智能感知的神經元

曾經以為智慧城市離我們還很遠，物聯網也不過是一種宣傳概念的噱頭。然而隨著家門口智能電表的安裝，我們能深切地感受到，智慧城市離我們真的已經很近了。如果說網絡是構成智慧城市的神經系統，那么工業路由交換一體機就是這個神經系統的神經元了。工業路由交換一體機到底具備什么樣的能力，是否能夠擔負起智慧城市組網的重任呢？接下來，通過華為AR530系列工業路由交換一體機的評測，為大家一一揭曉。

工業路由交換設備的必要性

提及網絡設備，通常我們首先想到的是配套的機房、機柜，專業的供電、制冷等設施。當智慧城市所需的網絡設備無處不在時，難道我們也必須為每臺設備都建設專業的機房嗎？這肯定是不現實的。既然我們無法為每臺網絡設備都提供良好的使用環境，那自身攜帶機房的網絡設備不失為一種好的解決方案，于是工業路由交換設備就應運而生了。

本次測試的華為工業路由交換一體機的具體型號為AR531-F2C-H（以下簡稱“華為AR531”），其標配8個百兆網絡交換接口（LAN）和兩個千兆SFP路由交換接口（WAN），其中6個為百兆SFP光纖模塊接口，兩個為百兆SFP光纖模塊與RJ45共用接口。除此之外，該設備還可以支持兩路RS485接口和兩路數據輸入DI接口，以及串行輔助和控制臺管理端口。同時，華為AR531一體機還提供了一個具備U盤開局功能的USB 2.0接口。

提供一個恒濕恒溫的環境，那就需要網絡設備具備很強的環境適應能力了。華為AR531對溫度及濕度的適應能力究竟如何？我們首先對華為AR531的高低溫耐受性進行了測試。

測試中，我們將華為AR531分別放置在-40℃與80℃的環境中，并對其電氣性能進行考察。測試結果發現，無論是在-40℃的低溫環境還是在80℃的高溫環境中，華為AR531的電氣性能均未出現明顯變化，依然能夠保持正常的工作狀態。

接下來，我們對該設備的溫度及濕度耐受性進行了進一步的考察。測試過程中，首先將溫箱設置為25℃、95%濕度保持1小時后升溫到55℃，繼續保持3小時后，再將溫度降回到25℃，保持9小時后，將濕度降至50%，再保持1小時。從測試結果來看，隨著濕度、溫度的變化，華為AR531的電氣性能均未出現明顯改變，依然保持正常狀態運行。

溫度及濕度的變化并未對華為AR531產生影響，但在網絡設備放置的地方難免會有一些跑水滴漏的現象發生？為此，我們又對華為AR531的防水性能進行了測試。測試中，我們從不同角度對華為AR531進行滴水測試后，重新接通電源，并進入控制臺進行相關檢測。從檢測結果來看，得益于華為AR531的全密閉結構設計，在進行各種角度的滴水試驗后，華為AR531依舊運轉正常。除此之外，華為AR531在最容易進水的網絡接口部分也全都安裝了密閉橡膠塞進行防護。因此，一般滴濺和少量流水根本無法對華為AR531的正常運行造成影響。

隨后，我們還進行了灰塵試驗。然而華為AR531全封閉的外殼，以及無風扇、無需空氣流通的結構設計，使得無論煙氣還是塵土均無孔而入。

防塵防水的工業級可靠性設計，為華為AR531長期在無人值守的場地放置，提供了可靠的保障。

傳輸性能——智慧溝通的基礎

與傳統應用相比，智慧城市對網絡傳輸性能的要求更高。以常見智能電表為例，雖然單個智能電表傳輸的數據比較簡單，僅有用戶代碼、電表金額、用電數、電壓、電流以及時間日期等有限的幾項數據，每項內容所占字節數也很少，通常使用一兩個大數據包或幾個中長數據包就可以滿足數據傳輸的需求，但是一旦乘以用戶數目，其所需傳輸的數據量也是巨大的。以一臺電表每秒鐘兩次抄表、每次抄表有兩個大數據包（1518Byte）需要傳輸來計算，每臺電表每秒所需的傳輸速率為4PPS，1000臺電表每秒鐘需要的傳輸速率則為4000PPS，而一條百兆網絡線路在傳輸1518Byte大小的數據包時，單向數據包轉發速率也不過8128PPS。

因此，即便我們采用優化智能抄表系統、縮短傳輸字節長度、加大抄表時間間隔等方式，來優化網絡的傳輸效率，智能電表實時抄表的網絡數據傳輸壓力依然巨大。另外，由于工業路由交換設備并非僅用于智能抄表應用，像公路、鐵路的高清視頻監控如今也已經采用數字化傳輸，這些應用不僅需要網絡設備具備很高的數據包轉發性能，網絡時延也是其重點考慮的網絡性能指標。

華為AR531的網絡處理性能如何，是否能夠滿足這些要求？為此，我們對華為AR531的數據轉發性能進行了測試。

我們首先對華為AR531兩個千兆SFP光纖接口的鏈路層數據轉發性能進行了考察。需要指出的是，測試過程中，我們采用了IXIA公司的IXIA 1600T網絡性能測試儀表進行測試。實際測試拓撲見圖3：

測試中，我們將華為AR531的兩個千兆SFP光纖接口與測試儀表一一對應連接，并在測試儀表上，將被測設備的兩個端口設置為雙向全雙功，然后進行鏈路層數據包轉發。其中，數據包長度設置為64Byte、512Byte以及1518Byte，同時記錄被測端口的最大吞吐量及最大吞吐量對應的時延。具體測試結果見表1：

通過對華為AR531的兩個千兆光纖接口進行鏈路層數據轉發性能測試，我們得以了解其出色的網絡數據轉發能力。在數據包長度為64Byte時，數據包轉發速率達到了378999.26PPS，這樣的傳輸速率完全可以滿足當前千兆網絡數據傳輸的實際應用需求；512Byte的數據包長度比較接近當前網絡中600Byte～700Byte（不同應用場景中數據包平均長度不同）的實際網絡平均數據包長度。因此，在數據包長度為512Byte時，網絡設備的吞吐量達到90%以上，就可以完全滿足網絡數據傳輸的實際應用需求了。華為AR531在傳輸512Byte長度的數據包時，一對網絡接口雙向的數據包轉發速率可達231658.25PPS，接近千兆網絡的線速（吞吐量為98.59%）；在傳輸1518Byte長度的數據包時，兩個千兆光纖接口雙向數據傳輸吞吐量同樣可以接近100%，數據包轉發速率可達80702.9PPS，完全有能力滿足千臺智能電表抄表等對數據轉發有高要求的網絡應用需求。

從記錄的最大吞吐量時延（見表2）來看，得益于光纖接口良好的數據轉發性能，華為AR531的最高時延為傳輸1518Byte長度數據包時的74.66微秒；在傳輸64Byte長度的數據包時，時延僅為18.79微秒。且隨著數據包長度的增加，時延穩定上升。低時延及時延的穩定性，可以有效縮短數據轉發的響應時間，并減少數據包傳輸的抖動，這不僅有利于語音視頻類數據的實時傳輸，還為網絡數據實時、穩定、可靠的傳輸提供了重要保障。

傳輸可靠性——智慧溝通的保障

在智慧城市的網絡系統中，每臺網絡設備都擔負著數十乃至上百戶家庭的水、電、燃氣供應。一旦網絡鏈路出現故障，所帶來的影響極大。因此，必須有十分可靠的傳輸保障機制才能滿足智能網絡的數據傳輸要求。那么華為AR531是否可以擔負如此重任呢？為此，我們對華為AR531的組網傳輸可靠性進行了測試。

測試中，我們利用三臺華為AR531組成了一個以太環網進行測試。測試網絡拓撲見圖4：

以往的網絡常識告訴我們，如果在正常網絡中，出現以上拓撲圖中的網絡結構，必然會形成一個網絡環路，從而導致各臺設備間不斷地發出學習幀，形成廣播風暴，使得整個網絡無法進行正常的數據傳輸。那為什么還要采用這種方式進行組網呢？這是因為網絡環路可以有效保障鏈路數據傳輸的可靠性，在其中一條鏈路出現故障時，可以自動切換到另外一條鏈路，保證數據的正常傳輸。那如何在網絡環路組網環境中抑制廣播風暴呢？華為提供了智能以太網保護（Smart Ethernet Protection，即SEP）技術解決方案，該方案是一種專門用于以太網鏈路層的環網協議。通過該技術，在網絡故障發生時，可以實現毫秒級的鏈路切換速度，最大限度地保證用戶業務的平穩運行。雖然SEP和STP（生成樹協議）比較類似，但其配置要比STP簡單，切換時間也更短，并可在二層網絡中進行設置。相較STP，SEP在靈活性、可靠性和及時響應能力方面有了很大程度的提升。

在組網并完成設置后，我們將測試儀表分別連接在華為AR531-1與華為AR531-3的百兆網絡接口上，使其按紅線標識，以10萬PPS的速率持續進行數據包傳輸。在數據包傳輸無丟包的情況下，我們把華為AR531-1與華為AR531-3之間的線纜斷開，進行鏈路切換，切換后測試數據包改由黑線標識路徑經過AR531-2中轉后，由AR531-3傳回測試儀表。在統計過測試儀表的丟包數量后，我們發現在僅出現3875個數據包丟失后，網絡傳輸就恢復了正常。由此可計算出，華為AR531在SEP技術的支持下，鏈路切換在38.75毫秒內即可完成，具備十分高效可靠的數據傳輸保障能力。另外，華為AR531還可以自動將鏈路故障上報，以便運維人員及時對鏈路故障進行定位、排除。

功能豐富 管理簡便

眾所周知，通常應用在企業數據中心或云計算網絡環境中的交換機才具備SEP功能。華為AR531配備該功能確實有些超乎想象，而更讓我們感到更吃驚的是，華為AR531不但支持SEP，還具備策略路由、靜態路由、RIP、OSPF、IS-IS、BGP等多種動態及靜態路由功能，并可支持組播和IPSec、GRE、SSL、L2TP以及DSVPN等多種VPN功能。

在運維管理方面，華為AR531也非常簡便，其不僅提供了基于Web的GUI管理界面，還可以通過SNMP、RMON、NTP、CWMP、自動配置等多種方式進行管理配置。除此之外，華為AR531一體機還可以通過機箱上的USB接口，將產品配置導入或導出，從而實現簡便的U盤開局功能，更進一步簡化了產品配置過程。

在網絡安全管理方面，華為AR531能夠通過防火墻ACL策略設置，以及dot1x用戶認證的方式，更加安全可靠地對網絡傳輸進行管理，體現了其穩定、可靠、安全的智能網絡傳輸保障能力。

智慧城市需要更加智慧的網絡系統

智慧城市已經在我們的身邊了，智慧城市需要更加智慧的網絡系統。通過以上各種測試我們可以得知，作為智能感知的神經元，華為AR531工業路由交換一體機能夠為我們提供高性能、高可靠性、高安全防護能力的智能網絡數據中轉功能，有效地保障智能組網的順利進行，使我們更好地與智慧城市相融。