяцами, если выполнять их традиционными способами. Автоматизация функционального и нагрузочного тестирования позволяет сократить это время на порядок.

Импортозамещение

Политика импортозамещения в России постепенно приносит свои результаты. Появились отечественные разработки процессоров («Эльбрус»), а также созданные на их базе маршрутизаторы, терминалы, и другие сетевые устройства.

Однако, в настоящее время отечественные разработки телеком-решений имеют небольшую долю на рынке оборудования связи, который для страны является стратегически важным. Однако, в соответствии с требованиями ВТО, Россия должна обеспечивать открытость этого рынка, то есть отечественные разработки телекоммуникационных решений должны соревноваться с глобальными игроками в развитии таких перспективных трендов, как сети 5G, анализ больших данных, искусственный интеллект, сеть для Интернет Вещей LPWA (Low-Power Wide-Area), мобильные сети для транспорта (Vehicle-to-Everything V2X Wireless), программно-определяемые радиосети SDR (Software-Defined Radio) и других.

Чтобы повысить качество и конкурентоспособность отечественных разработок, необходимо уметь тестировать эти решения относительно решений, доступных на мировом рынке. Оценить работоспособность, пригодность качество импортозамещающих решений можно только точно зная его возможности, параметры и технические особенности. А это, в свою очередь, можно выявить только в процессе детального и всеобъемлющего тестирования функций, технических характеристик, показателей надёжности, доступности и др.

Цифровая трансформация отрасли связи, в т.ч. переход отрасли на виртуализированные решения, придаёт новые измерения этим тенденциям, мультиплицируя важность тестирования. Все эти технологии отечественным разработчикам нужно будет разрабатывать и испытывать с помощью интеллектуальных тестовых решений, также отечественных.

Ситуация на рынке тестирования

На мировом рынке поставщиков решений тестирования телеком-решений и автоматизации такого тестирования известны следующие основные вендоры:

• Anritsu,
• EXFO
• Yokogawa Electric
• Viavi Solutions
• Mortek
• Spirent Communications
• Keysight Technologies (IXIA) и другие.

Наибольшую известность в России приобрели последние два из перечисленных поставщиков: Spirent и Keysight, который приобрёл компанию IXIA в 2017 году.

Американская компания Spirent специализируется, в основном на разработке и производстве генераторов и симуляторов трафика для функционального и нагрузочного тестирования. Эта компания является одним из признанных лидеров отрасли. Оборудование и программные решения Spirent поддерживают большинство стандартизованных протоколов и интерфейсов 2G/3G/LTE, и активно разрабатывает решения для сетей 5G, которые будут базироваться в основном на сетях с виртуализацией сетевых функций NFV. Идеология развития систем Spirent ориентирована на тестирование соответствия стандартам.

Keysight/IXIA, также американская компания, предлагает решения и программные платформы для функционального и нагрузочного тестирования. Её решения в настоящее время широко используются при тестировании сетевых решений, разрабатываемых операторами связи.

По отзывам заказчиков, решения Keysight/IXIA и Spirent обладают широкими функциональными возможностями, хорошо приспособленными для различных сетевых ситуаций и программ тестирования. С их помощью становится возможным автоматизировать большинство программ тестирования, таким образом, значительно сократить время тестирования решений.

Однако, по отзывам многих пользователей этих решений, стоимость владения данными испытательными системами является крайне высокой и если среди шаблонов “из коробки”, не оказалось требуемого алгоритма эмуляции, то добавить его будет весьма проблематично.

По мере перехода на виртуализированные решения и ростом их функциональности, число возможных тестовых сценариев стремится к бесконечности.

В условиях, когда требуется оперативная, в режиме Agile, перестройка функционала, , симуляция аномалий из коммерческой сети эти решения иногда оказываются недостаточно гибки, а поддержка разработчиков (как правило из Азии) своеобразно реагирует на запросы пользователей. Кроме того, высокая стоимость кастомизации очень часто побуждает заказчиков к разработке специализированных решений тестирования собственными силами, чтобы уложиться в график бизнес-процессов вывода новых приложений и услуг на рынок. При этом заказчик несёт ощутимые финансовые потери, отвлекает свой персонал от задач основного бизнеса, а это часто является причиной срыва сроков вывода новых телекоммуникационных услуг на рынок.

Отечественные решения

В связи с вышеизложенным (цифровая трансформация отрасли, внедрение программных технологий виртуализация, а также необходимость быстрого внедрения кастомизированных решений тестирования) вынуждает отрасль искать решения среди отечественных разработчиков программных платформ для тестирования.

Отечественными разработчиками решений тестирования для телеком-отрасли являются, например, такие компании, как «Синтест» из Сколково (www.seentest.ru), Skoltech IoT Lab, Brain4Net (https://brain4net.ru/), и другие

При помощи решений отечественных разработчиков, можно осуществить большинство программ тестирования, проводимых системами IXIA и Spirent. Возможно, ряд тестов  при этом будет не столь обширный, но это компенсируется отсутствием функциональных ограничений, а также  преимуществом очень оперативной кастомизации решения под  нужды и сетевые ситуации заказчика. Перенастройку системы, запуск новых сценариев и разработку новых функций можно делать по месту, в полной мере используя преимущества подхода DevOps, который часто оказывается недостижим при использовании зарубежных брендов.

Учитывая большое разнообразие тестовых задач, единственным достоверным способом проверки новых платформенных решений является тестирование в условиях реальной сети заказчика. Стандартные тесты в лаборатории вендора могут серьёзно отличаться от реалий отдельно взятой коммерческой сети. Поэтому для разработчиков оператора важно смоделировать в лаборатории трафик, максимально близкий трафику конкретного участка сети.

И здесь у отечественных разработчиков есть важное преимущество – возможность оперативного импорта, модификации и воспроизведения модели коммерческой сети, со всеми настройками и метаданными.

Кроме того, как показывает опыт крупных российских заказчиков, надёжная международная компания может оставить проект без поддержки из-за санкций. Этот обстоятельство также является весомым преимуществом, которое нужно учитывать при выборе поставщика решений тестирования для российских операторов.