電信級以太網(wǎng)測試技術(shù)

　　以太網(wǎng)作為一種快速、簡(jiǎn)單和高帶寬的局域網(wǎng)，在企業(yè)網(wǎng)中已經(jīng)使用了30年以上，但是其應用多年來(lái)一直被電信運營(yíng)商所低估。隨著(zhù)電信級以太網(wǎng)(CE)的出現，運營(yíng)商逐漸意識到在城域網(wǎng)中，以太網(wǎng)既可以作為數據承載網(wǎng)接入、承載數據業(yè)務(wù)，也可以直接提供端到端的專(zhuān)線(xiàn)業(yè)務(wù)。

　　城域以太網(wǎng)論壇(MEF)是最早開(kāi)始研究CE的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。CE的概念也是由MEF提出的。依據MEF的定義，CE具有以下5大特點(diǎn)：

　　* 可擴展性：業(yè)務(wù)可擴展，具備讓數百萬(wàn)人使用同一網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的能力；帶寬可擴展，可以從1 Mb/s擴展到10 Gb/s甚至更高，可以按一定的顆粒度逐步增加。

　　* 電信級可靠性：可提供50 ms的保護倒換；具備端到端的通路保護能力；支持匯聚鏈路保護，還支持節點(diǎn)保護。

　　* 服務(wù)質(zhì)量：提供有保證的端到端性能；支持端到端服務(wù)質(zhì)量(QoS)等級的選擇；適用于商業(yè)、移動(dòng)以及接入匯聚等不同應用。

　　* 標準化的業(yè)務(wù)：可以提供以太網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)和虛擬局域網(wǎng)業(yè)務(wù)；無(wú)縫集成時(shí)分復用(TDM)業(yè)務(wù)；支持電路仿真業(yè)務(wù)；支持現有語(yǔ)音應用。

　　* 業(yè)務(wù)管理：支持快速業(yè)務(wù)提供；支持電信級運營(yíng)維護管理(OAM)；可提供客戶(hù)網(wǎng)絡(luò )管理功能。

　　2 電信級以太網(wǎng)的測試

　　目前，CE已經(jīng)成為了業(yè)界研究的熱點(diǎn)之一，ITU-T、IEEE、IETF、MEF等多家標準組織都已開(kāi)始了相關(guān)的標準化工作，市場(chǎng)上也已有了多種解決方案。其中，比較有代表性的技術(shù)主要包括運營(yíng)商骨干網(wǎng)橋/運營(yíng)商骨干傳輸(PBB/PBT)技術(shù)[1]、傳送多協(xié)議標簽交換(T-MPLS)技術(shù)[2]、增強以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)以及虛擬專(zhuān)用局域網(wǎng)(VPLS)技術(shù)[3]等。那么，如何判斷這些技術(shù)是否滿(mǎn)足CE的需求？這就需要從MEF對CE所定義的可擴展性、可靠性、服務(wù)質(zhì)量、業(yè)務(wù)支持能力以及業(yè)務(wù)管理這5個(gè)特征入手，進(jìn)行相應的測試，評估這些技術(shù)是否符合這些CE的基本特征。

　　2.1 可擴展性測試

　　可擴展性測試的目的是驗證CE所能提供的帶寬及隧道處理能力。

　　對于帶寬測試，可以基于RFC2544的測試方法[4]，測試被測方案是否支持快速以太網(wǎng)(FE)、千兆以太網(wǎng)(GE)以及萬(wàn)兆以太網(wǎng)(10GE)接口的線(xiàn)速轉發(fā)。

　　隧道處理能力測試主要是驗證被測方案可配置的內外層隧道數量。在進(jìn)行隧道數量測試時(shí)，需要被測方案開(kāi)啟隧道保護機制，只有滿(mǎn)足了50 ms保護倒換時(shí)間的測試結果才是有意義的數值。對于不同的解決方案，隧道的定義也不盡相同。對于PBT技術(shù)，外層隧道通過(guò)骨干網(wǎng)VLAN(B-VLAN) 標識，內層隧道通過(guò)骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)實(shí)例標識(I-SID)標識；對于T-MPLS技術(shù)和VPLS技術(shù)，內外層隧道可通過(guò)內外層多協(xié)議標簽交換(MPLS)標簽來(lái)標識；對于增強以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)，內外層隧道則是通過(guò)運營(yíng)商橋接(PB)技術(shù)的內外層VLAN標簽來(lái)標識。在測試時(shí)需要驗證被測方案支持的最大隧道數量以及在單隧道下支持的最大業(yè)務(wù)數量(即多業(yè)務(wù)復用隧道的能力)。

　　2.2 可靠性測試

　　可靠性測試的目的是驗證被測方案是否支持50 ms的電信級隧道保護倒換時(shí)間。

　　保護倒換時(shí)間是丟包數與數據包發(fā)送速率的比值。端到端隧道發(fā)生倒換的觸發(fā)條件較多，包括鏈路故障、端口故障、節點(diǎn)故障等，在測試時(shí)對這些觸發(fā)條件應分別進(jìn)行測試，相應的操作可以包括拔出光纖、關(guān)閉轉發(fā)端口、關(guān)閉設備電源、拔出設備主用主控板卡等。為了模擬真實(shí)的網(wǎng)絡(luò )狀況，在進(jìn)行保護倒換測試時(shí)，應根據設備情況配置較大數量的隧道，加載較高的數據流量，并使這些流量盡量平均分布在不同的隧道中。

　　性測試采用的網(wǎng)絡(luò )拓撲可以根據技術(shù)實(shí)現采用環(huán)形、網(wǎng)狀或雙歸連接等方式。在采用環(huán)形組網(wǎng)時(shí)，需對相交、相切等多環(huán)拓撲分別進(jìn)行測試。
在測試時(shí)應針對單播隧道和組播隧道的保護倒換分別進(jìn)行測試，以驗證被測方案對單播業(yè)務(wù)和組播業(yè)務(wù)的保護情況。

　　在進(jìn)行保護倒換測試時(shí)還應驗證在隧道恢復回切時(shí)是否有丟包的現象發(fā)生。

　　2.3 服務(wù)質(zhì)量測試

　　QoS測試的目的是驗證被測方案是否能滿(mǎn)足電信級的服務(wù)質(zhì)量要求。

　　服務(wù)質(zhì)量測試主要包括訪(fǎng)問(wèn)控制策略、QoS流標記策略、接入控制策略以及隊列調度機制等方面。

　　訪(fǎng)問(wèn)控制策略的測試是測試被測方案對二、三、四層流量是否能正確配置訪(fǎng)問(wèn)控制策略，同時(shí)還需要驗證被測方案在配置了ACL后的轉發(fā)性能是否受到影響。

　　流標記策略測試是測試被測方案是否能依據流標記策略對數據流進(jìn)行QoS標記或重標記。QoS標記可以基于802.3、802.1ah、MPLS或IP 服務(wù)類(lèi)別(ToS)/差分服務(wù)(DiffServ)來(lái)進(jìn)行。

　　接入控制策略測試是測試被測設備是否支持對接入流量基于承諾信息速率(CIR)或峰值信息速率(PIR)進(jìn)行接入速率控制以及所能控制的帶寬粒度。

隊列調度機制測試是測試被測方案是否支持優(yōu)先級隊列(PQ)、加權公平隊列(WFQ)/加權輪循服務(wù)(WRR)等優(yōu)先級隊列調度機制。

　　在進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量測試測試，需對單層QoS策略和層次化QoS策略分別進(jìn)行測試。對服務(wù)質(zhì)量的測試可以參見(jiàn)MEF14[5]。

　　2.4 業(yè)務(wù)支持能力測試

　　業(yè)務(wù)支持能力測試的目的是驗證被測方案是否支持以太網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)(E-Line)、多點(diǎn)到多點(diǎn)以太網(wǎng)(E-LAN)、樹(shù)形以太網(wǎng)(E-TREE)、時(shí)分復用(TDM)等業(yè)務(wù)類(lèi)型。

　　在進(jìn)行E-LAN業(yè)務(wù)測試時(shí)應重點(diǎn)關(guān)注被測方案創(chuàng )建E-LAN業(yè)務(wù)的方式并驗證其對于遠端媒體接入控制(MAC)地址的學(xué)習方式。

　　在進(jìn)行E-TREE業(yè)務(wù)測試時(shí)應驗證各葉子節點(diǎn)之間是否能實(shí)現相互隔離，并驗證被測方案通過(guò)E-TREE業(yè)務(wù)實(shí)現組播的功能。

　　在進(jìn)行TDM業(yè)務(wù)測試時(shí)，需對TDM的時(shí)延、抖動(dòng)及誤碼性能進(jìn)行測試，測試端口可以依據設備支持情況選擇成幀E1、非成幀E1以及通道化STM-1等。

　　另外，還應對被測方案支持TDM時(shí)鐘同步的功能進(jìn)行測試，測試的內容包括對電路仿真業(yè)務(wù)(CES)業(yè)務(wù)的時(shí)鐘同步功能、同步以太網(wǎng)的時(shí)鐘功能以及IEEE 1588時(shí)間同步功能等方面的測試。對業(yè)務(wù)支持能力的測試可以參見(jiàn)MEF9[6]、MEF18[7]、MEF19[8]。

　　2.5 業(yè)務(wù)管理測試

　　業(yè)務(wù)管理測試主要包括兩方面的內容：對網(wǎng)管系統的測試以及對OAM機制的測試。前者應基于故障、配置、計費、性能和安全(FCAPS)功能模塊，主要包括拓撲發(fā)現、業(yè)務(wù)創(chuàng )建、故障監測、性能管理等方面的內容，測試時(shí)通過(guò)網(wǎng)管系統創(chuàng )建的業(yè)務(wù)需要發(fā)送模擬業(yè)務(wù)流量加以驗證。

　　后者是基于IEEE 802.3ah[9]，IEEE 802.1ag[10]，ITU-T Y.1731[11]以及G.8114[12]等標準，通過(guò)協(xié)議分析儀，對以太網(wǎng)OAM機制或T-MPLS OAM機制中的連續性檢查(CC)、環(huán)回(LB)及鏈路跟蹤(LT)等消息的消息格式及消息流程進(jìn)行一致性檢查，驗證其是否符合相關(guān)標準的規定。

　　3 電信級以太網(wǎng)測試技術(shù)的實(shí)踐

　　通過(guò)使用上述測試方法，對PBB/PBT、T-MPLS、增強以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)以及VPLS等4種CE實(shí)現方案測試，可以看出，雖然現有的多種CE技術(shù)在業(yè)務(wù)承載能力、可靠性、擴展能力、QoS以及OAM管理能力等方面均能基本滿(mǎn)足電信級組網(wǎng)的需求，但是由于不同的CE解決方案在存在著(zhù)較大的差異性，在短期內難以實(shí)現完全的互聯(lián)互通。

　　3.1 業(yè)務(wù)承載能力

　　從測試結果來(lái)看上述4種解決方案均能夠較好的承載寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)、IP語(yǔ)音業(yè)務(wù)，但對于專(zhuān)線(xiàn)業(yè)務(wù)、組播業(yè)務(wù)以及TDM業(yè)務(wù)，不同的解決方案其實(shí)現效果和復雜度各不相同。在承載專(zhuān)線(xiàn)業(yè)務(wù)時(shí)，增強型以太網(wǎng)技術(shù)由于全網(wǎng)設備都要學(xué)習用戶(hù)的MAC地址信息，所以用戶(hù)信息的隔離效果比較差，網(wǎng)絡(luò )容易遭受來(lái)自用戶(hù)側的攻擊；而PBB/PBT、T-MPLS以及VPLS技術(shù)，僅在運營(yíng)商邊緣(PE)設備的用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )接口(UNI)學(xué)習用戶(hù)的MAC地址信息，網(wǎng)絡(luò )核心設備不學(xué)習用戶(hù)MAC地址信息，所以隔離效果好。對于組播業(yè)務(wù)，幾種解決方案均能夠承載，但是實(shí)現復雜度各不相同，其中增強型以太網(wǎng)技術(shù)由于采用環(huán)形組網(wǎng)，因此能比較方便地實(shí)現組播業(yè)務(wù)，而PBB/PBT、T-MPLS和VPLS/適合以太網(wǎng)的多協(xié)議標簽交換(EoMPLS)技術(shù)的組播業(yè)務(wù)實(shí)現方式較為復雜，而且具體實(shí)現方法也存在著(zhù)差異，尚未形成一個(gè)統一的標準。對于TDM業(yè)務(wù)，目前PBB/PBT、T-MPLS和VPLS技術(shù)均能提供相應的TDM接口或CES 仿真接口，增強以太網(wǎng)技術(shù)的TDM支持能力則相對較差。對于TDM業(yè)務(wù)的同步時(shí)鐘傳送功能，目前多數廠(chǎng)家還在研發(fā)過(guò)程中，尚不能提供比較完善的解決方案。

　　3.2 業(yè)務(wù)可靠性

　　對于寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)、IP語(yǔ)音業(yè)務(wù)、專(zhuān)線(xiàn)業(yè)務(wù)，幾種解決方案在鏈路和節點(diǎn)故障的情況下，都能夠滿(mǎn)足小于50 ms的保護倒換；對于組播業(yè)務(wù)，由于實(shí)現方法上的差異，有些技術(shù)方案還不能達到50 ms的保護倒換時(shí)間，這也是下一步技術(shù)研究的重點(diǎn)之一。此外，對于接入鏈路的保護也大不相同，除了標準的快速生成樹(shù)協(xié)議(RSTP)快速生成樹(shù)技術(shù)之外，許多廠(chǎng)家都開(kāi)發(fā)了專(zhuān)有的技術(shù)來(lái)提高保護倒換效率，從測試結果來(lái)看，采用RSTP技術(shù)故障倒換造成上行業(yè)務(wù)流量的受損時(shí)間大于100 ms，而專(zhuān)有技術(shù)雖然測試效果小于50 ms，但由于都是各廠(chǎng)商私有的技術(shù)，其互通性無(wú)法得到保證。

　　3.3 擴展能力

　　目前，主要的CE設備廠(chǎng)商都開(kāi)發(fā)出了支持10GE接口的設備，接口帶寬可以從FE接口擴展到10G接口，可基本滿(mǎn)足運營(yíng)商城域組網(wǎng)的需要。在隧道支持的能力上，由于設備處理能力的不同，其所能提供的業(yè)務(wù)數量也不盡相同，數量從數千到數萬(wàn)，也可基本滿(mǎn)足運營(yíng)商城域二層組網(wǎng)的需要，其中PBT、T-MPLS以及VPLS在此方面的擴展性較好。

3.4 QoS功能

　　目前，幾種實(shí)現方案在QoS流分類(lèi)能力和排隊調度算法實(shí)現方面基本能夠實(shí)現基于VLAN標簽和端口的流分類(lèi)，支持PQ、WFQ/WRR排隊調度算法。對于層次化QoS功能，多數廠(chǎng)家都可以支持。

　　3.5 業(yè)務(wù)管理能力

　　目前，多數廠(chǎng)家都能夠提供可視化的拓撲視圖，支持業(yè)務(wù)創(chuàng )建功能，但配置復雜度不同，多數廠(chǎng)家的網(wǎng)管系統需要對每個(gè)網(wǎng)元進(jìn)行單獨配置，操作較為復雜。由于 PBB/PBT、T-MPLS方案的控制層面尚不支持控制信令，因此在網(wǎng)管系統上需要通過(guò)靜態(tài)配置的方式進(jìn)行業(yè)務(wù)創(chuàng )建。對于批量業(yè)務(wù)的配置，多數廠(chǎng)商能夠提供相應的應用程序接口(API)，通過(guò)編寫(xiě)腳本的方式實(shí)現，但是目前各廠(chǎng)家基本不支持通過(guò)網(wǎng)管界面進(jìn)行批量業(yè)務(wù)的創(chuàng )建功能，這也給運營(yíng)商的日常維護帶來(lái)了一些不便。

　　在OAM功能支持方面，現在多數廠(chǎng)商都已支持802.1ag協(xié)議，但是Y.1731協(xié)議中的性能管理功能只有部分廠(chǎng)家可以實(shí)現。

　　4 結束語(yǔ)

　　由于不同的CE技術(shù)適用于不同的應用場(chǎng)景，因此在具體進(jìn)行測試時(shí)，需要針對應用場(chǎng)景及采用的技術(shù)方案制定相應的測試方案。隨著(zhù)各種CE技術(shù)的發(fā)展，CE技術(shù)的測試方法也需要不斷地完善，以滿(mǎn)足對CE技術(shù)日益增長(cháng)的評估需求。