40/100G高速以太网测试解决方案

光纤在线编辑部  2012-06-15 08:45:37  文章来源:综合整理  版权所有,未经许可严禁转载.

导读:

6/15/2012,随着40/100G高速以太网标准IEEE 802.3ba的标准最终确定,网络设备厂商在40/100G方面开始推出产品,运营商也开始评估高速网络的未来发展方向。

  40/100G和10G以太网相比较,主要是在光电接口和物理层方面有区别。

  大部分交换机设备厂商率先支持的是40G以太网,而大部分路由和核心设备厂商率先支持的是100G以太网。如何更好地理解40/100G对于网络的影响,需要有相应的测试解决方案。

  100G BASE-R实现

  一条40/100G链路通过复用多条通道(Lane)来实现,通常分为若干个25G通道或者10G通道。发送端通常把40/100G的流分成4个或者10G 并行通道,在接收端把并行通道的码流再重组成40/100G 流。

  与传统的以太网物理接口一样,40/100G接口也分为PCS,PMA和PMD子层。PCS子层把编码数据分发到多个逻辑的通道上,这些逻辑通道就称为虚通道(Virtual Lane)。

  标准没有对逻辑通道如何静态映射到物理通道上做规定,一个或者多个虚通道可以被承载到一个物理通道上,可能存在通道交换。 图 显示了100G接口可能的通道映射关系,其中括号中的值表示一个子层的进出通道数。

  PCS子层包括20个虚拟通道,在PMA和PMD子层,根据不同的实现通道数会发生变化,比如100GBASE-R4;在PCS子层,包含20个虚拟通道;在PMA子层为10个;在PMD子层为4个通道。


图 100G BASE-R实现


40/100G测试

  虽然40/100G以太网仍然是更“快”的以太网,但是在很多方面改变了传统以太网特性,对测试提出了挑战。

  (1)L2~L7层

  对于高层应用来说,40/100G接口要求设备中的组件要在更短的时间内完成工作。比如,一台路由器需要对进来的数据包剥离低层协议头,排队,进行路由表查询,然后转发到相应的出口队列。在这个过程中,还要完成分类、监管、优先级调度、整形等工作。

  另外,路由器还要完成路由信息更新,组播路由树的创建,MPLS 标签信息交换,统计,告警,日志,防火墙和安全功能等。

  一台具有100G接口的路由器,需要以10倍于当前速度的能力完成上述功能。而且在上述功能中,理想情况下不能出现丢包、过大的抖动、乱序等性能问题。

  测试40/100G系统,首先要验证线速情况下的的转发性能, 其次需要验证负载下的功能、性能、扩展性、进行数据和协议平面的集成测试。另外,需要从用户体验角度对系统承载的真实业务的质量进行评估。

  (2)物理层

  物理层的测试最关键的问题是消除误码。在不同的子层,有不同的测试重点。

  ●Physical Medium Dependent (PMD)。PMD层的测试需要一些硬件测试工具,如示波器。

  ●Physical Medium Attachment (PMA)。PMA层的测试,需要测试仪表发送各种bit Pattern,如伪随机码序列(PRBS),经过系统后检测错误,如误码率,Pattern 同步问题等。Loopback测试也是PMA层测试的重要内容。

  ●Physical Coding Sublayer (PCS)。PCS层的测试主要集中在通道交换(Lane Swap)和通道偏差(Lane Skew)测试。测试系统通过交换通道,来验证被测设备能否检测到通道交换并补偿。

  在偏差测试中,测试系统在发送端口产生一定的偏差,在接收端口,统计经过被测系统补偿以后的偏差值。IEEE对能补偿的偏差范围做了定义。偏差测试就是验证系统能否支持这个范围内的补偿,或者测试系统和标准多大程度上的匹配。

  (3)测试系统本身的挑战

  40/100G系统性能测试,除了比特速率的变化以外,性能的衡量指标并没有太大的变化,如丢包率、时延、抖动、顺序/乱序等指标。现有的测试系统能否在40/100G性能下继续提供准确的统计值。在这里测试仪表的时钟测量精度起了关键的作用。

  为了测试时延、抖动、帧的顺序性等信息,测试仪表会在发送的每个数据帧中插入一个签名字段(Signature),包含发送时间戳、序号等信息。

  当测试仪表的接收端口收到数据帧时,提取出签名字段中的发送时间戳,然后和接收时间进行比较,就可以计算出时延、抖动等指标。在40/100G测试中,能够准确提供时延、抖动等指标,测量精度至关重要。

  传统的测试仪表,以测试10G及以下的系统为主,典型的测量精度为20ns。但是20ns的测量精度对于40/100G系统来说是不够的。

  传输一个64字节的以太网帧,线路上需要传送672bits,计算公式:(64字节+8字节前导码+12字节帧间隔)×8=672bits。在10G线路上传输一个64字节的数据帧,需要67.2ns,20ns的测量精度足够了,可以为发送的每一个帧标识出惟一的发送时间戳。

  对于40G线路来说,传送一个64字节的以太网帧,需要16.8ns,有可能在一个Clock Tick中间出现两个帧,在这种场景下,时延和抖动测量就出现不准确。

  而在100G线路上,这个问题就更加突出。在100G线路上,传送一个64字节的以太网帧,只需要6.72ns,每个时间戳Clock Tick包含3个帧,在这种情况下,测试仪表完全不能准确的标识出每个帧的发送时间。提供这些关键的统计量,要求测试仪表的测量精度要小于在线路上传送一个64字节帧的时间。

  在多机框测试,或者异地测试中,要求机框之间的时钟必须准确同步。

  Sprient TestCenter 40/100G测试系统

  Spirent TestCenterHyperMetrics 40/100G以太网模块为网络设备制造商和服务商提供了集成OSI L1~L7 的测试解决方案。HyperMetrics 40/100G以太网模块可应用于以下目的:

  (1)服务商和IP系统厂商可利用线速率转发性能分析,验证路由和MPLS服务是否能够扩展到100G以太网核心和边缘接口上。

  (2)数据中心交换机厂商可利用纳秒级精度的时延测量能力,对用于互联服务器和存储系统的新型40G以太网交换结构进行基准测试。

  (3)光传输厂商可以生成并分析OTN,OTU-3 40G和OTU-4 100G传输网络中客户端接口上的线速率流量,测量第2~3层性能和第1层PRBS和通道偏差。

  (4)服务商可以测试所有上述对象并测量有状态HTTP/FTP应用,VoIP和具备Video MOS等质量统计数据的视频的用户体验质量(QoE)。

  Spirent TestCenter 40/100G测试模块提供以下测试能力:

  (1)第1层通道偏差(Layer 1 Lane Skew)和PRBS测试。

  (2)线速率第2层、以太网和MPLS转发性能基准测试。

  (3)最大规模路由和MPLS VPN网络仿真。

  (4)线速率第3层IP流量生成和分析。

  (5)高性能有状态HTTP,FTP及VoIP流量生成和分析。

  (6)利用思博伦拓扑结构仿真(Spirent Topology Emulation)在MPLS和IP路由上测量MPEG-2和H.264等实时视频流的视频体验质量。

  Spirent TestCenter 40/100G测试模块集成了Spirent TestCenter 优秀的架构,包括HyperMetrics多核处理,NoCodeTM Automation,Intelligent ResultsTM和基于专利技术的Spirent Topology Emulation等。

  在此基础上,提供了业界领先的40G/100G测试功能,包括:单端口40/100G以太网模块(每个机箱最多支持6个端口,每个机架最多支持30个端口),支持现有的9U机架式机框和2U 便携式HS机框。CFP MSA光接口,支持可访问CFP光口的MDIO寄存器。

  高性能HyperMetrics多核处理,保证高性能的L2-L7测试。支持内部或外部时钟,可调节PPM 。PMA PRBS 测试模式生成和探测。每个通道的PCVS Skew注入和测量。

  PCS lane Swapping和交换探测。PCS通道校准验证。每端口多Stream线速流量生成和分析,集成了Spirent TestCenter 所有的统计量。5ns测量时戳精度,保证40G和100G线速下的准确测量。并通过特有的专利技术,保证不同Spirent TestCenter 机箱之间的精确同步,确保多机框级联测试的稳定性。支持的第2层协议包括802.3,Ethernet II,802.1Q,802.1ad,802.1ah,802.1Qay,FCoE,PPP。

  支持的交换,路由,MPLS和城域以太网协议包括所有主要的IPv4和IPv6单播和组播路由协议,RSVP-TE,LDP,VPLS-LDP,VPLS-BGP,BGP/MPLS-VPN,Fast Re-route,Mvpn,P2MP-TE,BFD,LACP,STP,RSTP和MSTP,802.1ag CFM,Y.1731,PBB,PBB-TE,Link OAM等。

  支持的接入协议包括AN CP,PPPoE,DH CP,L2TP,IGMPv1/v2/v3,MLDv1/v2等。支持的数据中心测试方案中包括DCE/CEE测试,FCoE,FIP。L4~L7真实应用层协议包括 HTTP,SIP,FTP和视频协议。

  优势

  (1)更低的总体拥有成本:

  这种单一模块可提供40/100G以太网第1~7层测试能力,而现有的Spirent TestCenter机箱均可为其提供支持,其价格低于10个10G以太网测试端口且使用同样简单易用的用户界面。

  (2)高性能的多核架构:

  高性能的多核架构,配置超出最接近的业界其他产品接近20倍性能,尤其适合于核心路由设备、高性能叠加测试。

  (3)业界专业能力:

  在十多年前,思博伦发布了业界第一种以太网测试解决方案,后来又提供了业界第1种千兆和万兆测试模块,并于2009年被Frost & Sullivan评为“全球以太网测试市场的领导者”。通过利用思博伦的专业能力并运行全面的测试集,您可以全面地了解实施项目的性能。

  (4)Spirent TestCenter架构:

  这一全新的模块继承了Spirent TestCenter解决方案的所有优势,其中包括HyperMetrics多核心处理,NoCodeTM Automation,Intelligent ResultsTM和Spirent Topology Emulation。(来源比特网)

关键字: 100G 以太网 解决方案
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