Spirun Communication 40G / 100G测试解决方案

下一代网络以IP为中心，并支持包括数据，语音和视频在内的融合网络. 随着IPTV和P2P服务等视频服务的迅猛发展，带宽要求越来越高. 根据中国电信的估计，未来五年中国干线流量的年增长率仍将高达56％至80％. 随着40G和100G系统的部署，如何进行40G / 100G测试已成为业界关注的焦点. 本文介绍了业界领先的思博伦TestCenter 40G / 100G测试解决方案.

2、40G / 100G概述

IEEE标准定义了一系列40G和100G物理接口. 表1显示了各种接口的介质和距离限制.

表1各种接口的介质和距离限制

40G / 100G链路是通过复用通常分为几个25G通道或10G通道的多个通道（通道）来实现的. 发送方通常将40G / 100G流划分为4或10G并行通道，并在处将并行信道代码流重新组合为40G / 100G流. 与传统的以太网物理接口一样，40G / 100G接口也分为PCS，PMA和PMD子层. PCS子层将编码的数据分配到多个逻辑通道. 这些逻辑通道称为虚拟通道（Virtual Lane）. 该标准未指定如何将逻辑通道逻辑映射到物理通道. 可以在一个物理信道上承载一个或多个虚拟信道，并且可以进行信道切换. 图1显示了100G接口可能的通道映射关系，其中括号中的值表示子层的传入和传出通道数. PCS子层包括20个虚拟通道. 在PMA和PMD子层中，通道数将根据不同的实现而变化，例如100GBASE-R4；在PCS子层中，它包含20个虚拟通道；在PMA子层中为10； PMD子层中有4个通道.

图1 100G BASE-R实现

3、40G / 100G测试

尽管40G / 100G以太网仍然是“更快”的以太网，但它在许多方面改变了传统以太网的特性，给测试带来了挑战.

（1）L2〜L7层

对于高级应用程序，40G / 100G接口要求设备中的组件能够在更短的时间内完成工作. 例如，路由器需要剥离传入数据包的低级协议标头，将其排队，执行路由表查询，然后将其转发到相应的出口队列. 在此过程中，还完成了分类，监督，优先级调度和整形. 此外，路由器还需要完成路由信息更新，创建组播路由树，MPLS标签信息交换，统计信息，警报，日志，防火墙和安全功能. 具有100G接口的路由器需要以当前速度的10倍执行上述功能. 在上述功能中100g测试仪表，理想情况下，应该不会出现诸如丢包，过度抖动和乱序之类的性能问题.

要测试40G / 100G系统，首先，我们必须以线速验证转发性能，然后需要验证功能，性能，可伸缩性以及负载下的数据和协议平面集成测试. 此外，需要从用户体验的角度评估系统所承载的真实服务的质量.

（2）物理层

物理层测试中最关键的问题是消除误码. 在不同的子层中，有不同的测试点.

●取决于物理介质（PMD）

PMD层测试需要一些硬件测试工具，例如示波器.

●物理介质附件（PMA）

PMA层测试要求测试仪器发送各种位模式，例如伪随机代码序列（PRBS），以检测系统后的错误，例如位错误率，模式同步问题等. 回送测试也是PMA层测试的重要组成部分.

●物理编码子层（PCS）

PCS层测试主要集中在通道交换和通道倾斜测试上. 测试系统验证被测设备是否可以检测到信道交换并通过交换信道进行补偿. 在偏差测试中，测试系统会在发送端口产生一定的偏差，在接收端口会计算出被测试系统补偿后的偏差值. IEEE定义了可以补偿的偏差范围. 偏差测试是为了验证系统是否可以在此范围内支持补偿，或者测试系统与标准的匹配程度.

（3）测试系统本身的挑战

在40G / 100G系统性能测试中，除了比特率的变化外，性能测量指标没有太大变化，如丢包率，时延，抖动，有序/无序等指标. 现有的测试系统能否在40G / 100G性能下继续提供准确的统计信息. 测试仪器的时钟测量精度在这里起着关键作用.

为了测试诸如延迟，抖动和帧序列之类的信息，测试仪器会在发送的每个数据帧中插入一个签名字段（Signature）100g测试仪表，其中包含诸如时间戳和序列号之类的信息. 当测试仪器的接收端口接收到数据帧时，它将在签名字段中提取发送时间戳，然后将其与接收时间进行比较以计算延迟，抖动和其他指标. 在40G / 100G测试中，它可以准确地提供诸如延迟和抖动之类的指标，并且测量精度至关重要.

传统测试仪器主要用于测试10G及以下的系统，典型测量精度为20ns. 但是对于40G / 100G系统，20ns的测量精度是不够的. 要传输64字节的以太网帧，需要路上传输672位. 计算公式为: （64字节+ 8字节前导+ 12字节帧间隔）×8 = 672位. 在10G线上传输64字节数据帧需要67.2 ns. 20 ns的测量精度已足够，并且可以为每个发送的帧标识唯一的发送时间戳.

对于40G线路，传输64字节以太网帧需要16.8ns的时间. 时钟刻度线中间可能会出现两个帧. 在这种情况下，延迟和抖动测量是不准确的.

在100G线路上，此问题更为突出. 在100G线路上，传输64字节以太网帧仅需6.72 ns. 每个时间戳时钟滴答包含3帧. 在这种情况下，测试仪器无法准确识别每个帧的传输. 时间. 提供这些关键统计信息要求测试仪器的测量精度小于上传输64字节帧的时间.

在多机箱测试或远程测试中，机箱之间的时钟必须准确同步.

4，Sprient Testcenter 40G / 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提供商提供了集成的OSI L1-L7测试解决方案. HyperMetrics 40 / 100G以太网模块可以用于以下目的:

服务提供商和IP系统制造商可以使用线速转发性能分析来验证路由和MPLS服务是否可以扩展到100G以太网核心和边缘接口. 数据中心交换机制造商可以使用具有纳秒级精度的延迟测量功能来基准测试用于互连服务器和存储系统的新型40G以太网交换结构. 光传输供应商可以在OTN，OTU-3 40G和OTU-4 100G传输网络中的客户端接口上生成和分析线速流量，并测量2到3层性能以及1层PRBS和信道偏差. 服务提供商可以测试上述所有对象，并使用质量统计数据（例如Video MOS）来测量有状态HTTP / FTP应用程序，VoIP和视频的用户体验质量（QoE）.

Spirent Testcenter 40G / 100G测试模块提供以下测试功能:

第1层偏斜和PRBS测试. 线速第2层，以太网和MPLS转发性能基准测试. 最的路由和MPLS VPN网络仿真. 线速第3层IP流量生成和分析. 高性能的有状态HTTP，FTP和VoIP流量生成和分析. 使用Spirent拓扑仿真来测量MPLS和IP路由上的实时视频流（例如MPEG-2和H.264）的视频体验质量.

思博伦Testcenter 40G / 100G测试模块集成了思博伦Testcenter的卓越架构，包括HyperMetrics多核处理，NoCodeTM Automation，Intelligent ResultsTM和基于专利技术的思博伦拓扑仿真. 在此基础上，它提供了业界领先的40G / 100G测试功能，包括:

5结论

Spirent Testcenter 40G / 100G测试解决方案提供全面的测试功能和准确的测试结果，可帮助客户缩短40G / 100G系统的开发周期，降低成本并迅速将产品推向市场.

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