一、新一輪寬帶提速技術(shù)概述

2015年5月國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布” 關(guān)于加快高速寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)提速降費(fèi)的指導(dǎo)意見”, 中國(guó)寬帶網(wǎng)絡(luò)面臨著新一輪的提速和降價(jià)。 由于前期多年網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)大有成就， 所以這一輪的寬帶提速和降價(jià)，起點(diǎn)比較高，面臨技術(shù)的更新?lián)Q代，同時(shí)降成本的壓力也比較大。此次寬帶提速在技術(shù)演進(jìn)上有下列特點(diǎn)：

圖1 寬帶接入網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)熱點(diǎn)

·局端設(shè)備大擴(kuò)容： 由于xGPON， G.Fast等新的接入線路技術(shù)的部署，OLT，DSLAM等設(shè)備的交換容量大幅提升，并促使局端設(shè)備的上聯(lián)端口進(jìn)行速率升級(jí)，傳統(tǒng)的OLT 上聯(lián)以千兆和10G為主，NGPON OLT的上聯(lián)接口以高密度10G為主， 40G和100G 上聯(lián)以太網(wǎng)接口，也已經(jīng)進(jìn)入研發(fā)周期。由于OLT廠商多是業(yè)界領(lǐng)先的設(shè)備商，企業(yè)還有核心路由器，核心交換機(jī)等產(chǎn)品線，所以O(shè)LT 上40G和100G接口只是時(shí)間和市場(chǎng)問(wèn)題。

·多種接入線路技術(shù)同時(shí)演進(jìn)：接入線路正在進(jìn)行一輪大的技術(shù)升級(jí)，這里包括PON從GPON到xGPON升級(jí)， xDSL線路通過(guò)G.Fast 達(dá)到近千兆帶寬，無(wú)線接入上，移動(dòng)通訊從3G逐漸進(jìn)入4G建設(shè)周期， WIFI 接入在近兩年內(nèi)，也會(huì)從802.11n逐步過(guò)度到802.11ac

·用戶端設(shè)備(MDU，SFU，HGU等) 端口密度增加，交換容量從典型的～2Gbps 向～10Gbps交換容量遞進(jìn)，在終端市場(chǎng)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

二、寬帶接入性能測(cè)試面臨的挑戰(zhàn)

性能是當(dāng)前寬帶接入網(wǎng)絡(luò)最重要的關(guān)注點(diǎn)。要保證好的性能，需要良好的測(cè)試。 在局端設(shè)備廠商和終端設(shè)備廠商來(lái)說(shuō)，面臨的測(cè)試挑戰(zhàn)不盡相同。

局端設(shè)備

對(duì)于局端設(shè)備來(lái)說(shuō)，多年來(lái)已經(jīng)建立了成熟的測(cè)試床，并且開發(fā)了成熟的測(cè)試規(guī)范，目前面臨的挑戰(zhàn)主要是：

·當(dāng)設(shè)備的端口密度和交換容量成倍增加時(shí)候，在原有基礎(chǔ)上，如何建立有效的更大規(guī)模測(cè)試床，測(cè)試出大容量設(shè)備的可能故障點(diǎn)，提高測(cè)試方法的有效性，既能測(cè)試出大容量設(shè)備的性能和協(xié)議容量極限， 又不降低測(cè)試的效率。

·建立新的以太網(wǎng)接口硬件和設(shè)備的測(cè)試能力，比如高密度10G，40G和100G以太網(wǎng)。

·隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，寬帶接入設(shè)備上承載的應(yīng)用類型變化也很快，面臨的安全威脅也更大，所以需要局端設(shè)備根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)的流量模型和安全狀況，進(jìn)行有效的應(yīng)用層測(cè)試和安全性測(cè)試，從用戶體驗(yàn)和系統(tǒng)安全角度去評(píng)估系統(tǒng)。

·在增加測(cè)試床投資同時(shí)，如何有效的控制測(cè)試成本。

用戶端設(shè)備

寬帶提速對(duì)MDU，SFU，HGU(家庭網(wǎng)關(guān))來(lái)說(shuō)是一次量級(jí)的提升，設(shè)備廠商面臨的挑戰(zhàn)有：

·建立具備10Gbps能力的測(cè)試床。傳統(tǒng)的用戶端設(shè)備以10/100/1000Mbps 為主。業(yè)界新的MDU交換容量正在達(dá)到和超過(guò)10Gbps， 在上聯(lián)側(cè)完全超過(guò)1Gbps 帶寬。

·WIFI接入越來(lái)越普遍，需要在WIFI接口上建立和固定接口以太網(wǎng)一致的測(cè)試系統(tǒng)。

·用戶端設(shè)備性能對(duì)應(yīng)用層業(yè)務(wù)質(zhì)量影響，對(duì)于局端設(shè)備來(lái)說(shuō)更明顯。而且用戶端設(shè)備通常會(huì)開啟一些應(yīng)用層模塊，比如NAT，ALG等。在10Gbps 級(jí)別交換容量上，需要進(jìn)行有效的應(yīng)用層測(cè)試。

·同樣存在如何控制測(cè)試成本的問(wèn)題。

三、思博倫寬帶測(cè)試解決方案

思博倫通信寬帶網(wǎng)絡(luò)測(cè)試解決方案，從2006年起一直廣泛應(yīng)用于包括中國(guó)電信，中國(guó)聯(lián)通，中國(guó)移動(dòng)和廣電在內(nèi)的整個(gè)寬帶接入網(wǎng)絡(luò)Eco-System的選型測(cè)試，研發(fā)測(cè)試和運(yùn)維測(cè)試中，測(cè)試解決方案非常完善有效。 解決方案包括Spirent Testcenter 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀產(chǎn)品，DLS 線路仿真儀和Attero 網(wǎng)絡(luò)損傷仿真儀。 在硬件上提供從千兆到100G 各種速率的以太網(wǎng)接口， 軟件上支持L2-L7測(cè)試功能。

3.1 Spirent Testcenter 機(jī)框和測(cè)試板卡

Spirent Testcenter 提供SPT-N4U (2槽位)和SPT-N11U(12槽位) 兩種機(jī)框(圖2)，均可以支持滿配高性能千兆到100G各類 測(cè)試板卡。 機(jī)框和板卡主要用于選型測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室研發(fā)測(cè)試。和寬帶接入網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的主要見表1：

圖2 Spirent Testcenter N4U和N11U機(jī)框

這里需要重點(diǎn)介紹一下Spirent Testcenter 10G/1G 雙速率測(cè)試卡。此系列測(cè)試卡支持4口，8口，12口和16 口型號(hào)，具有下列特性：

·每端口支持10G和1G雙速率，用戶可根據(jù)需要把不同端口切換成10G或1G 模式。

·10G 支持單模和多模SFP+ 光模塊和DAC

·1G 支持SFP 光模塊和RJ45 SFP 模塊

·支持L2-L7 測(cè)試

圖3 FX2-10G-S16 16 端口10G/1G 雙速率測(cè)試卡

此板卡每個(gè)端口可當(dāng)作10G或者1G使用， 在接入設(shè)備測(cè)試床中，可根據(jù)用戶需要自行設(shè)置，方便使用，降低測(cè)試床成本，性價(jià)比非常高，是寬帶接入設(shè)備測(cè)試最合適的測(cè)試板卡。

3.2 Spirent Testcenter 盒式機(jī)箱 C1 和 C50

考慮到多種應(yīng)用需求，比如外場(chǎng)測(cè)試，需要儀表便于攜帶；終端設(shè)備測(cè)試，需要較少量的測(cè)試端口。 Spirent Testcenter 提供盒式型號(hào)C1 和C50，詳見表2：

表2 盒式Spirent Testcenter C1 和C50

3.3 Spirent Testcenter 測(cè)試功能

Spirent Testcenter 支持下列和寬帶接入網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的測(cè)試應(yīng)用：

·單播/組播性能測(cè)試和QoS 測(cè)試，支持RFC2544, RFC 2889和RFC 3918 等基準(zhǔn)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。其中RFC 2544 支持上下行鏈路不對(duì)稱的吞吐量，丟包率和時(shí)延測(cè)試，非常匹配寬帶接入網(wǎng)絡(luò)上下行鏈路不對(duì)稱特點(diǎn)。

·接入?yún)f(xié)議測(cè)試(PPPoX,DHCP,IGMP/MLD,L2TP,VLAN，QinQ等)，這里包括協(xié)議功能和協(xié)議容量測(cè)試

·交換測(cè)試 包括生成樹協(xié)議STP,RSTP,PVST,RPVST,MSTP，鏈路聚合協(xié)議LACP等

·路由和MPLS測(cè)試，如RIP，OSPF，ISIS，BGP，PIM-SM,PIM-SSM,LDP,RSVP-TE,各種MPLS VPN等。 在歐美運(yùn)營(yíng)商的應(yīng)用中，有需求把OLT 作為一個(gè)MPLS PE使用，所以路由和MPLS VPN相關(guān)協(xié)議仿真也是寬帶接入網(wǎng)絡(luò)局端設(shè)備的必要測(cè)試內(nèi)容。

·L4-L7 應(yīng)用層測(cè)試(防火墻測(cè)試，IDS/IPS測(cè)試，各種應(yīng)用服務(wù)器測(cè)試,視頻質(zhì)量測(cè)試等)

·安全測(cè)試, 從外網(wǎng)對(duì)設(shè)備帶內(nèi)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)生各種攻擊流量，驗(yàn)證設(shè)備抗攻擊的能力。

3.4 xDSL 性能測(cè)試及一致性測(cè)試

xDSL產(chǎn)品的測(cè)試項(xiàng)目，都會(huì)涉及到線路噪聲模擬和環(huán)路模擬相關(guān)測(cè)試項(xiàng)目，思博倫通信作為業(yè)內(nèi)最為權(quán)威的xDSL線路仿真和噪聲發(fā)生系統(tǒng)，被國(guó)際、國(guó)內(nèi)的主流終端、局端設(shè)備生產(chǎn)商所采用。

由于xDSL根據(jù)不同的國(guó)家和地區(qū)定義了不同的頻譜規(guī)劃，并且在線纜類型方面也存在差異，因此在xDSL測(cè)試中也根據(jù)國(guó)家和地區(qū)不同，定義了不同的測(cè)試環(huán)路和線纜規(guī)格。

圖4 各地區(qū)頻譜規(guī)劃

xDSL測(cè)試通常遵循ITU-T /ETSI/BBF的相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，其中主要的xDSL測(cè)試噪聲文件和環(huán)路的定義都依據(jù)BBF（寬帶論壇）所發(fā)布的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。主要的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)包括:TR-067/TR-100/TR-114 等。 國(guó)標(biāo)測(cè)試YD/T 1996.2 等。思博倫通信提供xDSL測(cè)試的完整測(cè)試系統(tǒng)，包含DLS-5800噪聲發(fā)生器和DLS-V2A/DLS-V2E/DLS-A2PA/DLS-A2PE線路仿真系統(tǒng)，分別對(duì)應(yīng)VDSL/ADSL測(cè)試所對(duì)應(yīng)的ETSI和ANSI環(huán)路規(guī)范要求。圖5 是測(cè)試拓?fù)鋱D：

圖5 xDSL 測(cè)試系統(tǒng)

隨著VDSL2的演進(jìn)，通過(guò)使用300Mhz甚至更高的頻譜，能夠在現(xiàn)有電話線接入方式不變的情況下，在500米接入距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)高達(dá)1Gbps的傳輸速率，這種新的調(diào)制技術(shù)就是G.fast標(biāo)準(zhǔn)。然而更高的頻譜使用范圍也帶來(lái)新的噪聲干擾問(wèn)題，如射頻噪聲、脈沖噪聲，原有xDSL技術(shù)對(duì)于30Mhz以上頻譜的噪聲干擾并不會(huì)產(chǎn)生影響，而G.fast 技術(shù)在30Mhz以上頻段也會(huì)受到干擾，并導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸性能的下降。因此G.fast產(chǎn)品的噪聲測(cè)試較其他DSL技術(shù)來(lái)看顯得更為重要，如果在噪聲干擾下數(shù)據(jù)性能下降的程度與VDSL相近，則運(yùn)營(yíng)商無(wú)需更換原有VDSL系統(tǒng)，因此進(jìn)行全面的噪聲及性能測(cè)試是決定G.fast產(chǎn)品是否能夠替代VDSL系統(tǒng)的關(guān)鍵。

思博倫通信提供的DLS-5900 G.Fast噪聲測(cè)試系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)最高的300Mhz頻率的噪聲注入，產(chǎn)品提供了4個(gè)噪聲通道，能夠獨(dú)立或者同時(shí)輸出所需加載的噪聲。DLS-5900隨機(jī)附帶噪聲編輯軟件，能夠允許用戶制作測(cè)試所需的射頻、脈沖噪聲、高斯白噪聲等噪聲類型。

思博倫通信DLS線路測(cè)試系統(tǒng)，由噪聲發(fā)生器和線路仿真儀兩部分組成，提供xDSL線路仿真，表3 是系統(tǒng)的主要組成和功能。

表3 DLS 系統(tǒng)的主要組成和功能

3.5 網(wǎng)絡(luò)損傷仿真解決方案

Attero是思博倫公司在損傷仿真領(lǐng)域最新的產(chǎn)品，支持雙向100%全線速的流量下的現(xiàn)網(wǎng)損傷模型精確加載仿真?；趙indows平臺(tái)的客戶端軟件可以實(shí)時(shí)配置損傷模型參數(shù)而無(wú)需停止測(cè)試流量，能夠仿真丟包，延時(shí)，包抖動(dòng)，包復(fù)制，包錯(cuò)誤，帶寬限制等網(wǎng)絡(luò)損傷模型。在丟包和時(shí)延分布模型方面，Attero損傷仿真儀除了能夠支持泊松、高斯、伽馬、均勻分布模型外，還可以通過(guò)“自定義”方式，任意設(shè)置丟包序列，因此能夠在時(shí)延和丟包敏感業(yè)務(wù)的測(cè)試方面具有更深入的測(cè)試能力。 在寬帶接入網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中，Attero網(wǎng)絡(luò)損傷儀通過(guò)網(wǎng)絡(luò)仿真，可以輔助Spirent Testcenter 對(duì)寬帶網(wǎng)絡(luò)在各種網(wǎng)絡(luò)條件下的應(yīng)用質(zhì)量和用戶體驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估。 Attero和Spirent TestCenter測(cè)試儀結(jié)合，獲取網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量模型，記錄的時(shí)間精度可達(dá)1ms，最長(zhǎng)記錄一周的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量變化情況可以將記錄的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量模型文件，用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行“播放”從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)質(zhì)量的模擬和還原。

Attero儀表具有廣泛的適用性，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，可以模擬不同接口及網(wǎng)絡(luò)連接環(huán)境下的損傷特性，同時(shí)支持動(dòng)態(tài)的損傷模型加載，以模擬一個(gè)網(wǎng)絡(luò)在不同時(shí)間下的質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化特性。

損傷仿真儀提供兩種產(chǎn)品規(guī)格，分別對(duì)應(yīng)于千兆測(cè)試環(huán)境的Attero和萬(wàn)兆+千兆以太網(wǎng)測(cè)試環(huán)境的Attero-X，兩款測(cè)試儀表的功能比較如下表：

圖6 Attero 網(wǎng)絡(luò)損傷儀

表4 Attero 網(wǎng)絡(luò)損傷仿真儀主要型號(hào)和功能

四、寬帶接入典型測(cè)試場(chǎng)景

4.1 性能和穩(wěn)定性測(cè)試

性能和穩(wěn)定性是寬帶網(wǎng)絡(luò)最基本的要求，主要體現(xiàn)在以下方面或者指標(biāo)上：

·吞吐量和丟包率所代表的轉(zhuǎn)發(fā)能力是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備最基本的要求。

·時(shí)延，抖動(dòng)，亂序： 在互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)+ 時(shí)代， 寬帶接入系統(tǒng)上承載的應(yīng)用業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)質(zhì)量對(duì)這些L2-L3性能指標(biāo)有較高要求。比如股票交易，智能家電等應(yīng)用對(duì)于時(shí)延要求高，而互聯(lián)網(wǎng)視頻，互聯(lián)網(wǎng)音樂(lè)，互聯(lián)網(wǎng)電話等，對(duì)抖動(dòng)和亂序指標(biāo)要求很高。

·流量和協(xié)議捆綁性能: 在寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中，用戶通常通過(guò)PPPoE，DHCP等手段接入網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備會(huì)根據(jù)業(yè)務(wù)配置為流量打上不同的VLAN或者QinQ，進(jìn)行VLAN 1:1 或者n：1轉(zhuǎn)換。 流量都需要經(jīng)過(guò)協(xié)議封裝和解封裝，組播流量需要跨VLAN，跨用戶復(fù)制。協(xié)議平面上的業(yè)務(wù)性能，是寬帶接入網(wǎng)絡(luò)關(guān)注內(nèi)容之一。

·QoS： 每個(gè)用戶的SLA是否可滿足；發(fā)生擁塞時(shí)候，高優(yōu)先級(jí)流量質(zhì)量是否有保證。

·穩(wěn)定性： 大量用戶同時(shí)上線時(shí)候，系統(tǒng)能否保持穩(wěn)定，及時(shí)處理上線要求；大量PPPoE用戶在振蕩時(shí)候，系統(tǒng)能否保持穩(wěn)定。

圖7 寬帶接入網(wǎng)絡(luò)基本測(cè)試床拓?fù)?/strong>