幀中繼測(cè)試技術(shù)

摘要　簡單分析了幀中繼技術(shù)在我國的現(xiàn)狀，介紹了幀中繼網(wǎng)、幀中繼的幀格式以及幀中繼的帶寬管理等基本概念。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了應(yīng)用TTC 2230對(duì)幀中繼網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接測(cè)試、路由測(cè)試、承載測(cè)試、在線檢測(cè)等方案。對(duì)每種測(cè)試方案的描述、測(cè)試框圖以及測(cè)試要點(diǎn)都進(jìn)行了明確說明。

當(dāng)前主要的數(shù)據(jù)通信技術(shù)都基于分組交換技術(shù)，如分組交換、幀中繼（FR）、交換型多兆比特?cái)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)（SMDS）、異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）。起先我國不愿意發(fā)展“已落后”的幀中繼技術(shù)，而是大力發(fā)展ATM技術(shù)，但隨著時(shí)間的推移，幀中繼技術(shù)才顯示出它強(qiáng)大的生命力。因?yàn)�，首先幀中繼技術(shù)的接入技術(shù)比較成熟，實(shí)現(xiàn)較為簡單，適于滿足64kbit/s～2Mbit/s速率范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。而ATM的接入技術(shù)較為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來比較困難。其次，ATM設(shè)備與幀中繼設(shè)備相比，價(jià)格昂貴，普通用戶難以接受。所以，幀中繼與ATM相輔相成，成為用戶接入ATM的最佳機(jī)制。

1、幀中繼技術(shù)

1.1　幀中繼網(wǎng)

隨著幀中繼技術(shù)、信元中繼和ATM技術(shù)的發(fā)展，幀中繼交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也在逐步改變，業(yè)務(wù)性能進(jìn)一步完善，并向ATM過渡。目前市場(chǎng)上的幀中繼交換產(chǎn)品大致有三類：a）改裝型X25分組交換機(jī)。b）以全新的幀中繼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的新型交換機(jī)。c）采用信元中繼、ATM技術(shù)、支持幀中繼接口的ATM交換機(jī)。

a）型交換機(jī)在幀中繼發(fā)展初期比較普遍。主要是通過改裝X25交換機(jī)、增加軟件使交換機(jī)具有接收和發(fā)送幀中繼的能力，但仍然保留分組層的一些功能，時(shí)延較大。b）型是專門設(shè)計(jì)的設(shè)備，具備幀中繼的全部必備功能。c）型是最新型的交換機(jī)，采用信元中繼或ATM交換、具有幀中繼接口和ATM接口，內(nèi)部完成FR和ATM之間的互通。在以ATM為骨干的網(wǎng)絡(luò)中，起著用戶接入的作用。

目前我國幀中繼網(wǎng)所采用的幀中繼交換機(jī)一般都采用了ATM技術(shù)，即用戶終端設(shè)備采用幀中繼接口來接入幀中繼節(jié)點(diǎn)機(jī)，幀中繼節(jié)點(diǎn)機(jī)的中繼口為ATM接口，交換機(jī)將以幀為單位的用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ATM信元在網(wǎng)上傳送，在終端側(cè)再將信元變換為幀中繼的幀格式傳送給用戶。

1.2　幀中繼的幀格式

幀中繼的幀格式見表1。

表1　幀中繼的幀格式

1.2.1　標(biāo)志字段（F）

它是一個(gè)特殊的八比特組01111110，作用是標(biāo)志一幀的開始和結(jié)束。

1.2.2　地址字段（Address）

地址字段的主要用途是區(qū)分同一通路上多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路連接，以便實(shí)現(xiàn)幀的復(fù)用/分路。地址字段的長度為2個(gè)～4個(gè)字節(jié)。

1）地址字段擴(kuò)展比特EA：EA=0表示下一字節(jié)仍是地址字段，EA=1表示本字節(jié)是地址字段的最終字節(jié)。

2）命令/響應(yīng)比特（C/R）：不使用。在數(shù)據(jù)鏈路層幀方式接入?yún)f(xié)議（LAPF）中作為標(biāo)識(shí)該幀是命令幀還是響應(yīng)幀。

3）可丟失指示比特（DE）：DE置“1”說明當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，可考慮丟棄，以便網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行帶寬管理。

4）前向顯式擁塞通知（FECN）：該比特由發(fā)生擁塞的網(wǎng)絡(luò)來設(shè)置，用于通知用戶啟動(dòng)擁塞避免程序，它說明與載有FECN批示的幀同方向的信息量情況。

5）后向顯式擁塞通知（BECN）：該比特由發(fā)生擁塞的網(wǎng)絡(luò)來設(shè)置，用于通知用戶啟動(dòng)擁塞避免程序，它說明與載有BECN指示的幀反方向上的信息量情況。

6）DLCI擴(kuò)展/DL-CORE控制控制指示比特（D/C）：D/C比特置“1”表示最后一個(gè)字節(jié)包含數(shù)據(jù)鏈路核心協(xié)議（DL-CORE）控制信息；D/C比特置“0”表示最后個(gè)字節(jié)包含DLCE信息。

7）數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符（DLCI）：它用來標(biāo)識(shí)用戶網(wǎng)絡(luò)接口或網(wǎng)絡(luò)接口上承載通路連接。

1.2.3　信息字段（Information）

信息字段包含的是用戶數(shù)據(jù)，可以是任意的比特序列，它的長度必須是整個(gè)字節(jié)，幀中繼信息字節(jié)最大默契長度為262個(gè)字節(jié)。

1.2.4　幀校驗(yàn)序列字段（FCS）

幀校驗(yàn)序列字段FCS是一個(gè)16比特的序列。它具有很強(qiáng)的檢錯(cuò)能力，它能檢測(cè)出在任何位置上的3個(gè)以內(nèi)的錯(cuò)誤、所有的奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤、16個(gè)比特之內(nèi)的連續(xù)錯(cuò)誤以及大部分的大量突發(fā)錯(cuò)誤。

1.3　幀中繼的帶寬管理

現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：一個(gè)是信息的突發(fā)性，另一個(gè)是按需分配帶寬。之所以幀中繼技術(shù)有它強(qiáng)大的生命力，是因?yàn)閹�中繼實(shí)現(xiàn)了帶寬資源的動(dòng)態(tài)分配。幀中繼網(wǎng)絡(luò)通過為用戶分配帶寬控制參數(shù)，對(duì)每條虛電路上傳送的用戶信息進(jìn)行監(jiān)視和控制，實(shí)施帶寬管理，以合理地利用帶寬資源。

幀中繼網(wǎng)絡(luò)為每個(gè)幀中繼用戶分配3個(gè)帶寬控制參數(shù)：Bc、Be和承諾信息速率（CIR）。同時(shí)，每隔Tc時(shí)間間隔對(duì)虛電路上的數(shù)據(jù)流量進(jìn)行監(jiān)視和控制。Tc值是通過計(jì)算得到的，Tc=Bc/CIR。

CIR是網(wǎng)絡(luò)與用戶約定的用戶信息傳送速率。如果用戶以小于等于CIR的速率傳送信息，正常情況下，應(yīng)保證這部分信息的傳送。Bc是網(wǎng)絡(luò)允許用戶在Tc時(shí)間間隔內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)量。Be是網(wǎng)絡(luò)允許用戶在Tc時(shí)間間隔內(nèi)傳送的超過Bc的數(shù)據(jù)量。

網(wǎng)絡(luò)對(duì)每條虛電路進(jìn)行帶寬控制，并采用如下策略，在Tc內(nèi)：

a）當(dāng)用戶數(shù)據(jù)傳送量≤Bc時(shí)，繼續(xù)傳送這范圍的幀。

b）當(dāng)用戶數(shù)據(jù)傳送量>Bc，但≤Bc+Be時(shí)，若網(wǎng)絡(luò)未發(fā)生嚴(yán)重?fù)砣�，則將Be范圍內(nèi)傳送的幀的DE比特置“1”后繼續(xù)傳送，否則將這些幀丟棄。

c）當(dāng)在Tc內(nèi)用戶數(shù)據(jù)傳送量>Bc+Be時(shí)，將超過范圍的幀丟棄。 

2、TTC 2230的幀中繼測(cè)試應(yīng)用

2.1　連接測(cè)試

2.1.1　傳輸測(cè)試

1）描述：當(dāng)開通一條新的幀中繼接入電路時(shí)，必須對(duì)用戶設(shè)備（CPE）與幀中繼交換機(jī)間的傳輸鏈路進(jìn)行BERT測(cè)試，無差錯(cuò)的鏈路是保證幀中繼最佳性能的關(guān)鍵條件。

2）測(cè)試框圖如圖1所示。

圖1　傳輸鏈路BERT測(cè)試框圖

3）測(cè)試要點(diǎn)：測(cè)試15m應(yīng)無誤碼出現(xiàn)。

2.1.2　本地連接性測(cè)試

1）描述：在完成傳輸測(cè)試之后，檢驗(yàn)幀中繼用戶設(shè)備與幀中繼網(wǎng)絡(luò)之間的鏈路管理是否正常。為了使鏈路管理正常，幀中繼用戶設(shè)備的鏈路管理規(guī)程應(yīng)與幀中繼網(wǎng)絡(luò)配置相同。如果未能正確配置，所設(shè)PVC鏈路將無法激活。

主要鏈路管理規(guī)程有：ANSI T1.617 Annex D、Q.933 Annex A、LMI。對(duì)于TTC2230來說可以把它的鏈路管理設(shè)成AUTO，讓它自動(dòng)匹配。

2）測(cè)試框圖如圖2所示。

圖2　本地連接性測(cè)試框圖

3）測(cè)試要點(diǎn)：將TTC2230的鏈路管理規(guī)程設(shè)置成被替代的幀中繼用戶設(shè)備，并根據(jù)幀中繼交換機(jī)的參數(shù)設(shè)置合適的輪詢時(shí)間，一旦鏈路管理被激活，說明被測(cè)鏈路生效。

2.2　路由測(cè)試

1）描述：此項(xiàng)測(cè)試用于驗(yàn)證兩個(gè)用戶在幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)特定PVC上的連接可靠性。其測(cè)試方法是：用一臺(tái)TTC2230通過一個(gè)指定的DLCI發(fā)送一些幀通過幀中繼網(wǎng)絡(luò)，用另一臺(tái)TTC2230對(duì)每個(gè)待測(cè)的PVC電路進(jìn)行測(cè)試。如果只有一臺(tái)測(cè)試儀表時(shí)，也可以讓網(wǎng)管對(duì)待測(cè)的PVC電路做環(huán)回測(cè)試。

2）測(cè)試框圖如圖3、圖4所示。

圖3　端對(duì)端的路由測(cè)試框圖

圖4　PVC電路環(huán)回測(cè)試框圖

3）測(cè)試要點(diǎn)：在此項(xiàng)測(cè)試中如接入電路或幀中繼網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部出現(xiàn)故障，需要兩臺(tái)測(cè)試儀進(jìn)行端對(duì)端的路由測(cè)試。

在對(duì)待測(cè)PVC電路做環(huán)回時(shí)，應(yīng)將接入電路的鏈路管理設(shè)成NONE，否則幀中繼交換機(jī)會(huì)期待來自CPE的“keep alive”（保持激活）幀，使所有的DLCI都無法激活（INACTIVE）。

2.3　承載測(cè)試：

1）描述：TTC2230能夠模擬產(chǎn)生各種類型的幀中繼業(yè)務(wù)流，能對(duì)網(wǎng)絡(luò)的承載能力進(jìn)行測(cè)試。TTC2230既可以以固定（FIXED）速率發(fā)送幀，也能以“突發(fā)”形式發(fā)送幀。通過對(duì)待測(cè)PVC的測(cè)試，可以觀察網(wǎng)絡(luò)如何響應(yīng)各種類型的業(yè)務(wù)。

2）測(cè)試框圖：同2.2測(cè)試圖。

3）測(cè)試要點(diǎn)

a）恒定吞吐量檢驗(yàn)。目的：用戶以CIR傳送業(yè)務(wù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)對(duì)幀長度變化的敏感性。

用一臺(tái)TTC2230以速率等于CIR的FIXED速率發(fā)送幀，在遠(yuǎn)端的TTC2230上測(cè)試丟幀（LOSTFRM）、平均吞吐量（AVG TPVT）、幀速率（FRM DATE）、平均幀長（AVG FRM）結(jié)果。無需調(diào)整TTC2230的FIXED速率，只需按下述方法改變幀長：以高速率發(fā)送短幀（需要將幀長MIN和MAX都設(shè)為20octers），測(cè)試網(wǎng)絡(luò)在CIR速率上每秒鐘內(nèi)疏導(dǎo)大量短幀，而不出現(xiàn)棄幀的能力；以低速率發(fā)送長幀（需要將幀長MIN和MAX都設(shè)為1000octers），測(cè)試網(wǎng)絡(luò)在CIR速率上每秒鐘內(nèi)疏導(dǎo)大量（可能會(huì)對(duì)交換機(jī)緩沖器構(gòu)成威脅）的長幀，而不出現(xiàn)棄幀的能力；發(fā)送隨機(jī)長度的幀（需要將幀長MIN設(shè)為100octers，MAX設(shè)為1000octers），測(cè)試網(wǎng)絡(luò)疏導(dǎo)可變長度幀的能力。

對(duì)于上述任何測(cè)試TTC2230都不應(yīng)出現(xiàn)丟幀記錄，平均吞吐量應(yīng)近似維持FIXED速率。

b）丟棄指示和擁塞功能測(cè)試。目的：測(cè)試網(wǎng)絡(luò)對(duì)DE比特的響應(yīng)及：FECN和BECN的設(shè)置是否正確。

用一臺(tái)TTC2230以速率等于CIR的FIXED速率發(fā)送幀，將幀頭的DE比特設(shè)為“1”（低優(yōu)先級(jí)），然后加大發(fā)送速率，在遠(yuǎn)端的TTC2230上應(yīng)出現(xiàn)DE計(jì)數(shù)和FECN幀計(jì)數(shù)。同時(shí)，遠(yuǎn)端的TTC2230會(huì)將幀返回近端的TTC2230，近端的TTC2230將開始BECN幀計(jì)數(shù)，兩臺(tái)測(cè)試儀表同時(shí)出現(xiàn)LOST幀計(jì)數(shù)。降低近端TTC2230的發(fā)送速率使其低于CIR，遠(yuǎn)端TTC2230上的FECN幀計(jì)數(shù)停止，隨即近端TTC2230的BECN。幀計(jì)數(shù)也停止，同時(shí)兩臺(tái)TTC2230上的DE計(jì)數(shù)和LOST幀計(jì)數(shù)也應(yīng)停止。

c）仿真突發(fā)業(yè)務(wù)。目的：用TTC2230的突發(fā)（BURST）模式來仿真類似LAN等的“突發(fā)”業(yè)務(wù)，觀察網(wǎng)絡(luò)對(duì)“突發(fā)”數(shù)據(jù)的反應(yīng)。

通過測(cè)試LOST幀來測(cè)試網(wǎng)絡(luò)對(duì)突發(fā)數(shù)據(jù)的響應(yīng)，以便適當(dāng)?shù)卦O(shè)置網(wǎng)絡(luò)可允許突發(fā)速率參數(shù)。

2.4　在線監(jiān)測(cè)

1）描述：當(dāng)幀中繼業(yè)務(wù)開通后，為了不影響其業(yè)務(wù)傳輸，TTC2230可以用Y型電纜接入監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

2）測(cè)試框圖如圖5所示。

圖5　幀中繼網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)測(cè)試框圖

3）測(cè)試要點(diǎn)：TTC2230有專門用于在線監(jiān)測(cè)的Y型測(cè)試電纜，能隔離Tx數(shù)據(jù)和Rx時(shí)鐘端子，所以請(qǐng)不要使用其他類型的測(cè)試電纜。