電信級(jí)以太網(wǎng)測試技術(shù)

摘要：為了比較不同電信級(jí)以太網(wǎng)(CE)技術(shù)方案的優(yōu)劣，文章依據(jù)城域以太網(wǎng)論壇(MEF)定義的電信級(jí)以太網(wǎng)的特點(diǎn)，針對可擴(kuò)展性、可靠性、服務(wù)質(zhì)量(QoS)、業(yè)務(wù)承載能力以及業(yè)務(wù)管理等方面描述了相應(yīng)的測試方案。通過實(shí)際的測試可以看到，目前的電信級(jí)以太網(wǎng)技術(shù)在以上幾個(gè)方面均能基本滿足電信級(jí)組網(wǎng)的需求。但是，由于不同的電信級(jí)以太網(wǎng)解決方案在業(yè)務(wù)承載能力、可靠性、擴(kuò)展能力、服務(wù)質(zhì)量(QoS)以及運(yùn)營管理維護(hù)(OAM)能力方面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。

關(guān)鍵詞：電信級(jí)以太網(wǎng)(CE)；服務(wù)質(zhì)量(QoS)；隧道；可擴(kuò)展性

Abstract: In order to compare the effectiveness of different Carrier Ethernet (CE) technologies， test methods are described based on the features of CE defined by Metro Ethernet Forum (MEF)， including scalability testing， reliability testing， Quality of Service (QoS) testing， service bearer capability testing and service management testing， etc. It can be seen from the test results that the present CE technologies could satisfy basic requirements of carrier-class network on the abovementioned aspects. However， complete interconnection could hardly be achieved between different CE solution projects in the short term because of major diversities， existing in those projects on the aspects of service bearer capability， reliability， scalability， QoS and Operation Administration and Maintenance (OAM) ability.

Key words: Carrier Ethernet (CE); Quality of Service (QoS); tunnel; scalability;

1 電信級(jí)以太網(wǎng)的概念

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(yùn)營商所低估。隨著電信級(jí)以太網(wǎng)(CE)的出現(xiàn)，運(yùn)營商逐漸意識(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(diǎn)：

可擴(kuò)展性：業(yè)務(wù)可擴(kuò)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(kuò)展，可以從1 Mb/s擴(kuò)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(jí)可靠性：可提供50 ms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)專線和虛擬局域網(wǎng)業(yè)務(wù)；無縫集成時(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)營維護(hù)管理(OAM)；可提供客戶網(wǎng)絡(luò)管理功能。

2 電信級(jí)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(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(yùn)營商骨干網(wǎng)橋/運(yùn)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(qiáng)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(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)展性測試

可擴(kuò)展性測試的目的是驗(yàn)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(yàn)證被測方案可配置的內(nèi)外層隧道數(shù)量。在進(jìn)行隧道數(shù)量測試時(shí)，需要被測方案開啟隧道保護(hù)機(jī)制，只有滿足了50 ms保護(hù)倒換時(shí)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(shí)，內(nèi)層隧道通過骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)實(shí)例標(biāo)識(shí)(I-SID)標(biāo)識(shí)；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(shí)；對于增強(qiáng)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)，內(nèi)外層隧道則是通過運(yùn)營商橋接(PB)技術(shù)的內(nèi)外層VLAN標(biāo)簽來標(biāo)識(shí)。在測試時(shí)需要驗(yàn)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(yàn)證被測方案是否支持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，在測試時(shí)對這些觸發(fā)條件應(yīng)分別進(jìn)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(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀況，在進(jìn)行保護(hù)倒換測試時(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)，需對相交、相切等多環(huán)拓?fù)浞謩e進(jìn)行測試。

在測試時(shí)應(yīng)針對單播隧道和組播隧道的保護(hù)倒換分別進(jìn)行測試，以驗(yàn)證被測方案對單播業(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)量測試

QoS測試的目的是驗(yàn)證被測方案是否能滿足電信級(jí)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(duì)列調(diào)度機(jī)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(shí)還需要驗(yàn)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(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)類別(ToS)/差分服務(wù)(DiffServ)來進(jìn)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(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)制測試是測試被測方案是否支持優(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(yàn)證被測方案是否支持以太網(wǎng)專線(E-Line)、多點(diǎn)到多點(diǎn)以太網(wǎng)(E-LAN)、樹形以太網(wǎng)(E-TREE)、時(shí)分復(fù)用(TDM)等業(yè)務(wù)類型。

在進(jìn)行E-LAN業(yè)務(wù)測試時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注被測方案創(chuàng)建E-LAN業(yè)務(wù)的方式并驗(yàn)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(jìn)行E-TREE業(yè)務(wù)測試時(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)證被測方案通過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(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(shí)鐘同步的功能進(jìn)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(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(jī)制的測試。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、性能管理等方面的內(nèi)容，測試時(shí)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(yàn)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(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)測試技術(shù)的實(shí)踐

通過使用上述測試方法，對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(shí)現(xiàn)效果和復(fù)雜度各不相同。在承載專線業(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(yùn)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(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支持能力則相對較差。對于TDM業(yè)務(wù)的同步時(shí)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(diǎn)故障的情況下，都能夠滿足小于50 ms的保護(hù)倒換；對于組播業(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(hù)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(shí)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(kuò)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(kuò)展到10G接口，可基本滿足運(yùn)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(yùn)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(kuò)展性較好。

3.4 QoS功能

目前，幾種實(shí)現(xiàn)方案在QoS流分類能力和排隊(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，支持PQ、WFQ/WRR排隊(duì)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(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(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(shí)現(xiàn)，但是目前各廠家基本不支持通過網(wǎng)管界面進(jìn)行批量業(yè)務(wù)的創(chuàng)建功能，這也給運(yùn)營商的日常維護(hù)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(shí)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(jìn)行測試時(shí)，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(píng)估需求。

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收改日期：2008-09-10

作者簡介

趙鋒，信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所高級(jí)工程師，碩士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)?，F(xiàn)從事IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)制定及相關(guān)的測試方法研究。先后主持和參加多項(xiàng)國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目，參與制定多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，獲得2項(xiàng)科研成果獎(jiǎng)。已發(fā)表論文10多篇。