多PVC的G.SHDSL接口卡測(cè)試方法研究

高速數(shù)據(jù)用戶線(SHDSL)技術(shù)是ITU-U提出的一種高速對(duì)稱的傳輸技術(shù)，符合國(guó)際電聯(lián)G.991.2推薦標(biāo)準(zhǔn),又稱 G.SHDSL[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，人們對(duì)上網(wǎng)速度的要求越來(lái)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(yùn)行商。對(duì)ADSL接口卡測(cè)試技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但對(duì)G.SHDSL接口卡的測(cè)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(duì)稱性的特點(diǎn)，因此對(duì)其測(cè)試技術(shù)的研究尤為重要。

1 G.SHDSL接口卡多PVC技術(shù)簡(jiǎn)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(duì)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(guò)不同的調(diào)制方法，在雙絞銅線上實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。其單線速率可達(dá)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(xiàng)技術(shù)的一大突破既是實(shí)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(shí)現(xiàn)承載不同業(yè)務(wù)，如語(yǔ)音、視頻、文件傳輸?shù)鹊?，互不干擾，達(dá)到了資源共享。其中的PVC包含VPI和VCI兩個(gè)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(shí)驗(yàn)時(shí)在0~255之間測(cè)試)[1]。

2 測(cè)試設(shè)備及工具介紹

2.1 DSLAM

在DSL應(yīng)用的場(chǎng)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(shí)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(dāng)于一個(gè)二層交換機(jī)。

本文所做的實(shí)驗(yàn)是基于華為的SmartAX MA5600設(shè)備，選擇此設(shè)備主要是因?yàn)樗邆鋬纱筇攸c(diǎn)[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(shí)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(shí)支持PPPOA轉(zhuǎn)PPPOE,因此滿足了對(duì)XDSL接口各種業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求。

2.2 測(cè)試工具

本實(shí)驗(yàn)使用測(cè)試工具有兩個(gè)：一是思博倫通信公司的SmartBits設(shè)備，它能夠提供對(duì)G.SHDSL接口的功能測(cè)試的業(yè)務(wù)流量，提供的協(xié)議報(bào)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(cè)試。同時(shí)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(duì)吞吐量和時(shí)延性能的精準(zhǔn)測(cè)試。

3 測(cè)試環(huán)境及方法

3.1 測(cè)試組網(wǎng)

圖1中Client即所測(cè)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(shí)的多條物理鏈路，可以根據(jù)需要調(diào)整。

3.2 測(cè)試用例設(shè)計(jì)

3.2.1 功能測(cè)試用例

此部分對(duì)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(jì)如下：(1)對(duì)卡本身激活/去激活測(cè)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(cè)試，此項(xiàng)需對(duì)DSLAM設(shè)備配合執(zhí)行,改變本端和對(duì)端DSLAM設(shè)備的PVC值，測(cè)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(shí)需通過(guò)deactive/active重啟接口卡)。(3)PVC范圍測(cè)試，此項(xiàng)包括對(duì)符合PVC值的遍歷測(cè)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(yǔ)音等)。

3.2.2 互操作性測(cè)試用例

由于G.SHDSL接口卡在實(shí)際應(yīng)用中不是單獨(dú)使用的，考慮到與其他特性的兼容性，設(shè)計(jì)用例如下：(1)與PPPoE結(jié)合，在現(xiàn)網(wǎng)中都是通過(guò)PPPoE撥號(hào)上網(wǎng)，因此在實(shí)驗(yàn)室中搭建環(huán)境模擬撥號(hào)上網(wǎng)。(2)與VPN技術(shù)結(jié)合，考慮到網(wǎng)絡(luò)安全,對(duì)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(tái)測(cè)試設(shè)備上連同ADSL和G.SHDSL鏈路，測(cè)試對(duì)彼此的業(yè)務(wù)有無(wú)影響[4]。

3.2.3 性能測(cè)試用例

這里主要考慮兩項(xiàng)重要的性能指標(biāo)的測(cè)試：吞吐量和時(shí)延。用到的測(cè)試工具即上面所提到的SmartBits測(cè)試儀。設(shè)計(jì)用例如下：(1)吞吐量：G.SHDSL接口卡上下行速率對(duì)稱，可以同時(shí)測(cè)試。包括1、2、4口接口卡的分別測(cè)試，對(duì)PVC值的選取可以遵循邊界取值法，再隨機(jī)取一個(gè)值測(cè)試。同時(shí)關(guān)注1、2、4口的吞吐量是否是倍數(shù)關(guān)系。(2)時(shí)延：此項(xiàng)測(cè)試是在吞吐量的范圍內(nèi)進(jìn)行的，選取吞吐量的20%、40%、60%、80%分別進(jìn)行測(cè)試[2]。測(cè)試的前提是無(wú)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(cè)試,這樣才能保證測(cè)試數(shù)據(jù)的有效性。

3.2.4 異常測(cè)試用例

此部分是對(duì)G.SHDSL接口卡在壓力下的穩(wěn)定性測(cè)試，設(shè)計(jì)用例如下：(1)承載大流量的情況下長(zhǎng)時(shí)間(72 h以上)反復(fù)配置/刪除配置操作，可以借助自動(dòng)化腳本，隨時(shí)抽取檢測(cè)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(zhǎng)時(shí)間(72 h以上)對(duì)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(zhǎng)時(shí)間(72 h以上)超出吞吐量范圍打流，測(cè)試儀上設(shè)置多條不同流量(包括不同包長(zhǎng)、不同協(xié)議流量、分片報(bào)文等)，觀察設(shè)備是否出現(xiàn)內(nèi)存泄漏、重啟[2]。

4 測(cè)試執(zhí)行及有效性分析

4.1 用例執(zhí)行

(1) 接口卡遍歷。對(duì)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(duì)來(lái)說(shuō)工作量較大，因此對(duì)于PVC值的選取或是PPPoE最大用戶的測(cè)量可以借助簡(jiǎn)單的自動(dòng)化腳本實(shí)現(xiàn)。但需要DSLAM端配合的用例則只能手動(dòng)執(zhí)行。

(2) 測(cè)試參數(shù)選取。由于接口卡重啟需要大約30~40 s的時(shí)間，對(duì)執(zhí)行shutdown/undo shutdown和active/deactive操作時(shí)要考慮進(jìn)去。

(3) 注意事項(xiàng)。某些缺陷的暴露是在設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行情況下產(chǎn)生的，因此對(duì)其性能及壓力穩(wěn)定性的測(cè)試需要長(zhǎng)時(shí)間觀察。對(duì)設(shè)備接口可以交替變化使用，如GE、FE、5FE等，對(duì)上面的測(cè)試組網(wǎng)可以靈活變換。對(duì)每次測(cè)試的組網(wǎng)及條件需要明確，這對(duì)缺陷的分析及問(wèn)題復(fù)現(xiàn)有很大幫助。

4.2 缺陷提交及測(cè)試有效性分析

(1) 缺陷發(fā)現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)

根據(jù)測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的缺陷按照提示、一般、嚴(yán)重和致命的級(jí)別提交的問(wèn)題單統(tǒng)計(jì)如圖2所示。

圖2是軟件產(chǎn)品整個(gè)測(cè)試過(guò)程中問(wèn)題單個(gè)數(shù)的統(tǒng)計(jì)值，因G.SHDSL是新研發(fā)出來(lái)的接口卡，所以出現(xiàn)的致命、嚴(yán)重問(wèn)題單個(gè)數(shù)較多。圖3是軟件交付的問(wèn)題統(tǒng)計(jì)。

這里按照缺陷的級(jí)別及數(shù)目可以計(jì)算出特性問(wèn)題單的DI值：

DI值=問(wèn)題單數(shù)目×每個(gè)問(wèn)題單的權(quán)值

其中提示、一般、嚴(yán)重和致命問(wèn)題的權(quán)值分別是0.1、1、4、10。由此可以計(jì)算出圖2中的DI值=564.1，圖3中的DI值=19.2。

由上面計(jì)算出的DI值可以看出，以上的測(cè)試方法對(duì)軟件產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)提供了一定的保障。

(2) 測(cè)試有效性分析

用例的設(shè)計(jì)遍歷到特性的功能、互操作性、性能、壓力、穩(wěn)定性的測(cè)試范圍，且實(shí)驗(yàn)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(chǎng)景，對(duì)開(kāi)發(fā)人員修改代碼提供了依據(jù)，通過(guò)不斷修改代碼、反復(fù)測(cè)試的過(guò)程保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

本文提出了對(duì)多PVC的G.SHDSL接口卡測(cè)試的具體方法, 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,這些用例的設(shè)計(jì)確實(shí)對(duì)G.SHDSL接口卡缺陷的發(fā)現(xiàn)提供了保障。當(dāng)然并不可能發(fā)現(xiàn)全部的問(wèn)題，測(cè)試是一個(gè)很靈活的過(guò)程，需要測(cè)試人員不斷測(cè)試、分析等逐步地改進(jìn)測(cè)試方法，這是一個(gè)反復(fù)操作、不斷循環(huán)、逐步提高的過(guò)程，以達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量的提高。