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EXFO公司系統(tǒng)工程師 André Leroux
EXFO公司技術(shù)人員 Bruno Giguère
過(guò)去幾年里，基于以太網(wǎng)的服務(wù)倍受人們的青睞。萬(wàn)兆位以太網(wǎng) (10GigE) 的出現(xiàn)帶來(lái)了更高的帶寬和更卓越的故障檢測(cè)方案，成為業(yè)界寵兒，進(jìn)一步促使人們?cè)诤诵膫鬏斁W(wǎng)絡(luò)中部署以太網(wǎng)技術(shù)。
采用以太網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)的企業(yè)客戶正在將他們的核心傳輸鏈路向 10GigE 局域網(wǎng) (LAN) 升級(jí)，以便在功能性不受損失的同時(shí)最大限度的使用他們現(xiàn)有的架構(gòu)。服務(wù)供應(yīng)商也正從基于 SONET/SDH 的架構(gòu)向 10GigE 廣域網(wǎng) (WAN) 技術(shù)轉(zhuǎn)移，以便他們能夠在不升級(jí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的前提下提供實(shí)時(shí)應(yīng)用，比如基于 Internet 協(xié)議的音頻和視頻傳輸。 然而，10GigE 本身卻不能保證具有與 SONET/SDH 網(wǎng)絡(luò)相同的性能。因此，為確保已部署的 10GigE 系統(tǒng)提供理想的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)向客戶證明其網(wǎng)絡(luò)符合服務(wù)等級(jí)協(xié)議 (SLA) 中規(guī)定的性能標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)操作人員必須測(cè)試大量的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。 | 制訂 10GigE 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，IEEE 就充分認(rèn)識(shí)到這是為滿足核心網(wǎng)絡(luò)容量而對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)。因此規(guī)定，10GigE 必須要能與其它核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（時(shí)下最流行的為 SONET/SDH）實(shí)現(xiàn)無(wú)縫互操作。另一方面，10GigE 還必須匹配以太網(wǎng)固有的可伸縮性，以便 10GigE 可傳輸 10 個(gè) 1GigE 或 100 個(gè)快速以太網(wǎng) (FE)。 令人遺憾的是，無(wú)法通過(guò)一種技術(shù)順利滿足這兩個(gè)要求，因?yàn)?OC-192 SONET 通道的有效帶寬僅為 9.58464 Gb/s，與 10 Gb/s 的完整帶寬不兼容。這一認(rèn)識(shí)促使人們開發(fā)了兩種 10GigE。一種為 10GigE LAN—可與以前的以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)互操作，具有 10 Gb/s 的完整帶寬。另一種為 10GigE WAN—可通過(guò)將以太網(wǎng)信息流封裝進(jìn) STS-192c 通道而實(shí)現(xiàn)與 SONET 網(wǎng)絡(luò)的互操作，支持 9.58464 Gb/s 的有效帶寬。雖然 10GigE WAN 使用 STS-192c 幀結(jié)構(gòu)會(huì)降低 SONET 帶來(lái)的成本，但許多限制（比如時(shí)鐘容限、保護(hù)切換、抖動(dòng)等等）卻不被支持。
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核心 10GigE
了解 SONET/SDH 和以太網(wǎng)功能之間的主要差異至關(guān)重要（見表 1）。事實(shí)上，SONET/SDH 的創(chuàng)建原本是用于傳輸基于電路的語(yǔ)音信息流，而以太網(wǎng)則用于傳送基于數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)。雖然 SONET/SDH 后來(lái)幾經(jīng)改進(jìn)可更有效的支持?jǐn)?shù)據(jù)信息流，但仍缺乏數(shù)據(jù)通信世界固有的靈活性。
相比之下，最新推出的以太網(wǎng)提供足夠的帶寬，可滿足當(dāng)今核心網(wǎng)絡(luò)的需求，但是，最基本的 10GigE 形式卻沒(méi)有 SONET/SDH 一樣的高性能。以太網(wǎng)本身不提供保護(hù)機(jī)制、沒(méi)有端到端服務(wù)監(jiān)控、沒(méi)有默認(rèn)服務(wù)質(zhì)量 (QoS)，而所有這些在 SONET/SDH 網(wǎng)絡(luò)上都是標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)。
雖然以太網(wǎng)中可以增添附加功能以提高性能，但每個(gè)操作必須由網(wǎng)絡(luò)操作員執(zhí)行并進(jìn)行維護(hù)。由此可見，SONET/SDH 和 10GigE 各有利弊，具體選擇哪一個(gè)主要取決于網(wǎng)絡(luò)傳送的數(shù)據(jù)流類型。例如，純粹的 10GigE 網(wǎng)絡(luò)可降低設(shè)備成本，但需要支持額外的協(xié)議才能保證獲得所需性能，所以會(huì)產(chǎn)生較高的運(yùn)行成本。
由于需要支持額外的協(xié)議，所以必須在安裝和試運(yùn)行期間執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，以確保部署的以太網(wǎng)能夠提供所需的服務(wù)等級(jí)。尤其重要的是，這些測(cè)試應(yīng)確保網(wǎng)絡(luò)能夠從保護(hù)切換、非活動(dòng)/故障鏈路或無(wú)效的信息流管理等網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題中恢復(fù)。
表 1：SONET/SDH 和以太網(wǎng)的主要功能比較
| 標(biāo)準(zhǔn) | SONET/SDH | 以太網(wǎng) |
冗余保護(hù) | 自動(dòng)保護(hù)切換功能 (50 ms)。 虛級(jí)聯(lián)鏈路容量調(diào)整方案 (LCAS)。 | 快速生成樹（10 ms 到 1 s，取決于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?BR>鏈路匯聚 彈性分組環(huán) (<50 ms) MPLS 快速重新路由 (<50 ms) |
| 操作、管理、維護(hù) (OAM) | SONET/SDH OAM 框架。 | 符合 IEEE 802.3ah 和 ITU Y.17ethoam 標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路、符合 IEEE 802.1ag 的端到端服務(wù)。 城域以太網(wǎng)論壇服務(wù) OAM |
| 故障檢測(cè) | 分段錯(cuò)誤/故障監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程指示。 SONET 中故障監(jiān)視與閾值交叉，SDH 中性能監(jiān)測(cè)。 | 遠(yuǎn)程鏈路故障檢測(cè)（僅限 10GigE）。 具有專有閾值的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 |
| 維護(hù) | 離線服務(wù)測(cè)試的環(huán)回功能。 | 在以太網(wǎng)中無(wú)環(huán)回。通過(guò)遠(yuǎn)程檢測(cè)或通過(guò) IEEE 802.3ah 服務(wù)（僅限點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）可獲取交換機(jī)和路由器信息。 |
| 信息流工程 | 虛級(jí)聯(lián) (VC)。 | 嵌套 VLAN (VLAN over VLAN)。 MPLS 標(biāo)簽交換通道。 虛擬線模擬 (PWE) |
| 可伸縮性 | 傳輸速率最高 40 Gb/s。 粒度可為 VC 級(jí)（1.5 Mb/s 或 2 Mb/s） | 傳輸速率最高 10 Gb/s。 粒度可為任何速率。 |
| QoS | 確定。 | 專有服務(wù)質(zhì)量。 供應(yīng)商之間支持較困難。 |
| 穩(wěn)定性 | 99.999% 有效工作時(shí)間。 誤碼率 (BER) = 10-12 | 有效工作時(shí)間取決于網(wǎng)絡(luò)所有者所執(zhí)行的冗余/保護(hù)服務(wù)。誤碼率 = 10-12。 |
遷移問(wèn)題
網(wǎng)絡(luò)操作人員在將光纖網(wǎng)絡(luò)向 10GigE 升級(jí)時(shí)必須考慮一系列遷移問(wèn)題。例如在物理層上，務(wù)必要了解色散與偏振模色散的影響，因?yàn)檫@兩個(gè)參數(shù)對(duì)維護(hù)最佳傳輸性能有著重要的作用。
接口問(wèn)題
在向 10GigE 系統(tǒng)遷移時(shí)，除考慮物理層和光纖層的問(wèn)題外，還需要仔細(xì)考慮信息流工程問(wèn)題。LAN 和 WAN 之間的接口處通常會(huì)產(chǎn)生特定的問(wèn)題；傳輸頻率容限方面和帶寬方面的差異是兩個(gè)需要考慮的重要因素。
SONET/SDH 網(wǎng)絡(luò)基于一個(gè)主時(shí)鐘，該時(shí)鐘被分配給了所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；而以太網(wǎng)沒(méi)有被分配的時(shí)鐘且時(shí)鐘容限更低。將這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接在一起時(shí)，在 LAN/WAN 配置下，時(shí)鐘差異可高達(dá) ±120 ppm，在 LAN/LAN 系統(tǒng)中甚至可高達(dá) ±200 ppm，這樣會(huì)導(dǎo)致當(dāng)以最大吞吐量發(fā)送信息流時(shí)丟失以太網(wǎng)幀。
此外，10GigE WAN 僅能傳輸 9.58464 Gb/s 的有效數(shù)據(jù)速率。
如果 LAN 網(wǎng)絡(luò)的吞吐量接近 10 Gb/s，以太網(wǎng)幀可能會(huì)在速率到達(dá) 415.36 Mb/s 時(shí)丟失。盡管網(wǎng)絡(luò)操作人員可將入口速率限制到 9.58464 Gb/s 以解決此問(wèn)題，但時(shí)鐘容限方面的差異仍會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生 1.2 Mb/s 的額外速率失配。因此應(yīng)執(zhí)行 RFC 2544 吞吐量測(cè)試以確定 10GigE WAN 鏈路可支持的最大吞吐量。
另一重要的信息流工程問(wèn)題就是“停頓數(shù)據(jù)包”的使用，它是由 IEEE 802.3x 定義的流量控制協(xié)議，旨在當(dāng)內(nèi)部緩沖區(qū)接近飽和時(shí)回送點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路中的入口信息流。當(dāng)?shù)竭_(dá)網(wǎng)絡(luò)操作人員所設(shè)定的緩沖區(qū)閾值時(shí)，此方案會(huì)向下行網(wǎng)絡(luò)元素發(fā)送一個(gè)暫停數(shù)據(jù)包，以停止信息流的傳輸，直到本地緩沖區(qū)變?yōu)榭諡橹埂?BR>
必須要將此暫停閾值設(shè)置為恰當(dāng)?shù)募?jí)別，以最大化吞吐量而不丟失任何幀；暫停幀的影響主要由發(fā)送它和在下行端接收它所花費(fèi)的時(shí)間決定。在光纖上，一個(gè)位傳輸 10 km 區(qū)間需要 53 秒。在此時(shí)間內(nèi)，1GigE 鏈路最多可發(fā)送 79 個(gè)幀，而 10GigE 鏈路能夠發(fā)送約 788 個(gè)幀。當(dāng)暫停幀被發(fā)送且信息流被停止時(shí)，10GigE 鏈路將收到比 1GigE 鏈路多十倍的幀。
如果將此暫停閾值設(shè)置的太高，則反應(yīng)時(shí)間將非常慢，這樣本地緩沖區(qū)會(huì)溢出，從而會(huì)導(dǎo)致幀丟失。如果設(shè)置的太低，則發(fā)送暫停幀的頻率過(guò)高，這樣會(huì)降低整個(gè)吞吐量并增加數(shù)據(jù)包抖動(dòng)。因此網(wǎng)絡(luò)操作人員應(yīng)執(zhí)行 RFC-2544 幀損耗測(cè)試以確定最佳閾值。
測(cè)試的重要性
在安裝和試運(yùn)行階段進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試會(huì)使網(wǎng)絡(luò)操作人員獲得非常重要的網(wǎng)絡(luò)性能記錄。正是借助這些測(cè)試，電信操作人員和他們的客戶定義了 SLA 的基礎(chǔ)條文，以保證獲得期望的服務(wù)質(zhì)量。有代表性的用于定義 SLA 的參數(shù)一般為：網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的運(yùn)行時(shí)間/停機(jī)時(shí)間和有效性；平均維修時(shí)間、性能有效性；傳輸延遲、鏈路突發(fā)性和服務(wù)完整性。
要確定這些參數(shù)，服務(wù)提供商必須具備測(cè)試設(shè)備。不過(guò)，測(cè)試的重要程度不盡相同，這取決于被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的類型。請(qǐng)務(wù)必閱讀下一期，進(jìn)一步了解不同網(wǎng)絡(luò)應(yīng)執(zhí)行的特定測(cè)試。
