Тестирование сетей Ethernet

С момента своего появления как одного из вариантов локальных сетей технология Ethernet соперничала за первенство с сетями типа кольцевая сеть (token ring) и эстафетная магистраль (token bus) в 1980-х годах. Будучи экономичной и недетерминированной технологией, Ethernet стала доминирующим сетевым протоколом для локальных и глобальных сетей по всему миру. Технология Ethernet быстро развивалась и смогла удовлетворить растущий спрос на надежные, высокоскоростные услуги в сетях с пакетной передачей данных.

Что представляет собой тестирование Ethernet-сети?

Ethernet – это семейство компьютерных сетевых технологий, используемых для подключения локальных сетей (LAN), глобальных сетей (WAN) и городских сетей (MAN) по витой паре или оптоволоконному кабелю. Стандарт IEEE 802.3 определяет режим пакетной передачи данных по сети Ethernet. Эта технология продолжала развиваться по мере постепенного увеличения скорости передачи данных по сети Ethernet с 2,94 Мбит/с до 800 Гбит/с (800G). 

Практика тестирования Ethernet сетей сосредоточена на уровнях 2 и 3 сетевого стека модели взаимодействия открытых систем (OSI). Хотя полезно понимать, что происходит на более высоких сетевых уровнях, тестирование Ethernet-сетей направлено на проверку производительности нижних уровней.

• Протоколы тестирования Y.1564 и RFC 2544 разрабатывались для подтверждения соглашений об уровне обслуживания сети (SLA) и количественной оценки ключевых показателей производительности, включая пропускную способность, время задержки, потерю кадров и передачу кадров «один за одним» (back-to-back) (буферизации) во время определения характеристик канала Ethernet и активации услуги. Эти же стандартные тесты можно использовать для устранения неполадок после активации.

• RFC 6349 представляет собой новую методику измерения трафика протокола управления передачей (TCP) 4-го уровня. Он обеспечивает надежный и воспроизводимый метод тестирования производительности сквозной передачи данных. Эффективность передачи определяется с помощью оценки различных факторов, включая процент повторной передачи и задержку в буфере. Протокол RFC 6349, соавтором которого является компания VIAVI, производит измерение выходных параметров, которые непосредственно влияют на работу пользователя при просмотре веб-страниц.

• Двухсторонний протокол активного измерения (TWAMP) представляет собой еще один основанный на стандартах метод тестирования (RFC 5357), используемый для активного мониторинга производительности канала Ethernet. В системе тестирования по протоколу TWAMP можно использовать множество типов точек тестирования на дальнем конце линии связи, включая подключаемое портативное устройство с малым форм-фактором или даже программный тест-агент.

• Оборудование для тестирования Ethernet-сетей, разработанное компанией VIAVI, объединяет знания и опыт, накопленные за десятилетия участия в разработке стандартов и опыт работы на местах, приобретенный вместе с клиентами и производителями. Это нашло отражение в универсальных решениях для тестирования сетей Ethernet для разработчиков, производителей и сетевых приложений на этапе промышленной эксплуатации. Сложное устанавливаемое в стойки оборудование с высокой плотностью размещения для тестирования сетей Ethernet образует общую платформу для проектирования, контрольной проверки систем и производственных испытаний.

  Компактные, простые в использовании и портативные устройства для тестирования сетей Ethernet и устройства для тестирования кабелей Ethernet дополняют ассортимент выпускаемой продукции, поддерживая баланс жизненного цикла сети. Принципы тестирования сетей Ethernet от лабораторных испытаний до полевых условий, принятые компанией VIAVI, позволили создать платформу автоматизированного тестирования протоколов для различных технологий с помощью портативных устройств, а также масштабируемого оборудования с высокой плотностью размещения для тестирования сетей Ethernet и модулей, обеспечивающее ускоренную разработку.

Что означает задержка сети Ethernet?

Задержка сети – это любая сетевая задержка, которая замедляет передачу пакетов в сети Ethernet от источника к месту назначения. Высокопроизводительная сеть Ethernet требует наличия низкого и стабильного уровня задержки. Ошибки, физическое расстояние, проблемы с буферизацией и коммутаторами – все это вносит свой вклад в суммарную задержку. По мере увеличения скорости передачи данных в сети Ethernet растет потребность в измерении задержек и определении базовых параметров компонентов системы.

Наносекундное разрешение, высокая точность и достоверность требуются для технологий тестирования, проверяющих компоненты и модули 400G. Даже незначительные изменения в задержке передачи пакетов могут нарушить настройку и оптимизацию оптических модулей, интегральных схем (ИС) и других компонентов сети Ethernet.

Измерения времени задержки, проводимые в лабораторных условиях, иногда не учитывают сетевые ошибки и другие временные нагрузки, с которыми сталкиваются системы или компоненты в реальном мире. Семейство инструментальных средств тестирования сетей Ethernet VIAVI ONT позволяет проводить тестирование задержки сети в «напряженном» состоянии и анализировать допустимые пределы для измерения производительности в более реалистичных условиях.

Примеры использования средств тестирования сети Ethernet

Сферы применения сетей Ethernet продолжают расширяться по мере того, как сети 5G x-haul (совокупность сетей ближней, средней и дальней связи с привлечением самых разных технологий связи) включают в свою архитектуру высокоскоростную технологию пакетной передачи данных сети Ethernet. Решения для тестирования сетей Ethernet должны постоянно адаптироваться к потребностям поставщиков услуг, разработчиков, производителей и предприятий.

Лабораторные и производственные решения 

Семейства средств тестирования сетей Ethernet VIAVI ONT помогут Вам разработать, проверить и подтвердить правильность работы интегральной схемы (ИС), модулей и сетевых элементов, входящих в сеть Ethernet. Наши решения проверяют работоспособность сетевых систем Ethernet класса 800 Гбит с наносекундной точностью, полным контролем PAM-4 и доменом с прямым исправлением ошибок (FEC). Инструментальные средства тестирования ONT Ethernet предназначены для всех, кто занимается разработкой и лабораторными исследованиями.

• FlexE представляет собой клиентский интерфейс, обеспечивающий связь между устройствами независимо от физических интерфейсов. В FlexE используется связывание каналов, субрейтинг и выделение каналов для согласования пропускной способности для услуг с пропускной способностью гибких линий. Flexible Ethernet (Гибкий Ethernet) относится к числу новых технологий, требующих инновационных методов подключения к сети Ethernet с проверкой скорости передачи данных для НИОКР и производства.

  

  
  Получить постер FlexE 2.0

• PAM-4 представляет собой модуляцию «высшего порядка», необходимую для достижения скорости передачи данных 400 Гбит/с и выше. Для кодирования двух битов данных используются четыре отдельных уровня, в отличие от только двух уровней для традиционной NRZ-модуляции. Дополнительные уровни удваивают пропускную способность, но увеличивают количество ошибок при передаче. Передача «всегда с ошибками» может попасть в приемлемый диапазон только в том случае, если она исправляется с помощью другой технологией – упреждающей коррекции ошибок (FEC). Технология упреждающей коррекции ошибок (FEC) обеспечивает контроль ошибок при передаче данных, когда передатчик посылает избыточные данные, а приемник распознает только ту часть данных, которая не содержит явных ошибок.

• Семейство технологий для тестирования оптической транспортной сети VIAVI ONT решает проблему сложности тестирования, связанную с кодированием PAM-4 «с постоянными ошибками», упреждающей коррекции ошибок (FEC) и сверхбыстрых скоростей передачи данных по каналам Ethernet. Платформа тестирования оптической транспортной сети ONT-800 и модули расширенного тестирования, такие как модуль 800G FLEX XPM и модуль ONT N-PORT, позволяют разработчикам и производителям эмулировать сложные схемы и аномалии трафика и подтверждать работоспособность сменных модулей первого поколения 400G и 800G. Для разработки и контрольной проверки корректировочных функций FlexE можно использовать инструментальные программные средства FlexE.

• Расширение использования сменных оптических модулей (Pluggable Optics) цифровой когерентной оптики (DCO): В настоящее время сетевые провайдеры сталкиваются с огромным объемом трафика, справиться с которым не помогает даже быстрое наращивание мощности сети. Когерентная оптика позволит найти решение, путем использования обычных единиц и нулей в цифровом сигнале и применения сложной технологии для модуляции амплитуды и фазы этого света, чтобы посылать сигнал в каждой из двух поляризаций. В результате свет, проходящий по оптоволоконному кабелю, переносит значительно больше информации. 

  o

  

  
  Постер «Мир когерентных сменных модулей 400G»
• Когерентные сменные модули для сетей Ethernet: Новые приложения, такие как распределенный центр обработки данных (datacenter interconnect DCI), стимулируют использование сменных когерентных модулей для сетей Ethernet, особенно на уровне 400GE. Повышенная сложность управления, разработки, интеграции и эксплуатации этих модулей создает новые проблемы, помимо высокоскоростной магистрали Ethernet. VIAVI обладает значительным опытом и знаниями применительно к сменным когерентным оптическим модулям на всем протяжении их жизненного цикла, включая оптические модули ZR.
• Семейство технологий для тестирования оптической транспортной сетиVIAVI ONT решает проблему сложности тестирования каналов Ethernet со сверхвысокими скоростями передачи данных. Платформа для тестирования оптических сетей ONT-800 и модули расширенного тестирования, такие как модуль 800G FLEX XPM и ONT N-PORT, позволяют разработчикам и производителям эмулировать сложные модели трафика и аномалии и подтверждать работоспособность сменных моделей первого поколения 400G и 800G. Программные средства FlexE могут быть использованы для разработки и проверки функций FlexE для оболочек.

Поставщики услуг 

Услуги Ethernet для бизнеса (EBS) – это сегмент рынка, который зачастую является наиболее прибыльным и быстрорастущим для поставщиков услуг. Обеспечение отличного клиентского опыта для этого ценного сегмента имеет решающее значение. Все начинается с выполнения базовых КПЭ при запуске услуг, для чего потребуется инструментальное средство расширенного тестирования сети Ethernet, которое будет проводить тестирования на основе стандартов. Хорошо продуманный набор тестов должен включать тестирование RFC 2544, Y.1564, RFC 6349 и PTP/1588v2 на согласование по времени и синхронизацию.

• Протоколы для сети множественного доступа. Установленная база среднего поставщика услуг включает в себя много различных типов каналов, помимо каналов Ethernet, в частности, TDM/PDH, SONET, SDH и Fiber Channel. К счастью, это не означает, что технические специалисты будут вынуждены носить с собой и использовать в работе больше испытательного оборудования. Компания VIAVI умело объединила функции тестирования всех протоколов передачи данных в единые, компактные инструментальные средства для тестирования, которые легко проведут пользователей через многочисленные процедуры тестирования. Универсальные приборы для тестирования MTS-5800 и MTS-5800 100G компании VIAVI обладают самым большим в отрасли охватом задач тестирования.

• Удалённый сетевой мониторинг является одной из тенденций, предлагающих повышенный уровень удобства для поставщиков услуг Ethernet. VIAVI MAP-2100 представляет собой монтируемый на стойке прибор для тестирования сетей Ethernet 100G, который был разработан специально для удаленного тестирования битовых ошибок (BERT) в сетях Ethernet в местах без обслуживающего персонала. Доступ ко всем приборам компании VIAVI для метрологических испытаний может осуществляться удаленно через приложение для смартфона, что позволяет эксперту проконсультироваться с техническим специалистом на месте во время испытаний или просто проводить тестирование удаленно.

• Приложение Активация виртуальных услуг (Virtual Service Activation) стало необходимым с появлением гибких программно-определяемых сетей (SDN) и виртуализации сетевых функций (NFV). Чтобы функция тестирования не отставала от динамично развивающихся сетей, компания VIAVI виртуализировала функцию тестирования сети, чтобы идти в ногу со временем.

  Являясь одним из компонентов платформы NITRO компании VIAVI, технология Fusion представляет собой программную централизованную систему тестирования для активации услуг и обеспечения непрерывного функционирования виртуальных и гибридных сетей. Все контрольно-измерительные приборы компании VIAVI могут также использоваться в качестве конечных точек тестирования. Приложение Fusion может интегрировать любую комбинацию программных тест-агентов и физических тестовых устройств в одну единую систему.

Корпоративные сети    

Корпоративные сети для региональных банков, колледжей, больниц и многих других секторов полагаются на сети Ethernet для распространения критически важных приложений и обеспечения доступа к облачным ресурсам. Снижение производительности сети Ethernet может повлиять на операционную деятельность, где простои сети недопустимы.

• Провайдеры сетевых услуг несут ответственность за поиск и устранение неисправностей и решение проблем, возникающих в сетях Ethernet. Не имея возможности удаленно проводить измерения параметров передачи данных, они часто вынуждены направлять технических специалистов на удаленные объекты. Предоставление операторам корпоративных сетей подходящего тестера сетей Ethernet или тестера кабеля Ethernet снижает зависимость от поставщиков услуг с точки зрения мониторинга производительности и помогает начать процесс устранения неполадок до прибытия представителя поставщика услуг.

• Портативный тестер сетей Ethernet может выполнять многие из тех же основанных на стандартах тестов пропускной способности, которые проводят поставщики услуг с помощью компактного и простого в использовании интерфейса. В компактном портативном устройстве Network and Service Companion (NSC-100) используется приложение VIAVI ‘OneCheck’ для выполнения проверки и тестирования высокоскоростных сетей простым нажатием кнопки - быстро и с большим удобством. Также включены опции для тестирования сетей PON и WiFi. Система VIAVI Fusion (централизованная система тестирования) также может с успехом использовать портативные устройства NSC в качестве дистанционно управляемых тест-агентов.

• Расширенные возможности тестирования сетей Ethernet можно найти в портативном приборе для тестирования сетей Ethernet, чтобы расширить возможности как операторов корпоративных сетей, так и специалистов по техническому обслуживанию. Портативный прибор SmartClass 4800 включает такие функции, как тестирование скорости TrueSpeed на базе RFC 6349 и тестирование качества передачи речи (VoIP или PRI) с помощью интуитивно понятного интерфейса.

Часто задаваемые вопросы по тестированию сетей Ethernet 

• Как протестировать подключение к сети Ethernet?

  Понимание того, как правильно тестировать подключение к сети Ethernet, простирается от физического уровня (носители и технология) до расширенных измерений производительности обработки кадров и тестирования на разрыв. Проверка оптоволоконных кабелей с помощью тестера кабеля сети Ethernet и приборов контроля оптоволокна, таких как Микроскоп P5000i для проверки качества оптоволокна, является рекомендуемым первым шагом и основным подходом, применяемым на практике.

  Предварительное проверка с помощью теста J-QuickCheck, которая может быть встроена в методологию тестирования RFC 2544/Y.1564, быстро диагностирует любые основные проблемы связи и соединения, рассогласованность портов или другие проблемы конфигурации сети Ethernet. После установления соединения можно провести тестирование активации услуг для количественной оценки пропускной способности, сетевой задержки, искажения пакетов и потери кадров. 

Протокол RFC 2544 является отраслевым стандартом для тестирования активации Ethernet в рамках единой услуги. Протокол тестирования Y.1564 поддерживает мультисервисные сети Ethernet и IP (например. «Triple Play»). Также может быть проведено более сложное тестирование по протоколу RFC 6349 для обеспечения эффективности сети и приемлемых значений КПЭ. Тестирование на разрыв покажет, насколько хорошо работает сеть в условиях переменного или неожиданного трафика. 

• Как протестировать FlexEthernet (FlexE)?

  FlexE позволяет операторам динамически программировать скорости передачи данных по каналам Ethernet, оптимизировать эффективность сети и создавать программно-определяемые сети (SDN). Программируемые транспортные сети следующего поколения требуют применения нового типа тестеров сетей Ethernet для более быстрого запуска продуктов FlexE и обеспечения операционной совместимости.

  Программные опции ONT FlexE позволяют производителям оборудования и операторам создавать тестовые примеры для настройки клиента FlexE, отображения календаря и выполнения операций с заголовками. Длинный список аварийных сигналов и ошибок настройки может быть использован для проверки логики системы и операционной совместимости между элементами сети.

• Какие скорости передачи в сети Ethernet можно протестировать с помощью инструментальных средств компании VIAVI?

  Скорость передачи в сетях Ethernet продолжает расти по мере совершенствования технологии передачи данных. Тестеры сетей Ethernet компании VIAVI поддерживают тестирование на основе стандартов для всех доступных скоростей передачи данных по сетям Ethernet, от 10 Гбит/с (10G) до 400 Гбит/с (400G). Также полностью поддерживаются основные скорости передачи данных по каналам сети, включая 25G, 26G и 50G.

• Какие типы тестов сетей Ethernet поддерживают сетевые тестеры VIAVI Ethernet?
  Компания VIAVI предоставляет решения, которые определяют, как тестировать Ethernet-соединение. Выигрышное сочетание опыта эксплуатации на местах, разработки стандартов и передовых технологий позволило обеспечить наличие лучшего в отрасли выбора оборудования для тестирования кабелей Ethernet.
  
  Возможности тестирования по отраслевым стандартам Y.1564, RFC 2544 и RFC 6349 доступны в различных удобных для пользователя платформах. Компактные приборы для тестирования сетей Ethernet, программное обеспечение для тестирования шлейфов Ethernet, программное обеспечение для тестирования FlexE и решения для удаленного мониторинга дополняют полный портфель решений для тестирования сетей Ethernet во всем диапазоне от лабораторных испытаний до рабочих сетей.