思博倫通信城域以太網測試解決方案

摘要：城域以太網技術作為新興的城域網技術，正在被越來越多的運營商采用和部署。如何測試這種新的技術，稱為迫切的問題。本文概述了城域以太網的主要技術，并全面介紹思博倫通信城域以太網測試解決方案。

城域網(MAN)是指能在某城市及其郊區(qū)范圍內提供寬帶數據及多媒體業(yè)務的公眾多業(yè)務承載網絡。傳統(tǒng)的城域網中多種網絡并存，包括SDH，IP，ATM,幀中繼等等，用不同的網絡承載不同類型的應用。隨著IPTV,NGN等基于IP的視音頻業(yè)務發(fā)展以及P2P業(yè)務的興起，對城域網帶寬和傳輸質量提出越來越高的要求，如何改造城域網使之適應業(yè)務發(fā)展成為運營商和設備商關注點。一種方案是SDH發(fā)展為MSTP，并得到了廣泛的應用。但MSTP 本質上以TDM為基礎，MSTP 并不能完全替代數據網，更多作為物理層網絡存在，實現在數據網絡的有效補充。而城域以太網(Metro Ethernet)正成為一種新興的城域網技術。在城域網和接入網中使用以太網，有下列好處：

· 技術成熟簡單，技術人員數量眾多，方便安裝，管理，維護，升級；

· 以太網已形成規(guī)模經濟，價格低廉，成本低；

· 以太網帶寬控制粒度??；

· 由于用戶局域網以以太網技術為主，所以在城域網和接入網采用以太網技術，可以避免各種協(xié)議轉換所帶來的弊端。

但是傳統(tǒng)以太網技術要應用到電信級以太網，也需要解決許多問題：

· 缺乏有效的網絡管理和監(jiān)控手段；

· 缺乏 QoS 機制，保障服務質量和SLA困難；

· 網絡擴展性差，實現大規(guī)模組網困難；

· 缺乏保護和故障恢復能力，達到50ms以下故障恢復能力；

· 各類以太網業(yè)務的標準化不統(tǒng)一，存在互通性問題；

· TDM 承載能力弱；

為此城域以太網聯盟(MEF)的定義，運營商以太網(Carrier Ethernet )包含以下5個模塊：

· 保護模塊：提供可靠的，50ms以下的業(yè)務保護；

· QoS模塊：針對業(yè)務和用戶提供QoS 保證；

· 擴展模塊：提供業(yè)務和帶寬的可擴展性，具有大規(guī)模部署能力；

· 業(yè)務管理模塊：快速提供故障檢測，降低大規(guī)模部署后的運維負擔；

· TDM支持模塊：提供傳統(tǒng)業(yè)務向IP平滑遷移的手段，保障投資。

思博倫通信(SpirentCommnunication)城域以太網測試解決方案，提供了業(yè)界最全面和強大的運營商以太網驗證測試的方法和手段，可以從性能和服務等級，承載網絡基礎架構，TDM業(yè)務承載，對網絡的維護和管理等方面對城域以太網設備和網絡進行全面的研發(fā)驗證，選型驗證和運維驗證。

SpirentTestcenter綜合數據網絡測試平臺是思博倫城域以太網測試解決方案的主要測試儀表。SpirentTestcenter 提供了極高的端口密度和超強的性能，可以完成運營級的OSI L2-L7 的性能，協(xié)議，應用，一致性等測試，是目前市場上應用最廣的運營商以太網測試工具。

1. 端到端性能和服務等級測試

MEF 6 定義了兩類主要以太網服務(Ethernet Services)，包括：

· 基于點到點以太網虛擬連接(Point-to-point EVC) 的E-Line 服務；

· 基于多點到多點以太網虛擬連接(Multipoint-to-Multipoint EVC)的E-LAN 服務；

這里的以太網虛擬連接(EVC)是指包含兩個或者多個UNI(用戶－網絡接口)的連接。

圖1， 左為基于點到點EVC的E-Line 服務，右為基于多點到多點EVC的E-LAN服務

運營商向用戶提供一種Ethernet 服務，必須由一系列的服務質量指標來保證服務質量，所以MEF 10中，定義了以太網服務的參數，包括帶寬參數(Bandwidth Profile)，性能參數(Performance Profile, 即QoS等級)，幀傳送參數(Frames delivery)等等。

1.1.MEFEthernetService 功能和性能測試

針對MEF 6 和MEF 10 定義的Ethernet Service，MEF 定義了2個測試規(guī)范：

· MEF 9 : 規(guī)范測試UNI上部署以太網服務或者設備，是否符合MEF6 和MEF 10 的定義。此規(guī)范主要定義Ethernet Service 的基本功能測試。

· MEF14: 規(guī)范流量管理(MEF 10 定義)測試，包括性能，QoS, 流量監(jiān)管等方面的測試。此規(guī)范定義了Ethernet Service之上的流量性能測試。

另外，目前思博倫通信作為唯一一家測試解決方案廠商，正在參與MEF UNI Type 2 測試規(guī)范定義。

思博倫通信Spirent Testcenter 提供了完整的MEF 9 和MEF 14 測試套，是MEF 認證的標準化測試工具。圖2是Spirent Testcenter MEF 9 和 MEF 14 測試的界面。

圖2SpirentTestcenterMEF9 和MEF 14

1.2. 性能和擴展性測試

MEF 9 和MEF 14 是設備廠商通過MEF 認證必須要通過的測試，但是通過了MEF 9 和MEF 14 并不代表設備能直接用于城域以太網部署，還要進行很多其他功能，性能和擴展性方面的驗證。在城域以太網測試中，關鍵要解決兩個問題：如何產生大量運營商級別的真實測試流量和如何在海量測試結果中快速評估結果和診斷問題。Spirent Testcenter 提供了最完善的性能驗證和分析功能。

1.2.1. 測試流量產生

電信級網絡和設備的測試，要求測試儀表能夠仿真多樣化的測試場景和大量真實的測試業(yè)務，達到真正電信級的測試。Spirent Testcenter 測試平臺提供了極高的性能，在一個測試端口上能產生業(yè)界最高的32768 條獨立的測試流(Stream)，每條測試流都可以定義獨立的協(xié)議頭，凈荷，標簽，QoS參數等等。Spirent Testcenter 可以線速同時發(fā)送這些測試流，流量調度以測試流為單位，不同測試流之間可以進行輪詢方式或者基于優(yōu)先級方式的調度。

· 每端口可以支持32k條獨立的EVC 測試，并且由于測試卡的高端口密度，Spirent Testcenter 能夠產生電信級的城域以太網業(yè)務，并能驗證設備或者網絡支持的EVC數量，非常適合擴展性測試。

· 基于XML的幀定義方式，具有良好的擴展性，可以編輯承載于EVC 之上的各種用戶業(yè)務，驗證城域以太網或者設備對各種業(yè)務的處理性能。

· 能產生點到點，多點到多點以及全網狀等測試流量拓撲，全面驗證E-Line, E-LAN等各種Ethernent Service 服務。

圖3SpirentTestcenter支持的測試流量拓撲結構

· 能夠產生經過QoS調度的測試流量(即CBR，VBR，UBR組合業(yè)務)，用現網真實場景來驗證網絡和設備。

Spirent Testcenter的以上特性，能夠非常好的完成電信級以太網的功能，性能和擴展性測試，是目前進行電信級以太網測試的首選標準化工具。

1.2.2.城域以太網測試結果分析

MEF 規(guī)范對城域以太網的性能進行了詳細和規(guī)范的定義。在測試中，既要對電信級量的測試業(yè)務，記錄眾多MEF定義的指標以及其他有用的指標，又要能快速定位特定的業(yè)務或者問題業(yè)務情況。這兩個方面是一對矛盾。Spirent Testcenter 每端口能實時分析65535條獨立的測試流(Stream)，為每條流提供了包括收/發(fā)幀總數和速率，丟包，時延，時延分布，抖動，抖動分布，順序/亂序，各種類型錯包等超過50個統(tǒng)計量，并提供了靈活的結果過濾方式，幫助用戶在測試中能全面有快速靈活的記錄和查找結果：

· 每端口能同時支持65535條EVC的實時分析，為每條EVC提供超過50個統(tǒng)計量，統(tǒng)計結果包括表和圖的方式顯示，具備電信級的城域以太網業(yè)務的實時分析能力。

· 強大的過濾器(Filter)功能，可以讓用戶根據任意字段，把最關心的業(yè)務狀況顯示出來。

圖4SpirentTestcenter高級Filter 功能

· Interesting Stream： 在電信級的業(yè)務中，按測試結果快速找到問題業(yè)務。

圖5根據測試結果過濾出問題業(yè)務

1.2.3.抖動(Jitter)

在傳統(tǒng)的數據測試中，抖動并不是一個被廣泛重視的指標，因為對純數據業(yè)務，抖動的影響并不是非常明顯，所以過去不同的測試儀表對于抖動的定義也是各不相同。但是抖動對于視頻和語音業(yè)務的質量影響非常大。城域以太網技術的驅動之一在于基于IP的視頻和音頻業(yè)務，所以MEF 論壇和RFC 3393 對抖動做了非常明確的定義：

Jitter 為順序傳遞的相鄰兩個幀的轉發(fā)時延之差的絕對值。Jitter值恒為正。

圖6是抖動計算的原理圖。

圖6Jitter定義

Spirent Testcenter 是目前市場上所有測試儀表中唯一支持MEF 10/RFC3393定義的Jitter測試的儀表。在Spirent Testcenter 中，能為每條測試流給出最大/最小/平均Jitter, 過去1s內平均Jitter, Jitter分布等指標，對設備和網絡承載抖動敏感業(yè)務的能力進行衡量。

1.2.4. 復雜業(yè)務的服務等級協(xié)議(Service Level Agreement, SLA)

在MEF 14 測試例中，提供了服務等級測試的測試例，但這些測試例均是在單一環(huán)境下的一致性驗證測試，通常只使用1－2條EVC。這對于電信級以太網的服務質量真實評估來說，是遠遠不夠的。Spirent Testcenter Service Class Builder工具，提供了方便的復雜環(huán)境下電信級的服務等級驗證手段：

· 定義SLA及其參數，SLA 參數包括丟包，時延，抖動，順序/亂序等等眾多指標以及它們之間的邏輯組合；

· 創(chuàng)建復雜的驗證流量(場景)，并把不同的流量映射到不同的服務等級上；

· 運行測試，根據測試結果，觀察被測設備或者網絡能否按照SLA參數保證服務質量，給用戶直觀的Pass/Fail 結果，并記錄詳細的統(tǒng)計。

圖7SpirentTestcenterSLA 測試配置

圖8SpirentTestcenterSLA測試結果

2. 承載網絡基礎架構測試

MEF 定義了EVC 和 E-Line, E-LAN 等以太網服務，從用戶角度勾畫出城域以太網應該提供什么樣的服務。但是EVC和Ethernet Service 具體如何實現，也就是說采用哪種技術實現，MEF 并沒有明確，也就是說，Ethernet Service 是一個獨立于技術實現的概念。目前在核心承載網絡層面上，通常有三種技術:

·傳統(tǒng)的IP/MPLS技術，及基于此的PWE3，VPLS等技術。

·PBB/PBT技術，此技術由Nortel 和英國電信(BT) 聯合倡導；

·T-MPLS技術，此技術由Alcatel-Lucent 和Cisco等倡導。

SpirentTestcenter為以上三種技術均提供了測試解決方案。

2.1. 傳統(tǒng)的IP/MPLS 架構測試

傳統(tǒng)的IP/MPLS 技術，特點是技術成熟，互通性良好。但相比另外兩種新興的以太網傳輸技術來說，成本還是比較高。傳統(tǒng)的IP/MPLS 測試對象主要包括：

·設備的傳統(tǒng)路由協(xié)議，如BGP,OSPF，ISIS 等協(xié)議

·設備的傳統(tǒng)MPLS協(xié)議，如LDP， RSVP-TE等協(xié)議

·實現E-Line和E-LAN等以太網服務的技術，如PWE3, VPLS等。

·設備轉發(fā)性能測試

這類設備或者網絡，測試內容主要包括：

· 協(xié)議基本功能測試。比如，路由協(xié)議能否建立鄰居關系? 能否正確發(fā)布，學習和計算路由表? 偽線能否正確建立？VPLS的MAC學習和洪泛功能是否正常? 是否存在VPN泄漏？能否自動發(fā)現PE等等；

· 擴展性測試。比如,路由表的容量有多大? 設備最多能建立多少個路由協(xié)議鄰接關系? 等等；

· 性能測試。集成協(xié)議平面和數據平面的測試，驗證路由和MPLS協(xié)議交互對于正常業(yè)務轉發(fā)的影響；

· 高可靠性測試。MEF 要求運營商以太網具備50ms以下的故障恢復時間，所以需要驗證網絡或者設備的快速收斂速度和故障恢復時間；

· 一致性測試。不同廠家對于協(xié)議的理解也不盡相同，所以會造成互通性問題。一致性測試驗證廠家設備對于協(xié)議的實現是否符合標準；

· 負面測試。實驗室環(huán)境是理想的環(huán)境，在這種環(huán)境下，設備可能工作良好。但現網是一個復雜的環(huán)境，其中存在很多異常的網絡事件，這些時間會給設備的正常運行造成影響。比如，鄰居路由器執(zhí)行一次撤銷路由和通告路由的行為，就會要求設備的CPU重新計算路由表。頻繁的這種行為，會給設備造成負擔，對其穩(wěn)定性是一個挑戰(zhàn)。負面測試就是通過測試儀表仿真各種網絡事件，觀察被測設備在長時間復雜環(huán)境下的穩(wěn)定性，從而減少安設到現網以后的工程故障。

SpirentTestcenter為以上測試提供了業(yè)界最全面的解決方案。

2.1.1.Spirent Testcenter IP/MPLS 測試方案

Spirent Testcenter 提供全面的IP/MPLS 網絡測試方案：

路由協(xié)議測試，包括RIP,OSPF,ISIS,BGP, PIM-SM/PIM-SSM等，以上路由協(xié)議支持IPv4和IPv6版本；

MPLS信令協(xié)議，包括LDP，RSVP-TE,MP-BGP；

支持Martini和Kompella仿真；

支持PWE3仿真；

支持基于LDP的VPLS和基于MP-BGP的VPLS仿真；

支持L3VPN和6PE仿真；

支持以上協(xié)議和技術的功能測試；

支持以上協(xié)議和技術的協(xié)議擴展性測試；

通過CommanderSequencer調度各種協(xié)議和鏈路的網絡事件，長時間對設備施加負面測試壓力，觀察設備在異常網絡環(huán)境下的穩(wěn)定性和健壯性；

支持以上協(xié)議和技術的一致性測試。

協(xié)議測試都是比較復雜的測試，特別是在進行電信級的大規(guī)模仿真測試時，更需要測試人員有一定的路由和MPLS技術基礎，所以Spirent Testcenter 為所有單播和組播路由協(xié)議，MPLS信令協(xié)議，各種MPLS VPN的測試都提供了配置向導，可以方便用戶快速準確生成測試。

圖9SpirentTestcenter路由和MPLS測試配置向導

另外 Spirent Testcenter 提供了最好的協(xié)議平面和數據轉發(fā)平面集成測試手段，在協(xié)議平面建立起來的網絡拓撲結構上直接生成驗證流量，通過數據轉發(fā)平面來驗證協(xié)議平面工作的正確性，以及協(xié)議平面計算對于數據轉發(fā)性能的影響。

圖10SpirentTestcenter數據平面和協(xié)議平面集成測試

2.2. PBB/PBT 測試方案

PBT技術的基礎是IEEE 802.1ah定義的PBB（Provider Backbone Bridge，運營商骨干橋接）技術，IEEE把PBT技術稱為PBB-TE（Provider Backbone Bridge Traffic Engineering，支持流量工程的運營商骨干橋接技術）。PBB又稱為MAC-in-MAC，是一種基于MAC堆棧的技術，用戶MAC被封裝在運營商MAC內，通過二次封裝對用戶流量進行隔離，增強了以太網的可擴展性和業(yè)務的安全性。在運營商網絡中，用運營商MAC進行交換。PBB的關鍵是在MAC-in-MAC封裝中引入了24 bit的I-TAG（業(yè)務實例標簽），可以支持2^24次方的服務實例，達到電信級以太網規(guī)模。圖11 是PBB封裝圖。

PBT技術基于PBB技術，其核心是對PBB技術進行改進，通過網絡管理和控制，使CE中的業(yè)務事實上具有連接性，以便實現保護倒換、OAM、QoS、流量工程等電信網絡的功能。相對于PBB, PBT技術做了一些簡化，包括：

不支持洪泛，對未知目的地址數據幀直接丟棄。

PBT關閉了PBB的組播功能，不轉發(fā)而是丟棄組播數據；

預先配置PBT通路，關閉了廣播學習功能

不支持生成熟協(xié)議，關閉了用于阻止網絡內出現環(huán)路的協(xié)議。

運營商可以管理不同路由上的負載，防止負載不均衡情況的發(fā)生。

PBT技術采用外層MAC加上外層VID（B-DA+B-VID）來表示一條隧道，進行業(yè)務轉發(fā)，使CE受到運營商的控制并能隔離用戶流量。到某一個目的B-DA MAC 地址的通路，可以對應多個隧道，每個隧道有唯一的B-VID, 其中一條隧道為工作隧道, 其他隧道為備用隧道。

圖11PBB封裝圖

目前PBT沒有定義控制層面，隧道的建立主要依賴于人工配置。

PBT技術支持帶寬管理和CAC（ConnectionAdmissionControl，連接接納控制）功能，以實現對網絡資源的管理，通過網管配置或NC（NetworkController，網絡控制器）建立連接，可方便實現靈活的交換和TE。

PBT技術采用IEEE802.1ag中的CFM（ConnectivityFaultManagement，連接性故障管理）機制來持續(xù)地監(jiān)視網絡中的隧道狀態(tài)。當主用隧道失效時會把業(yè)務自動轉移到預先建立的備用電路上。有些廠商聲明可以獲得15 ms的故障倒換時間。

PBT技術兼容傳統(tǒng)以太網橋的架構，不需要對網絡中間節(jié)點進行更新即可基于對數據幀進行轉發(fā)，數據幀也不需要修改，轉發(fā)效率高。

2.2.1. PBB/PBT 測試

Spirent Testcenter PBB/PBT測試在業(yè)界第一個通過了Nortel 運營商以太網生態(tài)系統(tǒng)兼容產品認證。該認證于2008年1月31日在Nortel位于加拿大的運營商以太網創(chuàng)新中心頒發(fā)。

通過Spirent Testcenter，用戶可以獲得下列PBB/PBT 測試能力：

· 每端口支持32k條獨立的測試流，并通過任意字段(如B-SA,B-DA, B-VLAN, ISID, C-SA/C-DA, C-VLAN等等)的變化，形成無數flow(每端口512Billion)，能最真實的仿真“Carrier Grade”級別的Tunnel和用戶數。

· 每端口可以實時分析64k條獨立stream，提供詳細的統(tǒng)計，包括帶寬，丟包，時延，抖動，亂序等等，超過45個統(tǒng)計量。

· 高級Filter功能，實時跟蹤幀中任意位置一個字段或者幾個字段組合，可以提供從Per-Tunnel, Per-servicde, Per-host 的不同層次的QoS的詳細分析。

· 可以和802.1ag CFM OAM 結合起來，進行協(xié)議平面和數據平面的集成性能測試。

· 和802.1ag CFM OAM結合，進行隧道備份倒換測試。

· 提供了強大的PBB/PBT 測試配置向導，快速仿真運營商級的測試拓撲和測試流量，并可在向導中同時完成EOAM 配置。

圖12PBT配置向導

2.3. T-MPLS 測試方案

2006年2月ITU-T在G8110.1等3個標準中定義了T-MPLS。該系列建議力圖從MPLS的協(xié)議體系結構業(yè)已存在的功能中，識別認定那些必須而且是足夠充分的一個子集，以提供一種面向連接的分組傳送網絡技術。T-MPLS將具有和傳統(tǒng)傳送網絡相似的OAM&P能力，端到端的維護，保護和性能監(jiān)測，能夠融合任何L2和L3的協(xié)議，構建于統(tǒng)一的數據傳送平面。

ITU-T所制定的3個標準都聚焦在T-MPLS的數據平面，包括：

· G.8110.1T-MPLS架構；

· G.8112T-MPLS接口規(guī)范；

· G.8121T-MPLS設備功能規(guī)范。

T-MPLS 控制層面尚未定義。目前的LSP建立方式主要為人工配置，或者利用ASON/GMPLS 協(xié)議。

T-MPLS和傳統(tǒng)MPLS的主要區(qū)別是：

· MPLS 使用單向LSP，T-MPLS 使用雙向LSP；

· T-MPLS 移去了MPLS 中的倒數第二條標簽彈出(PHP) 和ECMP(Equal Cost Multiple Path) 功能；

· T-MPLS 移去了 LSP 合并(LSP Merge) 功能, 以簡化 OAM 和性能監(jiān)控(Performance Monitor)過程。

2.3.1.T-MPLS測試

Spirent Testcenter 提供了全面的T-MPLS 測試能力：

· 基本性能測試和RFC 2544 測試。

· 基于Per-Tunnel 和Per-subscriber 的性能和QoS 分析

· T-MPLS 封裝/解封裝功能和性能驗證。

· 和傳統(tǒng)MPLS 的互通性和互操作性驗證。

· 設備的LSP容量測試。

· 故障恢復時間測試。

2.4. 高可用性測試

運營商以太網的對于設備和網絡的可靠性要求很高，要求達到99.999%的可用性和發(fā)生故障時50ms以下的保護倒換時間。傳統(tǒng)以太網設備很難達到這個要求，所以在城域以太網設備上采用了很多高可用性技術，來達到這個要求。在運營商以太網測試中，需要對設備和網絡的可靠性進行驗證。

2.4.1. IP/MPLS網絡的高可靠性測試

IP/MPLS 采用了多種技術來提高可靠性，主要包括Graceful Restart，BFD，RSVP Fast Re-Route 等等技術。

2.4.1.1. 優(yōu)雅重啟(Graceful Restart) 測試

路由器控制層面故障包括設備重啟，主備切換等。路由器故障后，其路由協(xié)議層面的鄰居會檢測到它們之間的鄰居關系Down掉，過段時間再次Up，這個過程被稱之為鄰居關系震蕩。這種鄰居關系的震蕩將最終導致路由震蕩的出現，使得重啟路由器在一段時間內出現路由黑洞或者導致鄰居將數據業(yè)務從重啟路由器處旁路，從而導致網絡的可靠性大大降低。采用GracefulRestart技術避免不必要的SPF計算，當一臺路由器重啟時，會通知與它鄰接的路由器它只是關閉幾秒鐘，馬上就會恢復正常。這樣，鄰接路由器就不會將進行優(yōu)雅重啟GracefulRestart的路由器從鄰居列表中刪除，其他路由器也不會知道有路由器重啟。

Spirent Testcenter 提供最全面的Graceful Restart：

· 支持仿真Restarter和Helper兩種模式。

· 支持最全面的路由和MPLS協(xié)議的Graceful Restart 仿真。包括BGP, OSPF(Cisco LLS & RFC 3623) ，ISIS，LDP，RSVP-TE等路由和MPLS協(xié)議，驗證GR的各種能力。

· 可以和路由/MPLS 協(xié)議仿真以及流量驗證結合起來，驗證快速收斂，并給出量化的收斂時間。

· 在路由和MPLS 協(xié)議配置向導中包含Graceful Restart 仿真配置項，方便完成路由和GR的組合測試。

圖13SpirentTestcenterGraceful Restart 測試原理

圖14SpirentTestcenterGR 配置實例－OSPFv2 GR 配置

2.4.1.2. BFD 測試

傳統(tǒng)以太網無法實現端到端的檢測，路由協(xié)議一般采用慢Hello機制，檢測時間會很長（例如：OSPF需要2秒的檢測時間，ISIS需要1秒的檢測時間）。這對于運營商以太網50ms以下保護倒換時間要求相去甚遠。BFD(Bi-DirectionalForwardingDetection，雙向轉發(fā)檢測)能夠在系統(tǒng)之間的任何類型通道上進行故障檢測，這些通道包括直接的物理鏈路、虛電路、隧道、MPLS LSP、多跳路由通道，以及非直接的通道。同時正是由于BFD實現故障檢測的簡單、單一性，致使BFD能夠專注于轉發(fā)故障的快速檢測，幫助網絡達到50ms 以下的故障保護恢復。

從本質上講，BFD是一種高速的獨立HELLO協(xié)議。BFD能夠與相鄰系統(tǒng)建立對等關系，之后，每個系統(tǒng)以協(xié)商的速率監(jiān)測來自其他系統(tǒng)的BFD速率。監(jiān)測速率能夠以毫秒級增量設定。當對等系統(tǒng)沒有接到預先設定數量的數據包時，它推斷BFD保護的軟件或硬件基礎設施發(fā)生故障，不管基礎設施是標記交換路徑、其他類型的隧道還是交換以太網絡。

BFD是一種獨立于路由和MPLS協(xié)議的一種協(xié)議，路由和MPLS協(xié)議均可認為是BFD的客戶層。當BFD檢測到故障時，通過控制報文通知路由協(xié)議，不同的路由協(xié)議自行決定收到告警后的行為，比如快速重路由。

BFD部署在路由器和其他系統(tǒng)的控制平面上，BFD檢測到的網絡故障可以由轉發(fā)平面恢復（例如在MPLS快速重啟路由中）或由控制平面恢復（例如當BFD用于加快路由協(xié)議運行速度時）。

SpirentTestcenter 提供了完成的BFD 測試方案：

· 支持基本BFD功能和性能測試，包括BFD 會話建立，時鐘等參數協(xié)商，并按一定的間隔定期發(fā)送檢測報文并檢測故障，檢測和發(fā)送精度可達到10ms；

· 支持多seesion；

· 支持Asynchronous模式和On-demand 模式；

· 支持Echo mode 和Non-Echo mode；

· 能和Spirent Testcenter 支持的所有路由協(xié)議，MPLS 協(xié)議，Graceful關聯起來，進行高可用性和快速收斂測試；

· 支持獨立的與控制層面無關的BFD 測試和與控制層面(路由)關聯的BFD測試；

· 支持單跳和多跳BFD session。

圖15顯示了SpirentTestcenterBFD 故障檢測和快速恢復測試。

圖15SpirentTestcenter3端口 BFD 測試拓撲和配置

2.4.1.3.RSVP-TE快速重路由

快速重路由是一套用于鏈路保護和節(jié)點保護的機制。當LSP鏈路或者節(jié)點失敗時，在發(fā)現失敗的節(jié)點進行保護，這樣可以允許流量繼續(xù)從保護鏈路或者節(jié)點的隧道中通過以使得數據傳輸不至于發(fā)生中斷。同時頭節(jié)點就可以在數據傳輸不受影響的同時繼續(xù)發(fā)起主路徑的重建。FRR的最終目的就是利用Bypass隧道繞過失敗的鏈路或者節(jié)點從而達到保護主路徑的功能。

MPLSTE快速重路由是基于RSVPTE的實現，實現快速重路由有兩種方式：One-to-one Backup方式和Facility Backup方：

· Detour 方式：One-to-one Backup 方式，分別為每一條被保護LSP提供保護，為每一條被保護LSP創(chuàng)建一條保護路徑，該保護路徑稱為Detour LSP。

· Bypass方式：Facility Backup，用一條保護路徑保護多條LSP，該保護路徑稱為Bypass LSP。

Spirent Testcenter 同時支持以上兩種RSVP-TE 快速重路由方式,驗證MPLS LSP 快速故障切換能力。圖16 是Spirent Testcenter 快速重路由測試原理：

圖16SpirentTestcenterRSVP-TE FRR 測試

2.4.2. PBT 保護倒換測試

PBT 傳輸中，到每個B-DA 有2個或以上通路，其中一條為工作通路(Working Path)，其他的為保護通路(Protection Path)。 每條通路由唯一的B-VLAN標識。

通路的故障由IEEE 802.1ag 連續(xù)性檢測報文發(fā)現，發(fā)現時間可以低于10ms。設備一旦在一定時間內沒有收到連續(xù)性檢測報文，就切換到保護通路上。

Spirent Testcenter 結合IEEE 802.1ag CFM 協(xié)議仿真功能和PBB/PBT業(yè)務測試功能，可以對單臺設備或者整個PBT 網絡進行保護切換時間測試。圖17和圖18 分別標識了測試原理。

圖17SpirentTestcenterPBT 設備保護切換時間測試

圖18SpirentTestcenterPBT網絡保護倒換時間測試

2.4.3. T-MPLS 網絡保護倒換測試

T-MPLS 通過G.8113/G.8114定義的T-MPLS OAM 來檢測路徑故障，并支持兩種保護方式：

·G.8131/Y.1382定義的線性保護倒換，為每條T-MPLS 路徑提供1：1，1＋1和1：n保護。

·G.8131/Y.1382定義的共享保護環(huán)。

圖19顯示了SpirentTestcenterT-MPLS 保護倒換原理。

圖19SpirentTestcenterT-MPLS 保護倒換時間測試

2.4.4.倒換時間計算

Spirent Testcenter 提供了兩種倒換時間和收斂時間的計算方法：

·傳統(tǒng)的基于丟包和發(fā)包速率的計算方法

·高精度采樣圖形方式

2.4.4.1. 傳統(tǒng)基于丟包和發(fā)包速率的計算方法

在倒換時間或者收斂時間測試中，有一個端口用來發(fā)送驗證流量，我們稱此端口為源端口。其他端口為接收端口。從源端口以比較小的速率持續(xù)發(fā)送測試流量，比如100 幀/s。在切換過程中流量會從一條路徑切換到另外一條路徑，在這個過程中，會有少量業(yè)務丟失。所以整個測試過程中所有接收端口收到的流量會少于源端口發(fā)送的流量。切換時間可以按如下公式計算：

切換時間 ＝ (源端口發(fā)送的所有幀數- 接收端口收到的所有幀數)/ 幀發(fā)送速率

2.4.4.2. 高精度采樣

Spirent Testcenter 另外提供了一個高精度采樣手段，采樣過程可以由特定事件觸發(fā)，比如觸發(fā)條件可以是”接收速率<100 幀/s ”。采樣精度可以達到1ms，以圖形化的方式精確的把整個倒換過程和時間顯示給用。

3. OAM測試

OAM（Operations Administration and Maintenance，操作管理和維護）是監(jiān)控和解決網絡問題的工具。它能夠報告網絡的狀態(tài)，使網絡管理員能夠更有效地管理網絡。Ethernet OAM 主要包括以下3個方面：

圖20高精度采樣觸發(fā)條件設置

圖21高精度采樣顯示倒換過程和時間

·IEEE802.1ag 和 ITU-T Y.1731: 連通性故障管理(CFM， Connectivity Fault Management)， 提供端到端的以太網管理；

·IEEE 802.3ah: 提供點到點鏈路的故障檢測，又稱為Link OAM；

·E-LMI:定位于用戶網絡接口（UNI）的OAM協(xié)議，主要工作于用戶邊緣設 備和提供商邊緣設備之間。

Spirent Testcenter 業(yè)界第一個而且是最完整的提供了802.1ag 和802.3 ah 測試解決方案。

3.1. IEEE 802.1 ag Link OAM測試

Spirent Testcenter 提供了完整的802.1ag Link OAM測試能力，包括：

· 支持有狀態(tài)的802.1ag 協(xié)議仿真；

· 可以工作在主動模式(Active) 和被動模式(Passive) ；

· 支持鏈路狀態(tài)監(jiān)控，用戶可以設置錯誤信號事件閥值，錯誤幀事件閥值，錯誤幀周期事件閥值和錯誤幀秒事件閥值，當上述事件發(fā)生時，通過事件通知方式通知對端OAM實體(被測設備)；

· 支持Link Fault， Dying Gasp和Critical Event 緊急鏈路事件仿真；

· 支持遠端環(huán)回仿真(Loopback)；

· 支持遠端MIB變量請求和響應仿真；

· 支持用戶編輯Local Information TLV 和Organization Specific TLV；

· 支持單向模式；

· 提供本端和遠端鏈路狀態(tài)，802.1ag 協(xié)議幀，鏈路狀態(tài)統(tǒng)計；

· 解析遠端信息(Remote Information)；

· 支持協(xié)議一致性測試；

圖22SpirentTestcenter提供最強大的802.3ah 統(tǒng)計和解析能力

3.2. IEEE 802.1ag / Y.1731 CFM 測試

Spirent Testcenter 提供了強大的802.1ag/Y.1731 測試配置向導，幫助用戶快速仿真復雜的運營商以太網拓撲結構，驗證被測設備和網絡的CFM 功能和性能：

· 支持IEEE 802.1ag 和Y.1731 CFM 協(xié)議仿真，驗證被測設備和網絡的功能和性能；

· 每端口支持仿真1024個MP和1024 MA/MEGs，每個MEP可帶最多10個MIPs，并形成不同復雜的網絡拓撲，測試被測設備作為MEP和MIP的能力；

· 提供測試配置向導，并可預覽仿真的拓撲結構，仿真的拓撲結構可以存成圖片文件；

· 支持環(huán)回，Link-Trace, 連續(xù)性檢測，RDI, AIS等等OAM功能；

· 用戶可以定義MAC addresses, VLANs, MEG IDs/MAID, MEP IDs， levels和各種TLVs；

圖23SpirentTestcenter802.1ag/Y.1731 測試配置向導

· 能夠和PBB/PBT 測試結合起來，激活/關閉隧道，驗證保護倒換和故障恢復事件測試；連續(xù)性檢測的間隔最小可以到3.3ms，詳見2.4.2 PBT 保護倒換測試；

· 支持CFM OAM 幀模版的編輯，發(fā)送CFM OAM流；

· 提供詳細的統(tǒng)計，基于端口，MP和MA/MEG的包括各種OAM報文的收發(fā)個數，各種告警的統(tǒng)計，提供對端狀態(tài)等；

· 支持一致性測試。

4. TDM 業(yè)務承載測試

NGN網絡不會是一朝一夕就能建成的，現存的服務于PSTN公共語音通信業(yè)務的PDH/SDH網絡還將會長期存在，網絡上大量存在的用戶TDM設備還將繼續(xù)使用。為了保護用戶在TDM設備上已有的投資，在下一代包交換網絡中提供TDM業(yè)務接入和TDM數據透傳能力是十分必要。

目前有幾種在包交換網絡中承載TDM業(yè)務的方案：

· RFC4553 SAToP提供針對E1/T1/E3/T3等較低速率的PDH電路業(yè)務的仿真功能。SAToP是用來解決非結構化，也就是非幀模式的E1/T1/E3/T3業(yè)務傳

圖24測試拓撲預覽

圖25802.1ag/Y.1731結果統(tǒng)計示例-CC統(tǒng)計

送。它將TDM業(yè)務都作為串行的數據碼流進行切分和封裝后在PW隧道上進行傳輸。

· RFC 5086 CESoPSN提供結構化的TDM業(yè)務仿真?zhèn)魉凸δ埽簿褪蔷哂袔Y構和TDM幀內信令的識別處理和傳送功能。以E1為例，結構化的E1由32個時隙組成，除0時隙外，其他的31個時隙分別可以承載一路64Kbps的話音業(yè)務。0時隙用于傳送信令和定幀符。CESoPSN協(xié)議可以識別TDM業(yè)務的幀結構，對于空閑時隙信道可以不傳送，只將CE設備有用的時隙從E1業(yè)務流中提取出來封裝為PW報文進行傳送。同時提供對E1業(yè)務流中CAS和CCS信令的識別和傳送功能。

· 在MEF 8.0定義了裸以太封裝的TDM電路仿真報文，通過不同的ECID（電路仿真標識符）來區(qū)分不同的TDM電路仿真數據流。

另外MEF 也推出了MEF 18認證，作為在以太網上曾在TDM 業(yè)務的一致性測試規(guī)范。

思博倫通信的ANUE網絡損傷仿真儀提供了MEF 18 測試套。ANUE是思博倫公司在損傷仿真方面推出的一個全新平臺，它采用FPGA芯片架構，可支持雙向100%全線速的流量， 在L1-L7 完成仿真丟包，延時，包抖動，包復制，包錯誤，帶寬限制等功能。其主要特點包括：

· 能提供雙向100%全線速性能損傷；

· 可支持隨時間變化的時延損傷仿真，并能提供精確到1比特的時延損傷；

· 具有實時的數據統(tǒng)計和告警顯示；

· 具有16個過濾器，通過與或組合可根據用戶需求生成損傷；

· 提供了2000個字節(jié)的可編輯范圍；

· 提供對現有網絡損傷情況進行捕獲并回放的功能；

· 提供G.1050標準的損傷模版。

圖26ANUE網絡損傷仿真儀

ANUE 通過對MEF 18 的支持，為客戶進行認證測試前所進行的基準測試提供便利。該功能有如下特點：

完全遵循MEF18/G.8261規(guī)范：借助可復制的網絡模型，用于MEF-18認證測試，測試完全遵循MEF18/G.8261規(guī)范。

預置的測試場景：與MEF-18測試例相對應的網絡場景

簡單快速完成測試：每一個測試模型通過“損傷表格”文件（.ait格式），導入到儀表，配合NetworkPlayback功能完成測試。

5. 總結

城域以太網技術正在越來越快的被部署，如何在研發(fā)，驗證，工程建設和運營維護等各個階段全面評估運營商以太網設備和網絡，稱為非常迫切的問題。思博倫通信城域以太網和運營商以太網解決方案，全面支持從傳輸，服務，管理等方面測試，是目前業(yè)界最為完整的城域以太網測試方案，正在幫助大量廠商，運營商完成下一代網絡和業(yè)務的部署。