電信級(jí)以太網(wǎng)測(cè)試技術(shù)研究

1 電信級(jí)以太網(wǎng)的概念

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(yīng)用多年來(lái)一直被電信運(yùn)營(yíng)商所低估。隨著電信級(jí)以太網(wǎng)(CE)的出現(xiàn)，運(yùn)營(yíng)商逐漸意識(shí)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(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(jù)MEF的定義，CE具有以下5大特點(diǎn)：

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

電信級(jí)可靠性：可提供50ms的保護(hù)倒換；具備端到端的通路保護(hù)能力；支持匯聚鏈路保護(hù)，還支持節(jié)點(diǎn)保護(hù)。

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(jí)的選擇；適用于商業(yè)、移動(dòng)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(zhuān)線(xiàn)和虛擬局域網(wǎng)業(yè)務(wù)；無(wú)縫集成時(shí)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(yǔ)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(jí)運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理(OAM)；可提供客戶(hù)網(wǎng)絡(luò)管理功能。

2電信級(jí)以太網(wǎng)的測(cè)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(biāo)準(zhǔn)組織都已開(kāi)始了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)營(yíng)商骨干網(wǎng)橋/運(yùn)營(yíng)商骨干傳輸(PBB/PBT)技術(shù)、傳送多協(xié)議標(biāo)簽交換(T-MPLS)技術(shù)、增強(qiáng)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)以及虛擬專(zhuān)用局域網(wǎng)(VPLS)技術(shù)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(duì)CE所定義的可擴(kuò)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(yīng)的測(cè)試，評(píng)估這些技術(shù)是否符合這些CE的基本特征。

2.1可擴(kuò)展性測(cè)試

可擴(kuò)展性測(cè)試的目的是驗(yàn)證CE所能提供的帶寬及隧道處理能力。

對(duì)于帶寬測(cè)試，可以基于RFC2544的測(cè)試方法，測(cè)試被測(cè)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(zhuǎn)發(fā)。

隧道處理能力測(cè)試主要是驗(yàn)證被測(cè)方案可配置的內(nèi)外層隧道數(shù)量。在進(jìn)行隧道數(shù)量測(cè)試時(shí)，需要被測(cè)方案開(kāi)啟隧道保護(hù)機(jī)制，只有滿(mǎn)足了50 ms保護(hù)倒換時(shí)間的測(cè)試結(jié)果才是有意義的數(shù)值。對(duì)于不同的解決方案，隧道的定義也不盡相同。對(duì)于PBT技術(shù)，外層隧道通過(guò)骨干網(wǎng)VLAN(B-VLAN)標(biāo)識(shí)，內(nèi)層隧道通過(guò)骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)實(shí)例標(biāo)識(shí)(I-SID)標(biāo)識(shí)；對(duì)于T-MPLS技術(shù)和VPLS技術(shù)，內(nèi)外層隧道可通過(guò)內(nèi)外層多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)標(biāo)簽來(lái)標(biāo)識(shí)；對(duì)于增強(qiáng)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)，內(nèi)外層隧道則是通過(guò)運(yùn)營(yíng)商橋接(PB)技術(shù)的內(nèi)外層VLAN標(biāo)簽來(lái)標(biāo)識(shí)。在測(cè)試時(shí)需要驗(yàn)證被測(cè)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(cè)試

可靠性測(cè)試的目的是驗(yàn)證被測(cè)方案是否支持50 ms的電信級(jí)隧道保護(hù)倒換時(shí)間。

保護(hù)倒換時(shí)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(diǎn)故障等，在測(cè)試時(shí)對(duì)這些觸發(fā)條件應(yīng)分別進(jìn)行測(cè)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(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀況，在進(jìn)行保護(hù)倒換測(cè)試時(shí)，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。

可靠性測(cè)試采用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢愿鶕?jù)技術(shù)實(shí)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(shí)，需對(duì)相交、相切等多環(huán)拓?fù)浞謩e進(jìn)行測(cè)試。

在測(cè)試時(shí)應(yīng)針對(duì)單播隧道和組播隧道的保護(hù)倒換分別進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證被測(cè)方案對(duì)單播業(yè)務(wù)和組播業(yè)務(wù)的保護(hù)情況。

在進(jìn)行保護(hù)倒換測(cè)試時(shí)還應(yīng)驗(yàn)證在隧道恢復(fù)回切時(shí)是否有丟包的現(xiàn)象發(fā)生。

2.3服務(wù)質(zhì)量測(cè)試

QoS測(cè)試的目的是驗(yàn)證被測(cè)方案是否能滿(mǎn)足電信級(jí)的服務(wù)質(zhì)量要求。

服務(wù)質(zhì)量測(cè)試主要包括訪(fǎng)問(wèn)控制策略、QoS流標(biāo)記策略、接入控制策略以及隊(duì)列調(diào)度機(jī)制等方面。

訪(fǎng)問(wèn)控制策略的測(cè)試是測(cè)試被測(cè)方案對(duì)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(yàn)證被測(cè)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(cè)試是測(cè)試被測(cè)方案是否能依據(jù)流標(biāo)記策略對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)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(lèi)別(ToS)/差分服務(wù)(DiffServ)來(lái)進(jìn)行。

接入控制策略測(cè)試是測(cè)試被測(cè)設(shè)備是否支持對(duì)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(duì)列調(diào)度機(jī)制測(cè)試是測(cè)試被測(cè)方案是否支持優(yōu)先級(jí)隊(duì)列(PQ)、加權(quán)公平隊(duì)列(WFQ)/加權(quán)輪循服務(wù)(WRR)等優(yōu)先級(jí)隊(duì)列調(diào)度機(jī)制。

在進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量測(cè)試測(cè)試，需對(duì)單層QoS策略和層次化QoS策略分別進(jìn)行測(cè)試。對(duì)服務(wù)質(zhì)量的測(cè)試可以參見(jiàn)MEF14。


2.4業(yè)務(wù)支持能力測(cè)試

業(yè)務(wù)支持能力測(cè)試的目的是驗(yàn)證被測(cè)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(fù)用(TDM)等業(yè)務(wù)類(lèi)型。

在進(jìn)行E-LAN業(yè)務(wù)測(cè)試時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注被測(cè)方案創(chuàng)建E-LAN業(yè)務(wù)的方式并驗(yàn)證其對(duì)于遠(yuǎn)端媒體接入控制(MAC)地址的學(xué)習(xí)方式。

在進(jìn)行E-TREE業(yè)務(wù)測(cè)試時(shí)應(yīng)驗(yàn)證各葉子節(jié)點(diǎn)之間是否能實(shí)現(xiàn)相互隔離，并驗(yàn)證被測(cè)方案通過(guò)E-TREE業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)組播的功能。

在進(jìn)行TDM業(yè)務(wù)測(cè)試時(shí)，需對(duì)TDM的時(shí)延、抖動(dòng)及誤碼性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)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(duì)被測(cè)方案支持TDM時(shí)鐘同步的功能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的內(nèi)容包括對(duì)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(cè)試。對(duì)業(yè)務(wù)支持能力的測(cè)試可以參見(jiàn)MEF9、MEF18、MEF19。
2.5業(yè)務(wù)管理測(cè)試

業(yè)務(wù)管理測(cè)試主要包括兩方面的內(nèi)容：對(duì)網(wǎng)管系統(tǒng)的測(cè)試以及對(duì)OAM機(jī)制的測(cè)試。前者應(yīng)基于故障、配置、計(jì)費(fèi)、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(cè)、性能管理等方面的內(nèi)容，測(cè)試時(shí)通過(guò)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(yàn)證。

后者是基于IEEE 802.3ah，IEEE 802.1ag[10]，ITU-T Y.1731[11]以及G.8114[12]等標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)協(xié)議分析儀，對(duì)以太網(wǎng)OAM機(jī)制或T-MPLS OAM機(jī)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(jìn)行一致性檢查，驗(yàn)證其是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3電信級(jí)以太網(wǎng)測(cè)試技術(shù)的實(shí)踐

通過(guò)使用上述測(cè)試方法，對(duì)PBB/PBT、T-MPLS、增強(qiáng)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)以及VPLS等4種CE實(shí)現(xiàn)方案測(cè)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(kuò)展能力、QoS以及OAM管理能力等方面均能基本滿(mǎn)足電信級(jí)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(shí)現(xiàn)完全的互聯(lián)互通。

3.1業(yè)務(wù)承載能力

從測(cè)試結(jié)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(duì)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(xiàn)效果和復(fù)雜度各不相同。在承載專(zhuān)線(xiàn)業(yè)務(wù)時(shí)，增強(qiáng)型以太網(wǎng)技術(shù)由于全網(wǎng)設(shè)備都要學(xué)習(xí)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(cè)的攻擊；而PBB/PBT、T-MPLS以及VPLS技術(shù)，僅在運(yùn)營(yíng)商邊緣(PE)設(shè)備的用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)學(xué)習(xí)用戶(hù)的MAC地址信息，網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備不學(xué)習(xí)用戶(hù)MAC地址信息，所以隔離效果好。對(duì)于組播業(yè)務(wù)，幾種解決方案均能夠承載，但是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度各不相同，其中增強(qiáng)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(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(shí)現(xiàn)方式較為復(fù)雜，而且具體實(shí)現(xiàn)方法也存在著差異，尚未形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)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(qiáng)以太網(wǎng)技術(shù)的TDM支持能力則相對(duì)較差。對(duì)于TDM業(yè)務(wù)的同步時(shí)鐘傳送功能，目前多數(shù)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(duì)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(jié)點(diǎn)故障的情況下，都能夠滿(mǎn)足小于50 ms的保護(hù)倒換；對(duì)于組播業(yè)務(wù)，由于實(shí)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(hù)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(duì)于接入鏈路的保護(hù)也大不相同，除了標(biāo)準(zhǔn)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(hù)倒換效率，從測(cè)試結(jié)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(cè)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(kuò)展能力

目前，主要的CE設(shè)備廠(chǎng)商都開(kāi)發(fā)出了支持10GE接口的設(shè)備，接口帶寬可以從FE接口擴(kuò)展到10G接口，可基本滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)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(wàn)，也可基本滿(mǎn)足運(yùn)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(kuò)展性較好。

3.4QoS功能

目前，幾種實(shí)現(xiàn)方案在QoS流分類(lèi)能力和排隊(duì)調(diào)度算法實(shí)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(lèi)，支持PQ、WFQ/WRR排隊(duì)調(diào)度算法。對(duì)于層次化QoS功能，多數(shù)廠(chǎng)家都可以支持。

3.5業(yè)務(wù)管理能力

目前，多數(shù)廠(chǎng)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(chǎng)家的網(wǎng)管系統(tǒng)需要對(duì)每個(gè)網(wǎng)元進(jìn)行單獨(dú)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(guò)靜態(tài)配置的方式進(jìn)行業(yè)務(wù)創(chuàng)建。對(duì)于批量業(yè)務(wù)的配置，多數(shù)廠(chǎng)商能夠提供相應(yīng)的應(yīng)用程序接口(API)，通過(guò)編寫(xiě)腳本的方式實(shí)現(xiàn)，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(yùn)營(yíng)商的日常維護(hù)帶來(lái)了一些不便。

在OAM功能支持方面，現(xiàn)在多數(shù)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(xiàn)。

4結(jié)束語(yǔ)

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