SONET/SDH 對決以太網(wǎng)：測試的重要性

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 對決以太網(wǎng)：遷移與測試問題的文章中，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)類型的各種測試，因為網(wǎng)絡(luò)類型不同測試方法也有所變化。

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，測試方法與交換網(wǎng)絡(luò)要求的測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 提供點對點波長服務(wù)。因為這些全新的應(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)等級協(xié)議 (SLA) 使用的參數(shù)。

這可以通過 BER 類型測試實現(xiàn)，該方法可以測量以太網(wǎng)幀內(nèi)的偽隨機(jī)位序列。這樣的測試可使電信專業(yè)人員比較測試結(jié)果，好像被測電路為 SONET/SDH，而非 10GigE 一樣。相對于術(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；該方法可提供對物理傳輸系統(tǒng)進(jìn)行驗收測試所需的比特差錯計數(shù)精度。

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

安裝期間或者試運行客戶電路時測試網(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)測試技術(shù)）。RFC 2544 測試過程合并了四項主要測試，包括吞吐量、背對背（也稱為突發(fā)性）、幀丟失和延遲，以評估在 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)議級別所要求的不同檢查時，該測試還特別強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)元素。更改幀大小也對網(wǎng)絡(luò)處理功能提出更高的要求。

其次，突發(fā)性測試提供背對背數(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)。該測量用于評估空閑狀態(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。該測量可用于評估網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在過載狀態(tài)下的性能，這對指示設(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，延遲測試測量幀經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備所花費的時間（單向或環(huán)回），這取決于時鐘同步的可用性。對于諸如 voice-over-IP 的協(xié)議，延遲的任何可變性都會引發(fā)問題，因為可變延遲或長延遲會使語音質(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)的實時服務(wù)，如語音和 voice-over-IP (VoIP)，所以他們需要對影響服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)行為進(jìn)行定量測量。延遲和幀丟失會對這些實時應(yīng)用產(chǎn)生巨大影響，數(shù)據(jù)包延遲隨時間的顯著變化 [又稱為數(shù)據(jù)包抖動（表 1）] 也是如此。

數(shù)據(jù)包抖動通常由跨網(wǎng)絡(luò)排隊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，可能會引入抖動。

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

數(shù)據(jù)包抖動不應(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)包抖動測試，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。對于視頻應(yīng)用而言，可接受的數(shù)據(jù)包抖動最大級別為 30 ms，對于 VoIP 則為 10 到 20 ms。

因為查詢和緩沖可導(dǎo)致數(shù)據(jù)包延遲變化，所以通過模擬真實應(yīng)用的測試信息流來測量抖動就非常重要。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量來確定消除數(shù)據(jù)包抖動和/或定義 SLA 所需的緩沖級別。

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)行驗證，以確保 10GigE 連接能提供可接受的質(zhì)量級別。測試設(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)備的色散測量到使用 RFC 2544 進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)性能測試，以及數(shù)據(jù)包延遲變化。

對服務(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，還可以在主動模式下使用測試設(shè)備來監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的行為和性能。這樣可以早期檢測到最終導(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。