如何测试MSTP中以太网电路的传输性能.pdf

1 如何测试 M S T P 中以太网电路的传输性能 作者付军安捷伦科技有限广州分公司 通信地址广州市天河北路中信广场 6 6 层 0 7 0 8 室 邮编5 1 0 6 1 3 0 2 0 8 6 6 8 5 5 0 0 1 3 9 2 2 7 5 5 6 0 0 摘要 随着 M S T P上也太网传输技术中越来越多的应用评测端到端的电路质量成为工程验 收和维护的重要问题本文分析了 M S T P中以太电路的测试需求进一步讨论了具体的测试项 目和相关的测试方法并给出了一个测试应用的实例 关键字M S T P E t h e r n e t 端到端质量测试 1 M S T P的应用及其以太业务的测试需求 通信业务量爆炸式增长大大促进了带宽的需求使得传输通信技术和网络结构正面临着巨大的变化特别是随着 E t h e r n e t / I P为代表的数据业务已超过语音流量因此需要演变以 T D M承载方式为基础的传统 S D H 传输网 从而能更好适应以统计复用为特征的数据业务传输的要求在这种背景下一种可以同时对数据业务和语音业务进行优化传输的新型传输设备M S T P 多业务传送平台正得到愈来愈多通信运营商的青睐和应用 目前采用 M S T P 组建新的传输城域网已经成为通信运营商的必然选择 因为可充分利用已有的 S D H传输设备并能直接提供以太端口在节省运营成本的同时会带来更多的业务收入同时它也有利于扁平化网络结构易于维护和使用但新的技术也必然会带来一些新的问题特别是传输人员对数据测试相对陌生因而在维护 M S T P 以太网接口时常常面临如下的难题 如何分析和测试通道端到端的业务质量 如何快速而有效地评测数据通道的实际带宽 如何界定故障是否在电信维护范围内还是在用户自身的局域网中 怎样才能提供一份让最终客户信服的 S L A ( 服务层面的约定合同) 性能测试结果和报告 不解决上述问题市场部就无法详细了解自己所提供的业务质量必然会对业务发展造成影响维护部门不能证明所提供带宽在网络性能下降时容易产生不必要的争论可能会导致客户的流失如果维护人员缺乏手段和工具来隔离和证明故障解决问题时纠缠不清将浪费大量人力物力无法拿出令人信服的 S L A报告就不能给优质客户提供高增值的服务减少了2 业务收入导致市场竞争力的下降总之上述问题直接影响电信运营商在市场推广业务实施运行维护和售后服务等多方面的竞争中取得有利的形势 2 评测 M S T P以太网电路的关键指标 传统的 P D H / S D H 传输质量的最重要的考核指标之一是误码/ 误码率因此在通常情况下单个比特误码就能影响到服务质量但是由于 M S T P 中的以太网电路采用异步传送方式在不同的S D H虚级联映射机制下并考虑到数据业务的突发性在传输过程中数据丢失在一定范围内被认为是正常的因此对以太电路的在 M S T P 中的传送会使用新的评测方法和指标 先前对于 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 0 M以太电路的质量评测多采用 P i n g 或者简单的流量测试前者通过单个的 I C M P P i n g数据包只能测试电路的联通性而不能加载模拟业务流量后者一般通过仪表发送所设置的最大流量测试电路相应的丢包情况但是仍缺乏精确评估电路通信带宽和质量的手段如在不同帧长的测试网络的其它性能参数测试因此二者的测试结果缺乏全面性和说服力 全面评估以太网电路的传输性能应参考 R F C 2 5 4 4标准选用不同的测试帧的长度分别测试下列指标 1 吞吐量T h r o u g h p u t 测试 M S T P设备在 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 0 M端到端的电路上对以太帧的转发能力通常指在电路不丢包条件下每秒转发包的极限即电路的最大带宽 2 时延L a t e n c y 测试电路在吞吐量范围内数据帧从发端到收端的传输延时测得的时延值是每个数据帧时延的平均值由于 M S T P 上的以太电路在传输路径上是一般都是对称结构因此可以认为端到端的时延是环回时延除以 2 3 丢包率P a c k e t l o s s r a t e 测试在以太网电路中不同负荷下丢弃包占发送包的比例不同负荷通常指从通道低带宽测试到线速线路上传输包的最高速率步长一般使用线速的1 0 % 丟包率通常反映出以太网通道在数据帧层的传输质量类似于S D H 通道误码的概念其产生的主要原因包括 ? 误码- -二层设备会抛弃F C S 不正确的帧这意味着单个的比特误码会导致整个帧丢弃这就是为什么S D H 常用的误码率指标在以太网上没有意义所以误码率高低只能说明第一层B i t层质量而不能说明第二层帧层的问题 ? 超载- -可用带宽的超载利用或设备的硬件处理能力超载例如如果两条G E 通道通过单个6 2 2 M b / s S D H 传送则当两路G E 业务装载较多流量后 很快就达到带宽极限就会导致丢帧3 另外当大量短帧如6 4 字节帧长出现时有些设备硬件由于处理极限也会出现丟帧 ? 超时传输以太网的特点就是容许帧延迟一定的时间这在测试时是很重要的因为测试仪需等待所有的传送帧被接收及计数. 有时测试仪必须判断某些发送帧超时而不会被收到计为帧丢失常用的判决时间就是R F C 的2 s 指标因此任何在发送后两秒后还未收到的帧均计为帧丢失 4 背靠背B a c k - t o - b a c k 测试路由器或交换机在接收到以最小包间隔传输时不丢包条件下所能处理的最大包数该测试实际考验路由器或交换机缓存能力如果路由器或交换机具备线速能力吞吐量= 接口媒质线速则可以不测试该项目 5 异常以太帧的统计 统计 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 0 M 以太电路中各种异常帧的流量 以及这些异常流量由哪些设备端口发出从而可用作定位和隔离网络故障的依据常用的统计项目包括 C R C 错误帧丢失F C S 或F C S 出错的以太帧2 层设备对误帧会直接抛弃因此对这些设备的测试结果为丢弃帧数而不是误帧数对于一些一层或透传设备可发送及接收误帧 超短帧数最小帧大小6 4 字节还小的帧与错帧一样大部分设备会抛弃超短帧并且当其作为帧丢失有些设备会允许超短帧的传送因此要将其计入 超长帧数比最大帧大小1 5 1 8 字节还要大的帧他们在网络中可能允许或不允许取决于网络配置若交换机不允许就会将其抛弃并且测试时算为帧丢失 广播帧数/ 组播帧数:广播及组播帧会用掉很多网络带宽因此有些运营商会限制其使用例如广播流量限制到5 % 的总带宽维护中需要统计广播帧的个数及其所占用的流量 3 . 以太网电路的测试方案 环回测试是传统 P D H / S D H 的常用测试方法其最大好处在于仅需一台仪表并配合远端环回即可完成对传输通道端到端质量测试但是对于 M S T P 中的以太网电路而言这种方法并不一定都适用而要根据 M S T P 设备对以太帧的传送方式来确定 3 1 端到端测试二台仪表 该测试是由两立的测试仪进行的 分别连接电路两端的以太网接口 这种方法可以方便地测试包括电路上下行的吞吐量丟包率等项目但若需要测时延的话需要采取一些方式对两端的测试仪进行同步如采用外接 G P S 接收机或传输设备同步源 B I T S 信号 4 3 2 单端口环回 一台仪表 在单端口环回方式中测试仪连接到被测设备的近端口在远端口进行收发环回这种方式适用以太直接光传输方案光纤直接传输D W D M波长直接传输或 S D H透传方案该方式的最大好处是仅利用一台仪表即可进行端到端的测试 单端口的环回实现一般通过物理自环 自制 1 0 / 1 0 0 M 的短接网线或 1 0 0 0 M 光口收发自环波长环回以太网直接光波长传输方式S D H 设备内环透传方式 图 1 1 0 / 1 0 0 M 的短接网线自环 R J - 4 5 的 1 3 2 6 线 3 3 通过式环回一台仪表 在具备二层交换功能的 M S T P 设备里由于 M A C 地址的寻址当测试帧从源地址发送到目的地址时 即使在远端目的地址端口采用任何方式的物理环回 也不能使测试帧从远端重新回到近端的仪表因此所谓的通过式环回测试是在以太网电路两端各一台测试仪由 A 表发出测试帧其源地址为 A 目的地址为 B 当该帧到达远端 B 表时B 将接收到的所有测试帧的源和目的 M A C 地址对换每个帧的源地址改为 B 目的地址变为 A 这样能够保证每个测试帧重新回到近端由表 A接收通过这种方式可以执行包括时延的所有的测试而无需额外的V L A N 通道配置 图 2 通过式环回测试示意 交换源/目的 MAC地址 B A 5 3 4 端口到端口环回一台仪表具备多端口 如果测试仪表具备二个以上的以太测试端口 有时在远端可利用以太网线环回 即测试仪连接到设备的两个近端端口 在远端利用网线进行端口到端口环回 这种方式实际上是测试二路串接的以太网传输通道 在具备二层交换功能的 M S T P 中 可以利用网线将配置好二条 V L A N 测试通道进行端口到端口环回这样通过 V L A N 的配置可以用一台仪表完成具备二层交换的以太电路端到端的传输性能测试 表 1 . M S T P 中以太电路测试方案的对比 测试方案 优点 缺点 适用情况 端到端 ? 可用于单电路. ? 可用于识别单向故 障. ? 需二台仪表 ? 需二人操作仪表 ? 时延测试需要外接时钟 同步源 ? 任何 M S T P 设备的 1 0 / 1 0 0 M和 G E电 路 单端口环回 ? 可用于单电路. ? 只需一台仪表和一人 操作 ? 只 能 对 某 些 类 型 的 M S T P系统和设备进行 测试 ? 利用波长光纤 直接传输 ? S D H 透传 通过式环回 ( l o o p t h r o u g h ) ? 可用于单电路. ? 可完成所有性能测试 ? 只需一人操作仪表 ? 可对所有类型的M S T P 系统和设备进行测试 ? 需二台仪表 ? M S T P 设备采用二 层/ 三层交换机 ? 通常的时延测试 端口到端口 环回 ? 只需一台仪表 ? 一人操作仪表 ? 需要配置 V L A N ? 不能直接测试单条电路 ? 测试仪表有二个 以上测试端口 ? 设备可配置 V L A N 4 R F C 2 5 4 4实测结果及其分析 在某省电信机房 A , B利用二台安捷伦公司的手持 I P 测试仪 采用通过式环回的测试方案在 1 0 0 M 接口上测试了一条 1 0 0 M 以太电路的端到端的性能指标 其中 A 机房采用厂家 A 的 M S T P6 设备B 机房厂家 B 的 M S T P 设备A B 机房间采用采用 S D H V C - 3 3 4 M 长途传输本次测试完成了 1 0 0 M 电路端到端的吞吐量测试时延测试丢包率测试背靠背测试如图 3 所示 二台仪表采用主从工作方式从表放置在远端无需任何操作它有二种工作方式既可以和主机通信由主机控制自动完成端到端测试又可以相当于一个远端的流量环回器即可将主表发送的测试帧的源和目的地址互换以完成环回时延的测试 图 3 . M S T P 中 F E 通道端到端的实测连接示意图 部分实测结果和分析参见下表 表 2 . 吞吐量测试 测 试 编 号 F r a m e L e n g t h ( B y t e s ) M a x R a t e ( F r a m e s / S e c o n d ) T o t a l T x ( F r a m e s ) T o t a l R x ( F r a m e s ) E r r o r s ( F r a m e s ) T x T i m e ( S e c o n d s ) U p s t r。