SONET/SDH 对决以太网：测试的重要性

2006-12-21 15:39

EXFO公司André Leroux，数据通信系统工程师
EXFO公司Bruno Giguère，技术人员

在上一篇的标题为SONET/SDH 对决以太网：迁移与测试问题的文章中，我们介绍了 SONET/SDH 和以太网之间的主要差异。在本期内容中，我们将讨论测试的重要性，而且着重关注于鉴定应用于不同网络类型的各种测试，因为网络类型不同测试方法也有所变化。

例如，在核心网络中，带宽通常在透明物理网络中传输，测试方法与交换网络要求的测试方法存在很大的区别，交换网络是“处理”以太网帧的网络（见图 1）。

图 1. 根据传输介质的不同以太网服务要求不同的测试方法。

例如，下一代 xWDM 网络以透明的方式负载 10GigE，但是一些服务提供商还利用 10GigE 提供点对点波长服务。因为这些全新的应用完全透明，所以提供商需要一种快速方式来保证这些服务，并且定义服务等级协议 (SLA) 使用的参数。

这可以通过BER 类型测试实现，该方法可以测量以太网帧内的伪随机位序列。这样的测试可使电信专业人员比较测试结果，好像被测电路为 SONET/SDH，而非 10GigE 一样。相对于术语数据包丢失速率和数据包数/秒，大多数电信工程师更熟悉类似 BER 和 Mb/s 的术语；该方法可提供对物理传输系统进行验收测试所需的比特差错计数精度。

如果待测网络以交换为基础，因此包括开销处理和错误验证，那么 BER 方法就不是最佳方法。这是因为如果发现错误，网络处理元素将丢弃帧或数据包，这意味着大部分错误永远无法到达测试设备。要将这些丢失的帧转换为 BER 值更加困难。

安装期间或者试运行客户电路时测试网络使用的另外一种方法是 RFC 2544（用于网络互连设备的基准测试技术）。RFC 2544 测试过程合并了四项主要测试，包括吞吐量、背对背（也称为突发性）、帧丢失和延迟，以评估在 SLA 中定义的性能标准。结果的表示方法可使用户直接将设备与网络性能数据进行比较，还允许服务提供商证明传输网络符合合同中定义的 SLA。

首先，吞吐量测试可以确定，在不丢弃任何传输帧的情况下，设备或网络的最大运行速率，清楚地显示出网络在重负载之下转发信息流的能力。当处理不同协议级别所要求的不同检查时，该测试还特别强调网络元素。更改帧大小也对网络处理功能提出更高的要求。

其次，突发性测试提供背对背数值，该值是指在没有任何帧丢失的情况下，网络或设备所能处理的最长突发中的帧数。该测量用于评估空闲状态下，网络处理较短到中等长度信息流突发的能力。

第三，帧丢失测量是指在稳定状态（常态）负载下由于资源缺乏而未被网络设备转发的帧数的百分比。该测量可用于评估网络设备在过载状态下的性能，这对指示设备或网络在病态网络条件（如广播风暴）下如何执行非常有用。

最后，延迟测试测量帧经过网络或设备所花费的时间（单向或环回），这取决于时钟同步的可用性。对于诸如 voice-over-IP 的协议，延迟的任何可变性都会引发问题，因为可变延迟或长延迟会使语音质量降低。

首要目标：质量

由于服务提供商引入全新的基于以太网的实时服务，如语音和 voice-over-IP (VoIP)，所以他们需要对影响服务质量的网络行为进行定量测量。延迟和帧丢失会对这些实时应用产生巨大影响，数据包延迟随时间的显著变化 [又称为数据包抖动（表 1）] 也是如此。

网络问题	对视频服务的影响	对语音服务的影响
数据包抖动（数据包延迟变化）	中断、模糊、瞬间空白、跳动。	语音模糊、爆裂声/嘶啦声。
帧丢失	颗粒度、中断、模糊、瞬间空白、以及更为糟糕的会话丢失。	语音混杂、爆裂声/嘶啦声以及更为糟糕的通讯丢失。
延迟	瞬间空白、会话丢失。	服务出现延迟和间隙。

表 1： 以太网网络中影响视频和语音质量的因素。

数据包抖动通常由跨网络排队和路由或在交换传输网络中缓冲所引发。尽管核心 10GigE 网络中的数据包延迟变化应是最小的，但是随着带宽需求增加以及出现更多缓冲，可能会引入抖动。

图 2. 数据包抖动导致数据包间的时间变化，可使语音和视频质量降低。

数据包抖动不应发生在核心网络利用率较低的情况下。因此，应在重负载下执行数据包抖动测试，以为服务提供商提供足够的信息充分了解网络行为，从而预见在网络最大利用率下的任何服务质量问题。对于视频应用而言，可接受的数据包抖动最大级别为 30 ms，对于 VoIP 则为 10 到 20 ms。

因为查询和缓冲可导致数据包延迟变化，所以通过模拟真实应用的测试信息流来测量抖动就非常重要。服务提供商还必须确保虚拟 LAN (VLAN) 的配置和其它客户定义的服务能够反映典型的最终用户参数。这些措施将保证处理测试信息流的方式与处理用户信息流的方式相同，并且可以使用这些测量来确定消除数据包抖动和/或定义 SLA 所需的缓冲级别。

服务提供商高枕无忧

毫无疑问 10GigE 为 SONET/SDH 提供了更加灵活的可选方案，如果向基本技术添加额外协议，也会获得相同的可靠性。然而，许多网络参数必须进行验证，以确保 10GigE 连接能提供可接受的质量级别。测试设备可提供量化网络行为所需的所有数据，从光纤设备的色散测量到使用 RFC 2544 进行的网络性能测试，以及数据包延迟变化。

对服务提供商而言该信息为必备信息，以便他们可以证明履行了 SLA 承诺，从而防止潜在的收入损失。然而，还可以在主动模式下使用测试设备来监测网络的行为和性能。这样可以早期检测到最终导致网络中断的任何质量降低，从而提高网络可用性，有助于达到 SLA 中定义的数字。