圖1 100G BASE-R實現(xiàn)

3 40/100G測試

和其他新技術(shù)一樣，如何測試40/100G是一件有挑戰(zhàn)的事情，雖然100G和其他速率接口的重要區(qū)別是在PCS層，但是完整的2~7層測試對100G來說同樣重要。100GE和40GE鏈路和交換機、路由器和服務(wù)器直接相連接。所以，真實業(yè)務(wù)的流量性能測試是必不可少的。另外，100G接口也必須能夠和其他低速率的接口一起配合進行測試。在目前階段，根據(jù)IXIA的經(jīng)驗，首要進行的測試點集中在PCS層，主要考慮的測試點包括：

(1)64/66bit同步位鎖定

每個接收側(cè)的虛通道必須根據(jù)控制bits正確識別64/66bit塊，接收側(cè)能夠根據(jù)規(guī)范對相應(yīng)的bit位進行鎖定。為了評估和標(biāo)準(zhǔn)的一致性，各種bit位在標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定下必須由測試儀表產(chǎn)生，這樣被測試的接收端口就可以根據(jù)需要加入錯誤的同步位bits或者錯序檢測，并可以得到監(jiān)測和分析，在測試過程中，可以對錯誤的同步bits位實時計數(shù)與統(tǒng)計。

(2)虛通道對齊標(biāo)示鎖定

每一個虛通道必須正確鎖定對齊標(biāo)示，這和用于64/66bit同步位鎖定的技術(shù)類似。但是除了基本的對齊標(biāo)示鎖定之外，還要對一些限制條件進行驗證。比如，如果標(biāo)準(zhǔn)要求經(jīng)過n個連續(xù)的非錯誤對齊標(biāo)示鎖定，那么測試必須保證對任意對齊標(biāo)示位進行鎖定。相反，如果虛通道鎖定經(jīng)過m個連續(xù)的錯誤對齊標(biāo)示位丟失，那么測試必須保證能夠鎖定相應(yīng)的錯誤對齊標(biāo)示。這就要求測試儀表能夠?qū)ο鄳?yīng)的錯誤信息進行計數(shù)與統(tǒng)計。

(3)位偏斜誤差和補償

各種電信號或者光信號的位偏斜都會引起接收側(cè)的虛通道到達的數(shù)據(jù)時間上有所不同，虛通道對齊標(biāo)示用于接收側(cè)的虛通道自己的識別和重新對齊。為了測試位偏斜誤差和補償算法，測試儀表必須能夠在虛通道中產(chǎn)生所需要的或者特定數(shù)量的位偏斜。接收側(cè)的PCS層能夠補償標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的位偏斜。另外，測試儀表也能夠測試準(zhǔn)確的位偏斜容忍度并實時顯示。

(4)發(fā)送側(cè)流量到接收側(cè)的虛通道隨機映射

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的定義，在發(fā)送側(cè)，數(shù)據(jù)在特定虛通道的數(shù)據(jù)傳輸可以映射到接收側(cè)任意的光纖線路上，紅色的線標(biāo)示了數(shù)據(jù)可能傳送的路徑。虛通道的數(shù)量不需要和實際物理通道的數(shù)量一樣，但一定要保證特定虛通道上發(fā)送的數(shù)據(jù)能夠在接收側(cè)正確匯聚到一起，這就要求接收端口能夠在100G速率下重新組合與排序任意虛通道的映射。測試儀表能夠仿真不同的虛通道組合場景對該特性進行測試。

4 Sprient testCenter 40/100G測試系統(tǒng)

Spirent TestCenterHyperMetrics 40/100G以太網(wǎng)模塊為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商和服務(wù)商提供了集成OSI L1~L7 的測試解決方案。HyperMetrics 40/100G以太網(wǎng)模塊可應(yīng)用于以下目的：

(1)服務(wù)商和IP系統(tǒng)廠商可利用線速率轉(zhuǎn)發(fā)性能分析，驗證路由和MPLS服務(wù)是否能夠擴展到100G以太網(wǎng)核心和邊緣接口上。

(2)數(shù)據(jù)中心交換機廠商可利用納秒級精度的時延測量能力，對用于互聯(lián)服務(wù)器和存儲系統(tǒng)的新型40G以太網(wǎng)交換結(jié)構(gòu)進行基準(zhǔn)測試。

(3)光傳輸廠商可以生成并分析OTN,OTU-3 40G和OTU-4 100G傳輸網(wǎng)絡(luò)中客戶端接口上的線速率流量，測量第2~3層性能和第1層PRBS和通道偏差。

(4)服務(wù)商可以測試所有上述對象并測量有狀態(tài)HTTP/FTP應(yīng)用，VoIP和具備Video MOS等質(zhì)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的視頻的用戶體驗質(zhì)量(QoE)。

Spirent TestCenter 40/100G測試模塊提供以下測試能力：

(1)第1層通道偏差(Layer 1 Lane Skew)和PRBS測試。

(2)線速率第2層、以太網(wǎng)和MPLS轉(zhuǎn)發(fā)性能基準(zhǔn)測試。

(3)最大規(guī)模路由和MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)仿真。

(4)線速率第3層IP流量生成和分析。

(5)高性能有狀態(tài)HTTP,FTP及VoIP流量生成和分析。

(6)利用思博倫拓撲結(jié)構(gòu)仿真(Spirent Topology EmulATION)在MPLS和IP路由上測量MPEG-2和H.264等實時視頻流的視頻體驗質(zhì)量。

Spirent TestCenter 40/100G測試模塊集成了Spirent TestCenter 優(yōu)秀的架構(gòu)，包括HyperMetrics多核處理，NoCodeTM Automation,Intelligent ResultsTM和基于專利技術(shù)的Spirent Topology EmulaTIon等。在此基礎(chǔ)上，提供了業(yè)界領(lǐng)先的40G/100G測試功能，包括：單端口40/100G以太網(wǎng)模塊(每個機箱最多支持6個端口，每個機架最多支持30個端口)，支持現(xiàn)有的9U機架式機框和2U 便攜式HS機框。CFP MSA光接口，支持可訪問CFP光口的MDIO寄存器。高性能HyperMetrics多核處理，保證高性能的L2-L7測試。支持內(nèi)部或外部時鐘，可調(diào)節(jié)PPM .PMA PRBS 測試模式生成和探測。每個通道的PCVS Skew注入和測量。PCS lane Swapping和交換探測。PCS通道校準(zhǔn)驗證。每端口多Stream線速流量生成和分析，集成了Spirent TestCenter 所有的統(tǒng)計量。5ns測量時戳精度，保證40G和100G線速下的準(zhǔn)確測量。并通過特有的專利技術(shù)，保證不同Spirent TestCenter 機箱之間的精確同步，確保多機框級聯(lián)測試的穩(wěn)定性。支持的第2層協(xié)議包括802.3,Ethernet II,802.1Q,802.1ad,802.1ah,802.1Qay,FCoE,PPP.支持的交換，路由，MPLS和城域以太網(wǎng)協(xié)議包括所有主要的 IPv4和IPv6單播和組播路由協(xié)議，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?yún)f(xié)議包括AN CP,PPPoE,DH CP,L2TP,IGMPv1/v2/v3,MLDv1/v2等。支持的數(shù)據(jù)中心測試方案中包括DCE/CEE測試，F(xiàn)CoE,FIP.L4~L7真實應(yīng)用層協(xié)議包括 HTTP,SIP,FTP和視頻協(xié)議。

5 優(yōu)勢

(1)更低的總體擁有成本：這種單一模塊可提供40/100G以太網(wǎng)第1~7層測試能力，而現(xiàn)有的Spirent TestCenter機箱均可為其提供支持，其價格低于10個10G以太網(wǎng)測試端口且使用同樣簡單易用的用戶界面。

(2)高性能的多核架構(gòu)：高性能的多核架構(gòu)，配置超出最接近的業(yè)界其他產(chǎn)品接近20倍性能，尤其適合于核心路由設(shè)備、高性能疊加測試。

(3)業(yè)界專業(yè)能力：在十多年前，思博倫發(fā)布了業(yè)界第一種以太網(wǎng)測試解決方案，后來又提供了業(yè)界第1種千兆和萬兆測試模塊，并于2009年被 Frost & Sullivan評為"全球以太網(wǎng)測試市場的領(lǐng)導(dǎo)者".通過利用思博倫的專業(yè)能力并運行全面的測試集，您可以全面地了解實施項目的性能。

(4)Spirent TestCenter架構(gòu)：這一全新的模塊繼承了Spirent TestCenter解決方案的所有優(yōu)勢，其中包括HyperMetrics多核心處理，NoCodeTM Automation,Intelligent ResultsTM和Spirent Topology Emulation.

1 引言

網(wǎng)絡(luò)流量快速增長很快就突破了當(dāng)前以太網(wǎng)傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)的極限。隨著寬帶用戶數(shù)量的增加、用戶對高帶寬需求業(yè)務(wù)的快速增長以及"實時在線"對網(wǎng)絡(luò)計算和存儲資源的要求，使互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)的帶寬每年必須以75%~125%的速度增長才能滿足多方面的要求。在這種背景下，高速以太網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用也越來越普遍。根據(jù)目前的說法，高速以太網(wǎng)(HSE,High Speed Ethernet)是專指40GE和100GE的以太網(wǎng)。2006年7月，IEEE 802.3成立了高速鏈路研究組(HSSG,Higher Speed STudy Group)來定義標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)。2007年12月，HSSG正式轉(zhuǎn)變?yōu)镮EEE 802.3ba任務(wù)組，其任務(wù)是制訂在光纖和銅纜上實現(xiàn)40Gbit/s和100Gbit/s數(shù)據(jù)速率的標(biāo)準(zhǔn)。2種速度主要針對服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)方面不同的需求，100GE適用于聚合及核心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，而40GE則適用于服務(wù)器和存儲應(yīng)用。如何更好地理解40/100G對于網(wǎng)絡(luò)的影響，需要有相應(yīng)的測試解決方案。

2 100G BASE-R實現(xiàn)

一條40/100G鏈路通過復(fù)用多條通道(Lane)來實現(xiàn)，通常分為若干個25G通道或者10G通道。發(fā)送端通常把40/100G的流分成4個或者10G 并行通道，在接收端把并行通道的碼流再重組成40/100G 流。 與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)物理接口一樣，40/100G接口也分為PCS,PMA和PMD子層。PCS子層把編碼數(shù)據(jù)分發(fā)到多個邏輯的通道上，這些邏輯通道就稱為虛通道(Virtual Lane)。 標(biāo)準(zhǔn)沒有對邏輯通道如何靜態(tài)映射到物理通道上做規(guī)定，一個或者多個虛通道可以被承載到一個物理通道上，可能存在通道交換。 圖1 顯示了100G接口可能的通道映射關(guān)系，其中括號中的值表示一個子層的進出通道數(shù)。PCS子層包括20個虛擬通道，在PMA和PMD子層，根據(jù)不同的實現(xiàn)通道數(shù)會發(fā)生變化，比如100GBASE-R4;在PCS子層，包含20個虛擬通道;在PMA子層為10個;在PMD子層為4個通道。

圖1 100G BASE-R實現(xiàn)

3 40/100G測試

和其他新技術(shù)一樣，如何測試40/100G是一件有挑戰(zhàn)的事情，雖然100G和其他速率接口的重要區(qū)別是在PCS層，但是完整的2~7層測試對100G來說同樣重要。100GE和40GE鏈路和交換機、路由器和服務(wù)器直接相連接。所以，真實業(yè)務(wù)的流量性能測試是必不可少的。另外，100G接口也必須能夠和其他低速率的接口一起配合進行測試。在目前階段，根據(jù)IXIA的經(jīng)驗，首要進行的測試點集中在PCS層，主要考慮的測試點包括：

(1)64/66bit同步位鎖定

每個接收側(cè)的虛通道必須根據(jù)控制bits正確識別64/66bit塊，接收側(cè)能夠根據(jù)規(guī)范對相應(yīng)的bit位進行鎖定。為了評估和標(biāo)準(zhǔn)的一致性，各種bit位在標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定下必須由測試儀表產(chǎn)生，這樣被測試的接收端口就可以根據(jù)需要加入錯誤的同步位bits或者錯序檢測，并可以得到監(jiān)測和分析，在測試過程中，可以對錯誤的同步bits位實時計數(shù)與統(tǒng)計。

(2)虛通道對齊標(biāo)示鎖定

每一個虛通道必須正確鎖定對齊標(biāo)示，這和用于64/66bit同步位鎖定的技術(shù)類似。但是除了基本的對齊標(biāo)示鎖定之外，還要對一些限制條件進行驗證。比如，如果標(biāo)準(zhǔn)要求經(jīng)過n個連續(xù)的非錯誤對齊標(biāo)示鎖定，那么測試必須保證對任意對齊標(biāo)示位進行鎖定。相反，如果虛通道鎖定經(jīng)過m個連續(xù)的錯誤對齊標(biāo)示位丟失，那么測試必須保證能夠鎖定相應(yīng)的錯誤對齊標(biāo)示。這就要求測試儀表能夠?qū)ο鄳?yīng)的錯誤信息進行計數(shù)與統(tǒng)計。

(3)位偏斜誤差和補償

各種電信號或者光信號的位偏斜都會引起接收側(cè)的虛通道到達的數(shù)據(jù)時間上有所不同，虛通道對齊標(biāo)示用于接收側(cè)的虛通道自己的識別和重新對齊。為了測試位偏斜誤差和補償算法，測試儀表必須能夠在虛通道中產(chǎn)生所需要的或者特定數(shù)量的位偏斜。接收側(cè)的PCS層能夠補償標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的位偏斜。另外，測試儀表也能夠測試準(zhǔn)確的位偏斜容忍度并實時顯示。

(4)發(fā)送側(cè)流量到接收側(cè)的虛通道隨機映射

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的定義，在發(fā)送側(cè)，數(shù)據(jù)在特定虛通道的數(shù)據(jù)傳輸可以映射到接收側(cè)任意的光纖線路上，紅色的線標(biāo)示了數(shù)據(jù)可能傳送的路徑。虛通道的數(shù)量不需要和實際物理通道的數(shù)量一樣，但一定要保證特定虛通道上發(fā)送的數(shù)據(jù)能夠在接收側(cè)正確匯聚到一起，這就要求接收端口能夠在100G速率下重新組合與排序任意虛通道的映射。測試儀表能夠仿真不同的虛通道組合場景對該特性進行測試。

4 Sprient testCenter 40/100G測試系統(tǒng)

Spirent TestCenterHyperMetrics 40/100G以太網(wǎng)模塊為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商和服務(wù)商提供了集成OSI L1~L7 的測試解決方案。HyperMetrics 40/100G以太網(wǎng)模塊可應(yīng)用于以下目的：

(1)服務(wù)商和IP系統(tǒng)廠商可利用線速率轉(zhuǎn)發(fā)性能分析，驗證路由和MPLS服務(wù)是否能夠擴展到100G以太網(wǎng)核心和邊緣接口上。

(2)數(shù)據(jù)中心交換機廠商可利用納秒級精度的時延測量能力，對用于互聯(lián)服務(wù)器和存儲系統(tǒng)的新型40G以太網(wǎng)交換結(jié)構(gòu)進行基準(zhǔn)測試。

(3)光傳輸廠商可以生成并分析OTN,OTU-3 40G和OTU-4 100G傳輸網(wǎng)絡(luò)中客戶端接口上的線速率流量，測量第2~3層性能和第1層PRBS和通道偏差。

(4)服務(wù)商可以測試所有上述對象并測量有狀態(tài)HTTP/FTP應(yīng)用，VoIP和具備Video MOS等質(zhì)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的視頻的用戶體驗質(zhì)量(QoE)。

Spirent TestCenter 40/100G測試模塊提供以下測試能力：

(1)第1層通道偏差(Layer 1 Lane Skew)和PRBS測試。

(2)線速率第2層、以太網(wǎng)和MPLS轉(zhuǎn)發(fā)性能基準(zhǔn)測試。

(3)最大規(guī)模路由和MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)仿真。

(4)線速率第3層IP流量生成和分析。

(5)高性能有狀態(tài)HTTP,FTP及VoIP流量生成和分析。

(6)利用思博倫拓撲結(jié)構(gòu)仿真(Spirent Topology EmulATION)在MPLS和IP路由上測量MPEG-2和H.264等實時視頻流的視頻體驗質(zhì)量。

Spirent TestCenter 40/100G測試模塊集成了Spirent TestCenter 優(yōu)秀的架構(gòu)，包括HyperMetrics多核處理，NoCodeTM Automation,Intelligent ResultsTM和基于專利技術(shù)的Spirent Topology EmulaTIon等。在此基礎(chǔ)上，提供了業(yè)界領(lǐng)先的40G/100G測試功能，包括：單端口40/100G以太網(wǎng)模塊(每個機箱最多支持6個端口，每個機架最多支持30個端口)，支持現(xiàn)有的9U機架式機框和2U 便攜式HS機框。CFP MSA光接口，支持可訪問CFP光口的MDIO寄存器。高性能HyperMetrics多核處理，保證高性能的L2-L7測試。支持內(nèi)部或外部時鐘，可調(diào)節(jié)PPM .PMA PRBS 測試模式生成和探測。每個通道的PCVS Skew注入和測量。PCS lane Swapping和交換探測。PCS通道校準(zhǔn)驗證。每端口多Stream線速流量生成和分析，集成了Spirent TestCenter 所有的統(tǒng)計量。5ns測量時戳精度，保證40G和100G線速下的準(zhǔn)確測量。并通過特有的專利技術(shù)，保證不同Spirent TestCenter 機箱之間的精確同步，確保多機框級聯(lián)測試的穩(wěn)定性。支持的第2層協(xié)議包括802.3,Ethernet II,802.1Q,802.1ad,802.1ah,802.1Qay,FCoE,PPP.支持的交換，路由，MPLS和城域以太網(wǎng)協(xié)議包括所有主要的 IPv4和IPv6單播和組播路由協(xié)議，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?yún)f(xié)議包括AN CP,PPPoE,DH CP,L2TP,IGMPv1/v2/v3,MLDv1/v2等。支持的數(shù)據(jù)中心測試方案中包括DCE/CEE測試，F(xiàn)CoE,FIP.L4~L7真實應(yīng)用層協(xié)議包括 HTTP,SIP,FTP和視頻協(xié)議。

5 優(yōu)勢

(1)更低的總體擁有成本：這種單一模塊可提供40/100G以太網(wǎng)第1~7層測試能力，而現(xiàn)有的Spirent TestCenter機箱均可為其提供支持，其價格低于10個10G以太網(wǎng)測試端口且使用同樣簡單易用的用戶界面。

(2)高性能的多核架構(gòu)：高性能的多核架構(gòu)，配置超出最接近的業(yè)界其他產(chǎn)品接近20倍性能，尤其適合于核心路由設(shè)備、高性能疊加測試。

(3)業(yè)界專業(yè)能力：在十多年前，思博倫發(fā)布了業(yè)界第一種以太網(wǎng)測試解決方案，后來又提供了業(yè)界第1種千兆和萬兆測試模塊，并于2009年被 Frost & Sullivan評為"全球以太網(wǎng)測試市場的領(lǐng)導(dǎo)者".通過利用思博倫的專業(yè)能力并運行全面的測試集，您可以全面地了解實施項目的性能。

(4)Spirent TestCenter架構(gòu)：這一全新的模塊繼承了Spirent TestCenter解決方案的所有優(yōu)勢，其中包括HyperMetrics多核心處理，NoCodeTM Automation,Intelligent ResultsTM和Spirent Topology Emulation.

zhangcun