電信級以太網(wǎng)測試技術(shù)

　　以太網(wǎng)作為一種快速、簡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(yīng)用多年來一直被電信運營商所低估。隨著電信級以太網(wǎng)(CE)的出現(xiàn)，運營商逐漸意識到在城域網(wǎng)中，以太網(wǎng)既可以作為數(shù)據(jù)承載網(wǎng)接入、承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也可以直接提供端到端的專線業(yè)務(wù)。

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

　　* 可擴展性：業(yè)務(wù)可擴展，具備讓數(shù)百萬人使用同一網(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(jié)點保護。

　　* 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)、移動以及接入?yún)R聚等不同應(yīng)用。

　　* 標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)：可以提供以太網(wǎng)專線和虛擬局域網(wǎng)業(yè)務(wù)；無縫集成時分復(fù)用(TDM)業(yè)務(wù)；支持電路仿真業(yè)務(wù)；支持現(xiàn)有語音應(yīng)用。

　　* 業(yè)務(wù)管理：支持快速業(yè)務(wù)提供；支持電信級運營維護管理(OAM)；可提供客戶網(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)界研究的熱點之一，ITU-T、IEEE、IETF、MEF等多家標(biāo)準(zhǔn)組織都已開始了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，市場上也已有了多種解決方案。其中，比較有代表性的技術(shù)主要包括運營商骨干網(wǎng)橋/運營商骨干傳輸(PBB/PBT)技術(shù)[1]、傳送多協(xié)議標(biāo)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個特征入手，進行相應(yīng)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)以及萬兆以太網(wǎng)(10GE)接口的線速轉(zhuǎn)發(fā)。

　　隧道處理能力測試主要是驗證被測方案可配置的內(nèi)外層隧道數(shù)量。在進行隧道數(shù)量測試時，需要被測方案開啟隧道保護機制，只有滿足了50 ms保護倒換時間的測試結(jié)果才是有意義的數(shù)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)，外層隧道通過骨干網(wǎng)VLAN(B-VLAN) 標(biāo)識，內(nèi)層隧道通過骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)實例標(biāo)識(I-SID)標(biāo)識；對于T-MPLS技術(shù)和VPLS技術(shù)，內(nèi)外層隧道可通過內(nèi)外層多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)標(biāo)簽來標(biāo)識；對于增強以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)，內(nèi)外層隧道則是通過運營商橋接(PB)技術(shù)的內(nèi)外層VLAN標(biāo)簽來標(biāo)識。在測試時需要驗證被測方案支持的最大隧道數(shù)量以及在單隧道下支持的最大業(yè)務(wù)數(shù)量(即多業(yè)務(wù)復(fù)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間。

　　保護倒換時間是丟包數(shù)與數(shù)據(jù)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(jié)點故障等，在測試時對這些觸發(fā)條件應(yīng)分別進行測試，相應(yīng)的操作可以包括拔出光纖、關(guān)閉轉(zhuǎn)發(fā)端口、關(guān)閉設(shè)備電源、拔出設(shè)備主用主控板卡等。為了模擬真實的網(wǎng)絡(luò)狀況，在進行保護倒換測試時，應(yīng)根據(jù)設(shè)備情況配置較大數(shù)量的隧道，加載較高的數(shù)據(jù)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?fù)淇梢愿鶕?jù)技術(shù)實現(xiàn)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，需對相交、相切等多環(huán)拓?fù)浞謩e進行測試。
在測試時應(yīng)針對單播隧道和組播隧道的保護倒換分別進行測試，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。

　　在進行保護倒換測試時還應(yīng)驗證在隧道恢復(fù)回切時是否有丟包的現(xiàn)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)量測試主要包括訪問控制策略、QoS流標(biāo)記策略、接入控制策略以及隊列調(diào)度機制等方面。

　　訪問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問控制策略，同時還需要驗證被測方案在配置了ACL后的轉(zhuǎn)發(fā)性能是否受到影響。

　　流標(biāo)記策略測試是測試被測方案是否能依據(jù)流標(biāo)記策略對數(shù)據(jù)流進行QoS標(biāo)記或重標(biāo)記。QoS標(biāo)記可以基于802.3、802.1ah、MPLS或IP 服務(wù)類別(ToS)/差分服務(wù)(DiffServ)來進行。

　　接入控制策略測試是測試被測設(shè)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)進行接入速率控制以及所能控制的帶寬粒度。

隊列調(diào)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(quán)公平隊列(WFQ)/加權(quán)輪循服務(wù)(WRR)等優(yōu)先級隊列調(diào)度機制。

　　在進行服務(wù)質(zhì)量測試測試，需對單層QoS策略和層次化QoS策略分別進行測試。對服務(wù)質(zhì)量的測試可以參見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)專線(E-Line)、多點到多點以太網(wǎng)(E-LAN)、樹形以太網(wǎng)(E-TREE)、時分復(fù)用(TDM)等業(yè)務(wù)類型。

　　在進行E-LAN業(yè)務(wù)測試時應(yīng)重點關(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(yuǎn)端媒體接入控制(MAC)地址的學(xué)習(xí)方式。

　　在進行E-TREE業(yè)務(wù)測試時應(yīng)驗證各葉子節(jié)點之間是否能實現(xiàn)相互隔離，并驗證被測方案通過E-TREE業(yè)務(wù)實現(xiàn)組播的功能。

　　在進行TDM業(yè)務(wù)測試時，需對TDM的時延、抖動及誤碼性能進行測試，測試端口可以依據(jù)設(shè)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(yīng)對被測方案支持TDM時鐘同步的功能進行測試，測試的內(nèi)容包括對電路仿真業(yè)務(wù)(CES)業(yè)務(wù)的時鐘同步功能、同步以太網(wǎng)的時鐘功能以及IEEE 1588時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(nèi)容：對網(wǎng)管系統(tǒng)的測試以及對OAM機制的測試。前者應(yīng)基于故障、配置、計費、性能和安全(FCAPS)功能模塊，主要包括拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)、業(yè)務(wù)創(chuàng)建、故障監(jiān)測、性能管理等方面的內(nèi)容，測試時通過網(wǎng)管系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)，通過協(xié)議分析儀，對以太網(wǎng)OAM機制或T-MPLS OAM機制中的連續(xù)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行一致性檢查，驗證其是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

　　3 電信級以太網(wǎng)測試技術(shù)的實踐

　　通過使用上述測試方法，對PBB/PBT、T-MPLS、增強以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)以及VPLS等4種CE實現(xiàn)方案測試，可以看出，雖然現(xiàn)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解決方案在存在著較大的差異性，在短期內(nèi)難以實現(xiàn)完全的互聯(lián)互通。

　　3.1 業(yè)務(wù)承載能力

　　從測試結(jié)果來看上述4種解決方案均能夠較好的承載寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)、IP語音業(yè)務(wù)，但對于專線業(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現(xiàn)效果和復(fù)雜度各不相同。在承載專線業(yè)務(wù)時，增強型以太網(wǎng)技術(shù)由于全網(wǎng)設(shè)備都要學(xué)習(xí)用戶的MAC地址信息，所以用戶信息的隔離效果比較差，網(wǎng)絡(luò)容易遭受來自用戶側(cè)的攻擊；而PBB/PBT、T-MPLS以及VPLS技術(shù)，僅在運營商邊緣(PE)設(shè)備的用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)學(xué)習(xí)用戶的MAC地址信息，網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備不學(xué)習(xí)用戶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，但是實現(xiàn)復(fù)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現(xiàn)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(biāo)簽交換(EoMPLS)技術(shù)的組播業(yè)務(wù)實現(xiàn)方式較為復(fù)雜，而且具體實現(xiàn)方法也存在著差異，尚未形成一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。對于TDM業(yè)務(wù)，目前PBB/PBT、T-MPLS和VPLS技術(shù)均能提供相應(yīng)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)的同步時鐘傳送功能，目前多數(shù)廠家還在研發(fā)過程中，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語音業(yè)務(wù)、專線業(yè)務(wù)，幾種解決方案在鏈路和節(jié)點故障的情況下，都能夠滿足小于50 ms的保護倒換；對于組播業(yè)務(wù)，由于實現(xiàn)方法上的差異，有些技術(shù)方案還不能達(dá)到50 ms的保護倒換時間，這也是下一步技術(shù)研究的重點之一。此外，對于接入鏈路的保護也大不相同，除了標(biāo)準(zhǔn)的快速生成樹協(xié)議(RSTP)快速生成樹技術(shù)之外，許多廠家都開發(fā)了專有的技術(shù)來提高保護倒換效率，從測試結(jié)果來看，采用RSTP技術(shù)故障倒換造成上行業(yè)務(wù)流量的受損時間大于100 ms，而專有技術(shù)雖然測試效果小于50 ms，但由于都是各廠商私有的技術(shù)，其互通性無法得到保證。

　　3.3 擴展能力

　　目前，主要的CE設(shè)備廠商都開發(fā)出了支持10GE接口的設(shè)備，接口帶寬可以從FE接口擴展到10G接口，可基本滿足運營商城域組網(wǎng)的需要。在隧道支持的能力上，由于設(shè)備處理能力的不同，其所能提供的業(yè)務(wù)數(shù)量也不盡相同，數(shù)量從數(shù)千到數(shù)萬，也可基本滿足運營商城域二層組網(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，幾種實現(xiàn)方案在QoS流分類能力和排隊調(diào)度算法實現(xiàn)方面基本能夠?qū)崿F(xiàn)基于VLAN標(biāo)簽和端口的流分類，支持PQ、WFQ/WRR排隊調(diào)度算法。對于層次化QoS功能，多數(shù)廠家都可以支持。

　　3.5 業(yè)務(wù)管理能力

　　目前，多數(shù)廠家都能夠提供可視化的拓?fù)湟晥D，支持業(yè)務(wù)創(chuàng)建功能，但配置復(fù)雜度不同，多數(shù)廠家的網(wǎng)管系統(tǒng)需要對每個網(wǎng)元進行單獨配置，操作較為復(fù)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(tǒng)上需要通過靜態(tài)配置的方式進行業(yè)務(wù)創(chuàng)建。對于批量業(yè)務(wù)的配置，多數(shù)廠商能夠提供相應(yīng)的應(yīng)用程序接口(API)，通過編寫腳本的方式實現(xiàn)，但是目前各廠家基本不支持通過網(wǎng)管界面進行批量業(yè)務(wù)的創(chuàng)建功能，這也給運營商的日常維護帶來了一些不便。

　　在OAM功能支持方面，現(xiàn)在多數(shù)廠商都已支持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家可以實現(xiàn)。

　　4 結(jié)束語

　　由于不同的CE技術(shù)適用于不同的應(yīng)用場景，因此在具體進行測試時，需要針對應(yīng)用場景及采用的技術(shù)方案制定相應(yīng)的測試方案。隨著各種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，以滿足對CE技術(shù)日益增長的評估需求。