幀中繼測試技術(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，詳細介紹了應(yīng)用TTC 2230對幀中繼網(wǎng)絡(luò)進行連接測試、路由測試、承載測試、在線檢測等方案。對每種測試方案的描述、測試框圖以及測試要點都進行了明確說明。

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）、交換型多兆比特數(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)，但隨著時間的推移，幀中繼技術(shù)才顯示出它強大的生命力。因為，首先幀中繼技術(shù)的接入技術(shù)比較成熟，實現(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，實現(xiàn)起來比較困難。其次，ATM設(shè)備與幀中繼設(shè)備相比，價格昂貴，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，幀中繼交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也在逐步改變，業(yè)務(wù)性能進一步完善，并向ATM過渡。目前市場上的幀中繼交換產(chǎn)品大致有三類：a）改裝型X25分組交換機。b）以全新的幀中繼結(jié)構(gòu)設(shè)計為基礎(chǔ)的新型交換機。c）采用信元中繼、ATM技術(shù)、支持幀中繼接口的ATM交換機。

a）型交換機在幀中繼發(fā)展初期比較普遍。主要是通過改裝X25交換機、增加軟件使交換機具有接收和發(fā)送幀中繼的能力，但仍然保留分組層的一些功能，時延較大。b）型是專門設(shè)計的設(shè)備，具備幀中繼的全部必備功能。c）型是最新型的交換機，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)點機，幀中繼節(jié)點機的中繼口為ATM接口，交換機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)分同一通路上多個數(shù)據(jù)鏈路連接，以便實現(xiàn)幀的復(fù)用/分路。地址字段的長度為2個～4個字節(jié)。

1）地址字段擴展比特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，可考慮丟棄，以便網(wǎng)絡(luò)進行帶寬管理。

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”表示最后個字節(jié)包含DLCE信息。

7）數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識符（DLCI）：它用來標(biāo)識用戶網(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字節(jié)，幀中繼信息字節(jié)最大默契長度為262個字節(jié)。

1.2.4　幀校驗序列字段（FCS）

幀校驗序列字段FCS是一個16比特的序列。它具有很強的檢錯能力，它能檢測出在任何位置上的3個以內(nèi)的錯誤、所有的奇數(shù)個錯誤、16個比特之內(nèi)的連續(xù)錯誤以及大部分的大量突發(fā)錯誤。

1.3　幀中繼的帶寬管理

現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信有兩個顯著特點：一個是信息的突發(fā)性，另一個是按需分配帶寬。之所以幀中繼技術(shù)有它強大的生命力，是因為幀中繼實現(xiàn)了帶寬資源的動態(tài)分配。幀中繼網(wǎng)絡(luò)通過為用戶分配帶寬控制參數(shù)，對每條虛電路上傳送的用戶信息進行監(jiān)視和控制，實施帶寬管理，以合理地利用帶寬資源。

幀中繼網(wǎng)絡(luò)為每個幀中繼用戶分配3個帶寬控制參數(shù)：Bc、Be和承諾信息速率（CIR）。同時，每隔Tc時間間隔對虛電路上的數(shù)據(jù)流量進行監(jiān)視和控制。Tc值是通過計算得到的，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時間間隔內(nèi)傳送的超過Bc的數(shù)據(jù)量。

網(wǎng)絡(luò)對每條虛電路進行帶寬控制，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，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，若網(wǎng)絡(luò)未發(fā)生嚴(yán)重擁塞，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，將超過范圍的幀丟棄。 

2、TTC 2230的幀中繼測試應(yīng)用

2.1　連接測試

2.1.1　傳輸測試

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

2）測試框圖如圖1所示。

圖1　傳輸鏈路BERT測試框圖

3）測試要點：測試15m應(yīng)無誤碼出現(xiàn)。

2.1.2　本地連接性測試

1）描述：在完成傳輸測試之后，檢驗幀中繼用戶設(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。對于TTC2230來說可以把它的鏈路管理設(shè)成AUTO，讓它自動匹配。

2）測試框圖如圖2所示。

圖2　本地連接性測試框圖

3）測試要點：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)幀中繼交換機的參數(shù)設(shè)置合適的輪詢時間，一旦鏈路管理被激活，說明被測鏈路生效。

2.2　路由測試

1）描述：此項測試用于驗證兩個用戶在幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的一個特定PVC上的連接可靠性。其測試方法是：用一臺TTC2230通過一個指定的DLCI發(fā)送一些幀通過幀中繼網(wǎng)絡(luò)，用另一臺TTC2230對每個待測的PVC電路進行測試。如果只有一臺測試儀表時，也可以讓網(wǎng)管對待測的PVC電路做環(huán)回測試。

2）測試框圖如圖3、圖4所示。

圖3　端對端的路由測試框圖

圖4　PVC電路環(huán)回測試框圖

3）測試要點：在此項測試中如接入電路或幀中繼網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部出現(xiàn)故障，需要兩臺測試儀進行端對端的路由測試。

在對待測PVC電路做環(huán)回時，應(yīng)將接入電路的鏈路管理設(shè)成NONE，否則幀中繼交換機會期待來自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，能對網(wǎng)絡(luò)的承載能力進行測試。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。通過對待測PVC的測試，可以觀察網(wǎng)絡(luò)如何響應(yīng)各種類型的業(yè)務(wù)。

2）測試框圖：同2.2測試圖。

3）測試要點

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

用一臺TTC2230以速率等于CIR的FIXED速率發(fā)送幀，在遠端的TTC2230上測試丟幀（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），測試網(wǎng)絡(luò)在CIR速率上每秒鐘內(nèi)疏導(dǎo)大量（可能會對交換機緩沖器構(gòu)成威脅）的長幀，而不出現(xiàn)棄幀的能力；發(fā)送隨機長度的幀（需要將幀長MIN設(shè)為100octers，MAX設(shè)為1000octers），測試網(wǎng)絡(luò)疏導(dǎo)可變長度幀的能力。

對于上述任何測試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試。目的：測試網(wǎng)絡(luò)對DE比特的響應(yīng)及：FECN和BECN的設(shè)置是否正確。

用一臺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），然后加大發(fā)送速率，在遠端的TTC2230上應(yīng)出現(xiàn)DE計數(shù)和FECN幀計數(shù)。同時，遠端的TTC2230會將幀返回近端的TTC2230，近端的TTC2230將開始BECN幀計數(shù)，兩臺測試儀表同時出現(xiàn)LOST幀計數(shù)。降低近端TTC2230的發(fā)送速率使其低于CIR，遠端TTC2230上的FECN幀計數(shù)停止，隨即近端TTC2230的BECN。幀計數(shù)也停止，同時兩臺TTC2230上的DE計數(shù)和LOST幀計數(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“突發(fā)”數(shù)據(jù)的反應(yīng)。

通過測試LOST幀來測試網(wǎng)絡(luò)對突發(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

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)測點。

2）測試框圖如圖5所示。

圖5　幀中繼網(wǎng)在線監(jiān)測測試框圖

3）測試要點：TTC2230有專門用于在線監(jiān)測的Y型測試電纜，能隔離Tx數(shù)據(jù)和Rx時鐘端子，所以請不要使用其他類型的測試電纜。