《電子技術(shù)應(yīng)用》
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G.SHDSL接口卡多PVC測試技術(shù)
摘要: 高速數(shù)據(jù)用戶線(SHDSL)技術(shù)是ITU-U提出的一種高速對稱的傳輸技術(shù),符合國際電聯(lián)G.991.2推薦標準,又稱G.SHDSL[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及,人們對上網(wǎng)速度的要求越來越高,而基于防火墻的G.SHDSL接口卡目前廣泛應(yīng)用于各大通信運行商。對ADSL接口卡測試技術(shù)已經(jīng)比較成熟,但對G.SHDSL接口卡的測試還在緩慢發(fā)展中,尤其是G.SHDSL接口卡具有高速、多PVC、上下行對稱性的特點,因此對其測試技術(shù)的研究尤為重要。
關(guān)鍵詞: G.SHDSL 接口卡 PVC
Abstract:
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高速數(shù)據(jù)用戶線(SHDSL)技術(shù)是ITU-U提出的一種高速對稱的傳輸技術(shù),符合國際電聯(lián)G.991.2推薦標準,又稱 G.SHDSL[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及,人們對上網(wǎng)速度的要求越來越高,而基于防火墻的G.SHDSL接口卡目前廣泛應(yīng)用于各大通信運行商。對ADSL接口卡測試技術(shù)已經(jīng)比較成熟,但對G.SHDSL接口卡的測試還在緩慢發(fā)展中,尤其是G.SHDSL接口卡具有高速、多PVC、上下行對稱性的特點,因此對其測試技術(shù)的研究尤為重要。

1 G.SHDSL接口卡多PVC技術(shù)簡介

高速數(shù)字用戶線G.SHDSL(G.Single-pair high-speed Digital Subscriber Line)是一種高速對稱的傳輸技術(shù),它利用普通電話線中未使用的高頻段,通過不同的調(diào)制方法,在雙絞銅線上實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。其單線速率可達到5.696 Mb/s。

傳統(tǒng)的XDSL技術(shù)中的虛通道都是單PVC,而此項技術(shù)的一大突破既是實現(xiàn)多PVC(VPI/VCI)虛通道,這樣能使用戶最大限度地合理利用帶寬,且在同一條物理線路上實現(xiàn)承載不同業(yè)務(wù),如語音、視頻、文件傳輸?shù)鹊龋ゲ桓蓴_,達到了資源共享。其中的PVC包含VPI和VCI兩個參數(shù),VPI的范圍是0~255,VCI的范圍是0~65 535(大多數(shù)的DSLAM設(shè)備只支持0~255,因此實驗時在0~255之間測試)[1]。

2 測試設(shè)備及工具介紹

2.1 DSLAM


在DSL應(yīng)用的場景中,ATM信元不能直接在以太網(wǎng)上傳輸,因此其封裝在ATM信元中的數(shù)據(jù)都是承載在Ethernet鏈路上[3]。這時需要將從DSL接口上傳輸?shù)腁TM信元轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)幀,所需的設(shè)備即DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer) 數(shù)字用戶線路接入復(fù)用器,DSLAM是各種DSL系統(tǒng)的局端設(shè)備,屬于最后一公里接入設(shè)備(the last mile),其功能是接納所有的DSL線路,匯聚流量,相當于一個二層交換機。
本文所做的實驗是基于華為的SmartAX MA5600設(shè)備,選擇此設(shè)備主要是因為它具備兩大特點[2]:

(1) 支持多種業(yè)務(wù)接口

它能夠提供ADSL2+和G.SHDSL業(yè)務(wù)板的接入,同時支持任意組合業(yè)務(wù)板,且ADSL2+業(yè)務(wù)板支持32線用戶的接入,G.SHDSL業(yè)務(wù)板支持18線用戶的接入。上行接口支持FE和GE。

(2) 支持互操作特性

MA5600具有MSTP、LACP、Ethernet OAM、以太網(wǎng)接入等功能,且能夠支持各種路由轉(zhuǎn)發(fā)能力完善的IP路由/轉(zhuǎn)發(fā)能力及MPLS特性,同時支持PPPOA轉(zhuǎn)PPPOE,因此滿足了對XDSL接口各種業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求。

2.2 測試工具

本實驗使用測試工具有兩個:一是思博倫通信公司的SmartBits設(shè)備,它能夠提供對G.SHDSL接口的功能測試的業(yè)務(wù)流量,提供的協(xié)議報文豐富,且可以支持多種通信技術(shù)、協(xié)議和接口的相應(yīng)軟件應(yīng)用及腳本的測試。同時設(shè)備具備GE、FE、光纖等多種終端接口。二是思博倫通信公司的Avalanche設(shè)備,它能夠提供對吞吐量和時延性能的精準測試。

3 測試環(huán)境及方法

3.1 測試組網(wǎng)


圖1中Client即所測試設(shè)備(防火墻),Client與DSLAM直接僅靠一條物理鏈路相連,其中多條虛擬鏈路是多條PVC鏈路。而DSLAM和Server端是真實的多條物理鏈路,可以根據(jù)需要調(diào)整。

3.2 測試用例設(shè)計

3.2.1 功能測試用例


此部分對于支持多PVC的G.SHDSL接口卡主要考慮接口卡的正常使用,用例設(shè)計如下:(1)對卡本身激活/去激活測試,包括在鏈路連通狀態(tài)下去激活再激活反復(fù)操作等,查看接口卡是否正常工作且設(shè)備CPU等狀態(tài)是否正常。(2)PVC的自協(xié)商功能測試,此項需對DSLAM設(shè)備配合執(zhí)行,改變本端和對端DSLAM設(shè)備的PVC值,測試設(shè)備G.SHDSL接口卡能否自協(xié)商到PVC值(注意在每次協(xié)商時需通過deactive/active重啟接口卡)。(3)PVC范圍測試,此項包括對符合PVC值的遍歷測試,可以滿配置PVC,且在不同的PVC鏈路上承載不同業(yè)務(wù)(文件下載、業(yè)務(wù)流量、視頻、語音等)。

3.2.2 互操作性測試用例

由于G.SHDSL接口卡在實際應(yīng)用中不是單獨使用的,考慮到與其他特性的兼容性,設(shè)計用例如下:(1)與PPPoE結(jié)合,在現(xiàn)網(wǎng)中都是通過PPPoE撥號上網(wǎng),因此在實驗室中搭建環(huán)境模擬撥號上網(wǎng)。(2)與VPN技術(shù)結(jié)合,考慮到網(wǎng)絡(luò)安全,對鏈路采用IPSec、P2P、GRE等加密技術(shù),查看業(yè)務(wù)是否正常流通。(3)與ADSL鏈路結(jié)合,G.SHDSL具備同其他XDSL鏈路的頻譜兼容性,同一臺測試設(shè)備上連同ADSL和G.SHDSL鏈路,測試對彼此的業(yè)務(wù)有無影響[4]。

3.2.3 性能測試用例

這里主要考慮兩項重要的性能指標的測試:吞吐量和時延。用到的測試工具即上面所提到的SmartBits測試儀。設(shè)計用例如下:(1)吞吐量:G.SHDSL接口卡上下行速率對稱,可以同時測試。包括1、2、4口接口卡的分別測試,對PVC值的選取可以遵循邊界取值法,再隨機取一個值測試。同時關(guān)注1、2、4口的吞吐量是否是倍數(shù)關(guān)系。(2)時延:此項測試是在吞吐量的范圍內(nèi)進行的,選取吞吐量的20%、40%、60%、80%分別進行測試[2]。測試的前提是無丟包,如果發(fā)現(xiàn)由于某些外界因素而造成的丟包需要重新測試,這樣才能保證測試數(shù)據(jù)的有效性。

3.2.4 異常測試用例

此部分是對G.SHDSL接口卡在壓力下的穩(wěn)定性測試,設(shè)計用例如下:(1)承載大流量的情況下長時間(72 h以上)反復(fù)配置/刪除配置操作,可以借助自動化腳本,隨時抽取檢測鏈路流量是否正常流通,且設(shè)備是否存在內(nèi)存泄漏等;(2)承載大流量的情況下長時間(72 h以上)對接口卡反復(fù)執(zhí)行激活/去激活,包括shutdown/undo shutdown和active/deactive操作;(3)長時間(72 h以上)超出吞吐量范圍打流,測試儀上設(shè)置多條不同流量(包括不同包長、不同協(xié)議流量、分片報文等),觀察設(shè)備是否出現(xiàn)內(nèi)存泄漏、重啟[2]。

4 測試執(zhí)行及有效性分析

4.1 用例執(zhí)行


(1) 接口卡遍歷。對以上用例的執(zhí)行需要在1、2、4口接口卡上分別執(zhí)行,相對來說工作量較大,因此對于PVC值的選取或是PPPoE最大用戶的測量可以借助簡單的自動化腳本實現(xiàn)。但需要DSLAM端配合的用例則只能手動執(zhí)行。
(2) 測試參數(shù)選取。由于接口卡重啟需要大約30~40 s的時間,對執(zhí)行shutdown/undo shutdown和active/deactive操作時要考慮進去。
(3) 注意事項。某些缺陷的暴露是在設(shè)備長期運行情況下產(chǎn)生的,因此對其性能及壓力穩(wěn)定性的測試需要長時間觀察。對設(shè)備接口可以交替變化使用,如GE、FE、5FE等,對上面的測試組網(wǎng)可以靈活變換。對每次測試的組網(wǎng)及條件需要明確,這對缺陷的分析及問題復(fù)現(xiàn)有很大幫助。

4.2 缺陷提交及測試有效性分析

(1) 缺陷發(fā)現(xiàn)的統(tǒng)計
根據(jù)測試過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷按照提示、一般、嚴重和致命的級別提交的問題單統(tǒng)計如圖2所示。



圖2是軟件產(chǎn)品整個測試過程中問題單個數(shù)的統(tǒng)計值,因G.SHDSL是新研發(fā)出來的接口卡,所以出現(xiàn)的致命、嚴重問題單個數(shù)較多。圖3是軟件交付的問題統(tǒng)計。

這里按照缺陷的級別及數(shù)目可以計算出特性問題單的DI值:
DI值=問題單數(shù)目×每個問題單的權(quán)值
其中提示、一般、嚴重和致命問題的權(quán)值分別是0.1、1、4、10。由此可以計算出圖2中的DI值=564.1,圖3中的DI值=19.2。
由上面計算出的DI值可以看出,以上的測試方法對軟件產(chǎn)品質(zhì)量的改進提供了一定的保障。

(2) 測試有效性分析

用例的設(shè)計遍歷到特性的功能、互操作性、性能、壓力、穩(wěn)定性的測試范圍,且實驗室模擬現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境執(zhí)行用例。由Bug提交的DI值可以看出,以上用例的執(zhí)行覆蓋了大部分功能及場景,對開發(fā)人員修改代碼提供了依據(jù),通過不斷修改代碼、反復(fù)測試的過程保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

本文提出了對多PVC的G.SHDSL接口卡測試的具體方法, 由實驗結(jié)果可以看出,這些用例的設(shè)計確實對G.SHDSL接口卡缺陷的發(fā)現(xiàn)提供了保障。當然并不可能發(fā)現(xiàn)全部的問題,測試是一個很靈活的過程,需要測試人員不斷測試、分析等逐步地改進測試方法,這是一個反復(fù)操作、不斷循環(huán)、逐步提高的過程,以達到產(chǎn)品質(zhì)量的提高。

參考文獻
[1] 周瑩瑩,姜珊.G.SHDSL接口卡多PVC的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程,2010,10(34):8451-8456.
[2] 岳妍妍,錢步仁,黃海龍.DDOS防火墻壓力測試方法的研究[J].軟件導(dǎo)刊,2009,8(4):145-147.
[3] 高軍,郭建華,夏霆.淺談HDSL的組成原理及應(yīng)用[J].電信建設(shè),2003(6).
[4] 蘇潔.HDSL接口技術(shù)簡介[J].電子技術(shù),1999(5):32-33.

 

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