CPE- und Home Gateway-Tests: Was ist das und welche Herausforderungen bestehen?

Hohe Datenraten für den privaten Nutzer wurden bisher immer durch die Engpässe in der letzten Meile behindert, d. h. die niedrigen Datenraten in der “letzten Meile” des Zugangsnetzes in Richtung des Endnutzers. Die neuesten Breitbandtechnologien und -geräte überwinden diesen Engpass. Home Gateways (auch als CPE – Customer Premises Equipment) bezeichnet, dienen diese in den Heimnetzen der Endnutzer als Glasfaserausbau, Kabelanschluss oder DSL-Zugang sowie in den jeweiligen Edge-Geräten (OLT, CMTS, DSLAM) sowie im Kernnetz des Betreibers zur Bereitstellung des Internetzugangs mit bis zu mehreren Gigabits pro Sekunde sowie für Wi-Fi- und OTT-Dienste wie Video-Streaming, Telefonie usw. 

Endnutzer sind an Anwendungen mit hoher Bandbreite wie Video-Streaming, Online-Gaming, Dateifreigabe usw. gewöhnt. Home Office- und Videokonferenzdienste belasten die Netzwerke und die Home Gateways zusätzlich durch ihren Bandbreitenverbrauch und die Anforderungen an Echtzeitverarbeitung. 

Telekom-Netzbetreiber, Internetdienstanbieter und Hersteller stehen vor der Herausforderung, die Verfügbarkeit zu gewährleisten. und Verbesserung der Kundenzufriedenheit bei immer komplexeren Heim-Gateways. 

1. CPE-Prüfung: eine komplexe Aufgabe 

Die Benutzererfahrung mit der Konnektivität hängt von den Home Gateways ab (ich werde den Begriff „Home Gateway“ unabhängig von der zugrunde liegenden Zugangstechnologie weiterhin verwenden; dies kann entweder ein Glasfasermodem, ein Kabelmodem oder ein DSL-Modem sein). 

Abonnenten erwarten höchste Breitbandgeschwindigkeit, hervorragenden WLAN-Empfang und nahtlose Interoperabilität der vernetzten Geräte. Eine geringe Servicestandardqualität aufgrund von Problemen im Home Gateway wird die Abwanderungsrate erhöhen. 

Durch die gründliche Prüfung von Home Gateways und den Kundendienst wird verhindert, dass Fehler in produktive Umgebungen eindringen und so sowohl die Abwanderungsrate als auch die Unterstützung bei der Beantwortung von Kundenbeschwerden gesenkt wird. 

2. Wo die Komplexität herkommt 

Home Gateways haben sich zu multifunktionalen Geräten entwickelt, die Endnutzern zahlreiche Funktionen bieten, wie zum Beispiel: 

• Hochgeschwindigkeits-Internetzugang 
• Unterstützung von IPv4 oder IPv6 oder beidem 
• Geschwindigkeiten von bis zu mehreren Gigabits pro Sekunde 
• Qualität der Serviceleistungen (wichtig bei Echtzeitdiensten wie Videotelefonie und Online-Spielen) 
• Wi-Fi
• 2,4 / 5 / 6 GHz-Wi‑Fi (einschließlich primärer und Gastnetzwerke sowie Heimnetzwerke oder Hotspots)
• SuperWi-Fi / Mesh (möglicherweise cloudgesteuert mit mobilen Apps für Endnutzer)
• Real-Time-Verkehrsmanagement
• Schwarze Listen, MAC-Filterung, Bandsteering usw.
• Telekommunikation
• Telefonate über Voice-over-IP und zusätzliche Dienste (Weiterleitung, Warteschleife, Konferenzgespräche usw.) 

… sowie weitere Endbenutzerfunktionen, wie: 

• DHCP für Heimnetzwerkgeräte 
• Support für DynDNS 
• NAT, Firewall, Port Filtering/Forwarding, MAC Filtering 
• VPN-Unterstützung 
• Mobile Backup (über integrierten Mobilfunkmodem oder USB-Dongle) 

Die Endnutzerfunktionen sind in sich genommen eine komplexe Angelegenheit mit Abhängigkeiten untereinander. Darüber hinaus müssen alle für ihre Implementierung erforderlichen Protokolle sowie die für den korrekten Betrieb und die Wartung erforderlichen Funktionen (Gerätebereitstellung, Software-Upgrades, Fernzugriff und -wartung, Redundanz und Failover-Prozesse usw.), die Benutzerfreundlichkeit, die langfristige Stabilität und nicht zuletzt die entsprechende (Cyber-)Sicherheit berücksichtigt werden. 

3. Wie man Komplexitätsherausforderungen bewältigt 

Es gibt mehrere Aspekte, die Sie berücksichtigen können, um die Komplexitätsherausforderungen unter Kontrolle zu halten. 

Zunächst muss der gesamte Testlebenszyklus berücksichtigt werden, beginnend mit der Erhebung von Testanforderungen, Strategie und Design – einschließlich der Erstellung realistischer Endnutzer-Szenarien. Selbst komplexe Testszenarien lassen sich in der Regel in kleinere Teile aufteilen: Unterszenarien, Testfälle und Testschritte. Schließlich können vollständige und komplexe Szenarien aus diesen Teilen zusammengesetzt werden. 

Eine gründliche Erhebung der Testanforderungen und eine geeignete Teststrategie bzw. -konzeption gewährleisten die vollständige Abdeckung aller Testbereiche.  

Expertenwissen in den wichtigsten Bereichen sollte verfügbar sein, wie z. B.: 

• Zugangstechnologie (Netzwerkarchitektur und Protokolle, die in Glasfasernetzwerken, Kabelnetzen und DSL-Netzen verwendet werden) 
• Gerätebereitstellung (einschließlich sicherer Software-/Firmware-Downloads) 
• Wi-Fi (einschließlich cloudgesteuerten Wi-Fi-Netzwerken) 
• Sprachkommunikation über IPv6 
• VPN-Technologien, die von Endkunden eingesetzt werden 
• Geschwindigkeitstests (wie man eine geeignete Testumgebung einrichtet, wie man die Ergebnisse der Tools evaluiert) 
• Cyber Security 
• …und so weiter 

Jedes der oben genannten Themen verdient es, in einem separaten Blogbeitrag hervorgehoben zu werden – bleiben Sie dran! 

 Ein weiterer Weg zur Verbesserung der Testeffizienz und zur Steuerung der Komplexität ist die Testautomatisierung. Die Entwicklung und Implementierung automatisierter Tests sollten als Software-Engineering-Aufgaben betrachtet werden, da die Testautomatisierung für CPE normalerweise nicht nur eine einfache Test-Skriptsprache ist. Sofern möglich, werden verfügbare Tools eingesetzt (z. B. Skriptumgebungen, CI/CD-Toolketten, Daten-Loading-Generatoren, Sprachqualität-Messwerkzeuge…).  

Letztendlich sollten Sie auch Experten oder Expertenteams für die Analyse der Ursachen von Fehlern in der CPE-Software und -Hardware (aber auch für Fehler in der Testumgebung und den Tools) zur Verfügung haben. Auf den ersten Blick ist es nicht immer klar, ob die Ursache eines Fehlers auf der physischen, Netzwerk- oder Anwendungsebene liegt und sich auf fehlerhafte Provisioningdaten oder auf einen Fehler innerhalb des Testgeräts selbst bezieht. 

Fazit 

Homegateways sind im Laufe der Zeit immer komplexer geworden. Sie müssen alle Netzwerkprotokolle und Schnittstellen für Endkundenfunktionen sowie die Anforderungen der Netzbetreiber unterstützen: High-Speed-Internet, Video- und Sprachanrufe, Gaming, Video-Streaming, Fernbedienung und -wartung, Gerätebereitstellung… Sie haben sich eine Vorstellung gemacht. Darüber hinaus erfordert das Heimnetzwerk und die Geräte des Endkunden eine nahtlose Interoperabilität (Wi-Fi, Ethernet, VPNs, USB-Massenspeicher und Druckertiefe, DECT/CAT-iq). 

Aufgrund dieser Komplexität ist die Wahrscheinlichkeit von Hardware-, Software- und Interworking-Problemen und Fehlern aus meiner Sicht deutlich gestiegen. Als ich vor 5 Jahren neue CPE-Firmware überprüfte, lag die Zahl der gefundenen Fehler wahrscheinlich im Bereich von 30 bis 50, derzeit dürfte sie im Bereich von 60 bis 100 liegen. 

Nur durch gründliche Tests und Qualitätskontrollen kann eine angemessene Geräte- und Servicequalität sichergestellt werden, wodurch die Kundenzufriedenheit erhalten oder sogar erhöht wird und die Kundenflucht und die Instandhaltung und Supportmaßnahmen reduziert werden. 

Mehr Informationen zum Qualitätssicherung für Voice and Data Gateway hier.