SONET/SDH 對(duì)決以太網(wǎng)：測(cè)試的重要性

EXFO公司André Leroux，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)工程師
EXFO公司Bruno Giguère，技術(shù)人員

在上一篇的標(biāo)題為 SONET/SDH 對(duì)決以太網(wǎng)：遷移與測(cè)試問題的文章中，我們介紹了 SONET/SDH 和以太網(wǎng)之間的主要差異。在本期內(nèi)容中，我們將討論測(cè)試的重要性，而且著重關(guān)注于鑒定應(yīng)用于不同網(wǎng)絡(luò)類型的各種測(cè)試，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)類型不同測(cè)試方法也有所變化。

例如，在核心網(wǎng)絡(luò)中，帶寬通常在透明物理網(wǎng)絡(luò)中傳輸，測(cè)試方法與交換網(wǎng)絡(luò)要求的測(cè)試方法存在很大的區(qū)別，交換網(wǎng)絡(luò)是“處理”以太網(wǎng)幀的網(wǎng)絡(luò)（見圖 1）。

圖 1. 根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同以太網(wǎng)服務(wù)要求不同的測(cè)試方法。

例如，下一代 xWDM 網(wǎng)絡(luò)以透明的方式負(fù)載 10GigE，但是一些服務(wù)提供商還利用 10GigE 提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)波長服務(wù)。因?yàn)檫@些全新的應(yīng)用完全透明，所以提供商需要一種快速方式來保證這些服務(wù)，并且定義服務(wù)等級(jí)協(xié)議 (SLA) 使用的參數(shù)。

這可以通過 BER 類型測(cè)試實(shí)現(xiàn)，該方法可以測(cè)量以太網(wǎng)幀內(nèi)的偽隨機(jī)位序列。這樣的測(cè)試可使電信專業(yè)人員比較測(cè)試結(jié)果，好像被測(cè)電路為 SONET/SDH，而非 10GigE 一樣。相對(duì)于術(shù)語數(shù)據(jù)包丟失速率和數(shù)據(jù)包數(shù)/秒，大多數(shù)電信工程師更熟悉類似 BER 和 Mb/s 的術(shù)語；該方法可提供對(duì)物理傳輸系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)試所需的比特差錯(cuò)計(jì)數(shù)精度。

如果待測(cè)網(wǎng)絡(luò)以交換為基礎(chǔ)，因此包括開銷處理和錯(cuò)誤驗(yàn)證，那么 BER 方法就不是最佳方法。這是因?yàn)槿绻�發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，網(wǎng)絡(luò)處理元素將丟棄幀或數(shù)據(jù)包，這意味著大部分錯(cuò)誤永遠(yuǎn)無法到達(dá)測(cè)試設(shè)備。要將這些丟失的幀轉(zhuǎn)換為 BER 值更加困難。

安裝期間或者試運(yùn)行客戶電路時(shí)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)使用的另外一種方法是 RFC 2544（用于網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的基準(zhǔn)測(cè)試技術(shù)）。RFC 2544 測(cè)試過程合并了四項(xiàng)主要測(cè)試，包括吞吐量、背對(duì)背（也稱為突發(fā)性）、幀丟失和延遲，以評(píng)估在 SLA 中定義的性能標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果的表示方法可使用戶直接將設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，還允許服務(wù)提供商證明傳輸網(wǎng)絡(luò)符合合同中定義的 SLA。

首先，吞吐量測(cè)試可以確定，在不丟棄任何傳輸幀的情況下，設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)的最大運(yùn)行速率，清楚地顯示出網(wǎng)絡(luò)在重負(fù)載之下轉(zhuǎn)發(fā)信息流的能力。當(dāng)處理不同協(xié)議級(jí)別所要求的不同檢查時(shí)，該測(cè)試還特別強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)元素。更改幀大小也對(duì)網(wǎng)絡(luò)處理功能提出更高的要求。

其次，突發(fā)性測(cè)試提供背對(duì)背數(shù)值，該值是指在沒有任何幀丟失的情況下，網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備所能處理的最長突發(fā)中的幀數(shù)。該測(cè)量用于評(píng)估空閑狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)處理較短到中等長度信息流突發(fā)的能力。

第三，幀丟失測(cè)量是指在穩(wěn)定狀態(tài)（常態(tài)）負(fù)載下由于資源缺乏而未被網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的幀數(shù)的百分比。該測(cè)量可用于評(píng)估網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在過載狀態(tài)下的性能，這對(duì)指示設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)在病態(tài)網(wǎng)絡(luò)條件（如廣播風(fēng)暴）下如何執(zhí)行非常有用。

最后，延遲測(cè)試測(cè)量幀經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備所花費(fèi)的時(shí)間（單向或環(huán)回），這取決于時(shí)鐘同步的可用性。對(duì)于諸如 voice-over-IP 的協(xié)議，延遲的任何可變性都會(huì)引發(fā)問題，因?yàn)榭勺冄舆t或長延遲會(huì)使語音質(zhì)量降低。

首要目標(biāo)：質(zhì)量

由于服務(wù)提供商引入全新的基于以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)服務(wù)，如語音和 voice-over-IP (VoIP)，所以他們需要對(duì)影響服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)行為進(jìn)行定量測(cè)量。延遲和幀丟失會(huì)對(duì)這些實(shí)時(shí)應(yīng)用產(chǎn)生巨大影響，數(shù)據(jù)包延遲隨時(shí)間的顯著變化 [又稱為數(shù)據(jù)包抖動(dòng)（表 1）] 也是如此。

數(shù)據(jù)包抖動(dòng)通常由跨網(wǎng)絡(luò)排隊(duì)和路由或在交換傳輸網(wǎng)絡(luò)中緩沖所引發(fā)。盡管核心 10GigE 網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包延遲變化應(yīng)是最小的，但是隨著帶寬需求增加以及出現(xiàn)更多緩沖，可能會(huì)引入抖動(dòng)。

圖 2. 數(shù)據(jù)包抖動(dòng)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包間的時(shí)間變化，可使語音和視頻質(zhì)量降低。

數(shù)據(jù)包抖動(dòng)不應(yīng)發(fā)生在核心網(wǎng)絡(luò)利用率較低的情況下。因此，應(yīng)在重負(fù)載下執(zhí)行數(shù)據(jù)包抖動(dòng)測(cè)試，以為服務(wù)提供商提供足夠的信息充分了解網(wǎng)絡(luò)行為，從而預(yù)見在網(wǎng)絡(luò)最大利用率下的任何服務(wù)質(zhì)量問題。對(duì)于視頻應(yīng)用而言，可接受的數(shù)據(jù)包抖動(dòng)最大級(jí)別為 30 ms，對(duì)于 VoIP 則為 10 到 20 ms。

因?yàn)椴樵兒途彌_可導(dǎo)致數(shù)據(jù)包延遲變化，所以通過模擬真實(shí)應(yīng)用的測(cè)試信息流來測(cè)量抖動(dòng)就非常重要。服務(wù)提供商還必須確保虛擬 LAN (VLAN) 的配置和其它客戶定義的服務(wù)能夠反映典型的最終用戶參數(shù)。這些措施將保證處理測(cè)試信息流的方式與處理用戶信息流的方式相同，并且可以使用這些測(cè)量來確定消除數(shù)據(jù)包抖動(dòng)和/或定義 SLA 所需的緩沖級(jí)別。

服務(wù)提供商高枕無憂

毫無疑問 10GigE 為 SONET/SDH 提供了更加靈活的可選方案，如果向基本技術(shù)添加額外協(xié)議，也會(huì)獲得相同的可靠性。然而，許多網(wǎng)絡(luò)參數(shù)必須進(jìn)行驗(yàn)證，以確保 10GigE 連接能提供可接受的質(zhì)量級(jí)別。測(cè)試設(shè)備可提供量化網(wǎng)絡(luò)行為所需的所有數(shù)據(jù)，從光纖設(shè)備的色散測(cè)量到使用 RFC 2544 進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試，以及數(shù)據(jù)包延遲變化。

對(duì)服務(wù)提供商而言該信息為必備信息，以便他們可以證明履行了 SLA 承諾，從而防止?jié)撛诘氖杖霌p失。然而，還可以在主動(dòng)模式下使用測(cè)試設(shè)備來監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的行為和性能。這樣可以早期檢測(cè)到最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷的任何質(zhì)量降低，從而提高網(wǎng)絡(luò)可用性，有助于達(dá)到 SLA 中定義的數(shù)字。