确保网络健康运行 网络测试原理及分类

天山雪

网络在迅猛发展，使用网络的用户也越来越多。随着用户对网络依赖程度的增加，网络的正常运行变得越来越重要。网络瘫痪已成为数据通信领域的关键问题，为确保网络正常运行，所有的故障必须快速有效地解决。而在网络安装、维护、管理和故障诊断的整个过程中都贯穿着网络的测试问题。可以说，测试为网络的健康运行带来了有效的解决办法。


以太网测试


由于网络应用中越来越多的用到多媒体、视频以及图像传输等技术，所以网络的带宽需求非常紧张。当网络负载很轻时，信息传输的效率会比较高，当流量增长的很快时，碰撞就增加很多并使网络性能下降。一般来说网络性能都与网络上所连接的设备有关，以太网阻塞可能有以下几个原因。


少数高速网络设备网络上少数高速设备就可能消耗大量的网络带宽。例如繁忙的服务器或工程设计的工作站。


网络上的站点过多也就是希望分享带宽的用户太多，其效果和少数高速网络设备的结果一样。 网络中有加重网络流量的一些应用


用户之间的交互和文件的传输对网络有完全不同的需求。交互应用要求较低的延迟，而文件的传输要求较多的带宽和带宽的高利用率。


对带宽的需求是由多种原因造成的，使用交换机比使用集线器等设备可以更有效地解决阻塞问题。通过测试可以帮助用户确定网络性能下降的真正原因，从而对网络是否需要采用交换机以及如何使用交换机提供定量的帮助。例如，利用测试仪器的网络统计功能来检查网段的利用率、碰撞率以及错误率、广播流量的数量等。


如果高利用率是由于出错而反复发送造成的，则利用仪器的错误统计功能可以查出错误类型和来源。当考虑到要使用交换机时，知道引起高流量的来源是非常重要的。测试仪器的“最多发送者”和“最多接收者”的功能可以很容易而且很迅速地告之有关信息。根据这些信息就可以做出决定，比如哪个用户需要特别分配在一个特殊的交换端口。


此外知道有关协议运行的情况也是非常有帮助的。比如哪种协议运行的最多，与之相关站点和网络设备有那些等。有些厂商测试仪（如Fluke LANMeter网络测试仪）的数据记录功能以及网络健康扫描(Health Scan)软件可以对某个网段进行段时间(比如24小时)的监测记录，从而对网络的性能和运行情况作出基本评价。


利用仪器得出的信息，用户就可以决定是否需要使用交换机。理想的设计可能是每台设备都有一个路径与其它所需的设备直接相连。显然在当前的环境下这是不现实或很难实现的。所以小心合理地使用交换机才能够提高网络的性能。而只是简单地用交换机替代正在使用的集线器等设备不可能达到提高网络性能的目的。


越来越多的用户首先考虑使用交换机而不是采用路由器来分隔网络。但是，所安装的交换机工作状况如何，交换机是否有故障，也就是如何测试交换机是一个问题。利用Switch Wizard（交换机测试包）功能，网络管理人员可以在网络的任何一个地方接入交换环境下的网络，通过SNMP和RMON信息，完全地看到交换器的内部情况。并可以同时监测多个交换机端口的统计情况，为任何一个指定端口提供镜像的广播统计和错误统计情况，端口的分析可识别出每个交换机端口上所连接的MAC地址。同时Switch Wizard还可以分析交换机中的快速以太网和FDDI的端口统计。上述这些功能在协议分析仪上是不可能做到的。在复杂的交换网络环境下，Switch Wizand可以极大地帮助网络管理人员维护与监测网络的运行情况。


ATM网络测试


ATM用户和业务提供者之间的铜介质接入电路质量差异很大，从接近光路的质量到只能传送语音业务，因此业务提供者一般对端到端的ATM连接规定所能保证的比特误码率(BER)。


数据检错和重发不再是广域网(WAN)如X.25的任务，而是由用户端的传输层来承担。它可以将32个ATM信元组成一个TCP/IP包，ATM信元中一个比特的错误就会导致两个完整的TCP/IP包或相当于64个ATM信元进行重发。对于有噪声的电路来说，将产生类似滚雪球的效果，重发的数据将导致站点间实际连接的阻塞。


传统的比特误码率测试(BERT)


当在用户驻地和业务提供者的网络边缘交换机之间增加新的接入连接时，将会采用铜缆或光缆。电缆路径将从用户机房的分界点到最近一个中心局的电缆架。电缆由本地交换局负责安装，并进行物理媒介的验收测试以确保能够可靠地传输用户业务。本地交换局进行的测试称为比特误码率测试(BERT)。BERT测试可由安装人员在用户驻地进行，或由技术人员在中心局进行。


进行测试之前，在电缆的一端进行收发环回，测试仪的收发接在电缆未做环回一端。测试仪发送连续的二进制随机码，通过电路的环回在接收口接收。测试仪将发送比特流与接收比特流进行比较，对比特错误(0变成1或1变成0)进行统计。RER是错误比特数和传输的全部比特数之比，通常BERT测试需要进行一段时间(15分钟至24小时)以获得具体的BER值。


ATM BERT测试


传统的BERT只在接入电路到第一个ATM边缘交换机之间的物理层进行。与此不同，ATM BERT测试在ATM层进行并且涉及到连接远端用户站点的整个虚电路。ATM BERT测试对端到端电路的可靠性做全面的认证检查。


测试仪发送的ATM信元净荷中载有一定的BERT码型。ATM交换机并不检查信元净荷的内容，这样BERT比特流将透明地通过公共TAM网络。如果操作人员正确输入了目的虚通道和虚电路的标识值，测试信元将象普通的用户数据一样通过公网进行交换，测试信元到达远端用户后通过环路返回测试。测试仪收到测试信元后，从净荷中分离出BERT码型并将其与发送的码型比较，采用的方法和传统的BERT测试相同，运行一段时间后就会得到整个端到端电路的BER值。


进行ATM BERT测试时，要对测试仪进行设置使其发送与规定的业务合同速率相匹配的测试信元。操作者输入在业务合同中所规定的数据速率和业务类别(恒定比特率、可变比特率或未定义比特率业务)。BERT将在业务提供者所保证的最大负载状态下进行，以确保在运行实际用户业务之前端到端链路的无误码性。


经常忽略的一点是用户数据在到达第一个ATM边缘交换机之前可能要由几个中心局转接，每次路由转接都增加了产生误码的可能性。传统的BERT测试可能只验证到第一个中心局的本地环路的可靠性而忽略了中转局之间的连接。


ADSL测试


ADSL技术将铜质电话线从直流到1MHz在频率上分割成256个信道，每个信道带宽4.3KHz。频率最低的一个信道(0～4.3KHz)仍旧用来传输模拟的电话信号。对于其余频带，在低频部分传输上行信号，高频部分传输下行信号。ADSL Modem独立地分析每个信道的信噪比，以确定该信道的数据传输速率。当某一信道的信噪比恶化时，Modem会自动降低该信道的速率，以保证传输码元的正确，如果一个信道的信噪比极其恶化时，Modem甚至有可能将该信道关闭。


ADSL技术是一种利用现有的大量铜质电话线传输宽带信息的廉价方法，但是在实际应用方面还有几个需要解决的问题，一是从电话局到用户的电话线长度是不尽相同的，有的可能只有几百米，有的则可能有几公里，电话线的长度不同，所引起的信号衰减也不同；二是传统电话系统中的感性负载线圈和桥接抽头引起的信号色散和频率性失真，会使得信号在某些频率范围内衰减得特别厉害。所以，在安装ADSL时，除了设备本身的调试外，还必须对线路的质量进行测试。


传统ADSL测试方法是在用户端的ADSL Modem上连接一台PC机，测试这台PC机是否能够连通在电话局端的网络，以判断链路的连通性能，这种方法的局限性在于线路的连通性能并不能反映线路传输高速、宽带信号的能力，所以较为合理的做法是不间断地测试线路双向的传输速率和误码率。


安装工程师利用在用户端的仪器控制局端测试仪和整个测试过程。用户可以设置测试的数据速率、测试时长和测试帧的长度。然后仪器自动测试上、下行链路的速度、帧的接收度和误码率并给出测试报告。


布线系统测试


布线是网络的基石，电缆将网络的用户和终端连接在一起，安装一个新的布线系统的费用可以占到整个局域网的50％，布线系统不仅要满足当今数据传输的要求，还要满足今后的应用需求。超五类和六类布线系统是目前及今后一段时间内布线系统的主流，当施工完成以后就面临测试的问题，为此用户需要测试布线系统来进行工程验收。


测试的标准


在国际上负责布线标准制定的主要是美国的TIA以及欧洲的ISO。标准分成两部分，一部分是链路中使用的元器件的标准，例如RJ45插头、插座、线缆和配线架本身的标准，也就是单独的插头、插座等应该达到什么样的指标才可称作是三类、五类、超五类或六类的元件。另一部分是将插头、插座、电缆以及其他连接设备通过施工在现场组装在一起以后(称之为链路)的测试标准。这个标准是真正用来进行最终认证网络链路实际性能的标准。


举例来说，现在已经有关于五类的元器件标准，那么根据此标准生产出来的接插件只要符合标准都可以称之为五类产品。而用这些元器件安装的布线系统经过测试符合标准以后就可认为是合格并可以支持相应的网络应用。对于三类和五类系统，元器件的标准以及现场的认证测试或验收标准也已经在几年以前完成。


超五类的标准通常称之为Cat 5E，标准的编号是：TIA/EIA－568－A－5。五类标准的更新版本，通常称为Cat 5N，是为满足原来的五类系统用户想要检验其安装的五类系统是否可以运行千兆以太网而制定的标准，标准编号为：TSB95。


六类的标准，包括元件以及链路的测试标准都还在讨论当中，其中不确定的因素还有很多。各个电缆及其元件的生产厂商的六类产品也都不一样，而且还都在不断地改进当中。所以在2000年底之前正式的六类标准，包括元件和测试标准，完成的可能性不大。


如何测试已安装的超五类或六类布线系统


对于超五类系统，由于标准已经正式出台，所以按照标准测量即可。值得注意的是，由于超五类标准中要求测试等效远端串扰（ELFEXT）， 目前市场上的五类测试仪都无法满足该参数的测试精度和灵敏度要求，仪器的精度与灵敏度又是由其硬件设计所决定的，通过软件升级是无法提高硬件性能的，所以在选择超五类测试仪时一定要注意这个问题。


目前六类系统的测试是一个比较棘手的问题。问题的原因在于各个公司生产的六类元件都不完全一样，这是因为六类系统是一个暂行的电缆系统，各个公司采用不同的技术来达到链路的标准，而每个公司所采用的技术是各不相同的。当用户从各个公司拿到六类产品时就会明显发现其不同之处。例如A公司生产的六类插头和B公司生产的六类插头是不一样的。因为没有六类系统的元件标准，所以不同公司的六类产品目前还不能相互交叉使用，即不能将A公司的插头和B公司的插座配合来使用，这样使用可能会达不到六类的链路性能。


当使用目前的六类链路标准草案对安装的六类链路进行测试时会出现连接的问题，因为测试仪要接入安装的链路才能进行测试，在接入时仪器上使用的连接插头或插座如果和被测链路不是同一个公司的产品，测试仪就可能会将原本合格的链路判定为不合格。在实验室对不同公司的六类链路进行这样的测试时就会证明这一点，而且各个电缆系统的生产厂商也承认这一事实。所以目前在测试六类链路时，测试仪必须使用和被测链路相同的链路接口适配器。例如要测试A公司的六类链路，测试仪必须使用与A公司相匹配的链路接口适配器(Link Interface Adapter)。


测试不同厂家的六类系统需要使用该厂家的专用适配器，这些专用适配器需要测试仪厂家和各个六类系统的提供厂家分别进行合作开发，因此测试仪所配的专用适配器还需要各个六类系统的生产厂家提供书面的认可。另外一种选择是使用超五类的标准对链路进行测试，因为超五类链路可以满足目前所有局域网的应用。而使用不正确的方法进行测试，其结果是最不可取的。在选择六类测试仪时，注意要选择相应的接口适配器。

小子-51240

太深奥，不太懂。