40/100G高速以太网测试解决方案

2012-06-14 10:59

　　（1）L2~L7层

　　对于高层应用来说，40/100G接口要求设备中的组件要在更短的时间内完成工作。比如，一台路由器需要对进来的数据包剥离低层协议头，排队，进行路由表查询，然后转发到相应的出口队列。在这个过程中，还要完成分类、监管、优先级调度、整形等工作。另外，路由器还要完成路由信息更新，组播路由树的创建，MPLS 标签信息交换，统计，告警，日志，防火墙和安全功能等。一台具有100G接口的路由器，需要以10倍于当前速度的能力完成上述功能。而且在上述功能中，理想情况下不能出现丢包、过大的抖动、乱序等性能问题。

　　测试40/100G系统，首先要验证线速情况下的的转发性能，其次需要验证负载下的功能、性能、扩展性、进行数据和协议平面的集成测试。另外，需要从用户体验角度对系统承载的真实业务的质量进行评估。

　　（2）物理层

　　物理层的测试最关键的问题是消除误码。在不同的子层，有不同的测试重点。

　　Physical Medium Dependent (PMD)。PMD层的测试需要一些硬件测试工具，如示波器。

　　Physical Medium Attachment (PMA)。PMA层的测试，需要测试仪表发送各种bit Pattern，如伪随机码序列(PRBS)，经过系统后检测错误，如误码率，Pattern 同步问题等。Loopback测试也是PMA层测试的重要内容。

　　Physical Coding Sublayer (PCS)。PCS层的测试主要集中在通道交换(Lane Swap)和通道偏差(Lane Skew)测试。测试系统通过交换通道，来验证被测设备能否检测到通道交换并补偿。在偏差测试中，测试系统在发送端口产生一定的偏差，在接收端口，统计经过被测系统补偿以后的偏差值。IEEE对能补偿的偏差范围做了定义。偏差测试就是验证系统能否支持这个范围内的补偿，或者测试系统和标准多大程度上的匹配。

测试系统本身的挑战

　　40/100G系统性能测试，除了比特速率的变化以外，性能的衡量指标并没有太大的变化，如丢包率、时延、抖动、顺序/乱序等指标。现有的测试系统能否在40/100G性能下继续提供准确的统计值。在这里测试仪表的时钟测量精度起了关键的作用。

　　为了测试时延、抖动、帧的顺序性等信息，测试仪表会在发送的每个数据帧中插入一个签名字段(Signature)，包含发送时间戳、序号等信息。当测试仪表的接收端口收到数据帧时，提取出签名字段中的发送时间戳，然后和接收时间进行比较，就可以计算出时延、抖动等指标。在40/100G测试中，能够准确提供时延、抖动等指标，测量精度至关重要。

　　传统的测试仪表，以测试10G及以下的系统为主，典型的测量精度为20ns。但是20ns的测量精度对于40/100G系统来说是不够的。传输一个64字节的以太网帧，线路上需要传送672bits，计算公式：(64字节+8字节前导码+12字节帧间隔)×8=672bits。在10G线路上传输一个64字节的数据帧，需要67.2ns，20ns的测量精度足够了，可以为发送的每一个帧标识出惟一的发送时间戳。

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