以太网OAM和PBB-TE测试方法介绍

由于宽带业务的飞速发展，运营商在完成城域网核心层和业务接入控制层的改造扩容后，逐渐将建设的重点调整到宽带接入网。宽带接入网作为最靠近用户的最后一公里接入，面临宽带提速和多业务承载的多重考验。宽带提速要求缩短DSLAM到用户之间的距离，使DSLAM位置不断下移，而BRAS/服务路由器（Service Router）位置相对不变，这使得城域接入网空间扩增。并且，IP城域网还将越来越多地承载IPTV，NGN等业务，因此对带宽、安全性、可靠性和服务质量等提出了更高的要求，传统的以太网显然不能适应这些要求。

为了快速发展城域接入网，不同的国际标准组织提出了各种新的技术标准，如IEEE先后推出在以太网技术基础上发展而来的RPR，PBB，PBB-TE等标准，而IETF则不断地制定和完善MPLS，VPLS等技术，包括引申出来的T-MPLS技术等；许多传统的大型运营商继续看好MPLS及其延伸方案，也有些运营商如英国电信则青睐备受业界关注的PBB-TE方案。同时，用于电信级以太网运营、管理和维护的规范，即OAM（Operations，Administration和Maintenance）技术也被推出，主要包括IEEE802.3ah，IEEE 802.1ag和ITU Y.1731规范。

对于MPLS和VPLS技术，应用相对比较成熟，本文主要对目前比较流行的电信级以太网管理技术OAM，新型城域以太网承载技术PBB-TE的测试方法和测试技术作一介绍。

2.1  IEEE802.3ah测试

IEEE802.3ah称为“在第一英里内的以太网”，为运营商提供了一种实时监测链路状态、快速定位故障链路位置和故障类型等机制。OAM信息通过OAM PDUs慢速协议报文进行传递，其包含相应的控制和状态信息用于监测、测试和排除有故障的以太网链路，应用于网络的接入位置（用户和网络的接口-UNI），提供点到点（Point to Point）以太网链路的管理功能，包括远端环回、远端失败指示、链路监测和环回控制等。802.3ah非常适合于单链路以太网链路的管理，但是不能跨EVC监测链路状态。

从OSI模型上来说，802.3ah是“物理层”的技术，所以又称为“Link OAM”。一般来说，没有性能测试或者可扩展性测试的要求。如果认为和性能测试、可扩展性测试相关，就是在802.3ah协议生效的情况下运行传统的流量测试（比如RFC2544测试）和大量端口的同时启用802.3ah功能时的流量测试。IXIA测试平台完全支持该方式的测试。对于802.3ah规范，更为关注的是功能测试和一致性测试。

（1）802.3ah的功能测试

●测试远端发现（Discovery）：PDUs报文交换功能，主动与被动模式功能，MAC地址改变以及改变验证等功能。

●远端环回功能测试：验证PDUs报文交换状态是否正确、数据流量功能验证等。

●故障监测功能测试：验证链路错误，链路故障，Dying Gasp和逻辑PHI标识等功能。

●远程读/写链路监测功能测试。

●PDUs报文交互的各种状态的稳定性测试。

●OUI和可选的TLVs功能测试。

（2）IXIA测试平台的特点

IXIA测试平台全面支持802.3ah的功能测试，其功能测试参照技术规范，根据多个用户的实际要求而开发，主要特点包括：

●通过图形化界面配置本地OAM的相关参数并可对相应的测试配置进行保存。

●在测试过程中可以实时选择、编辑、改变OAMPDU类型和实时增加错误帧仿真。

●在进行802.3ah功能测试的同时产生各种速率的背景流量验证转发特性。

●远端环回控制检测功能。

一致性测试是验证协议是否和标准一致的重要途径，在产品开发阶段和版本升级阶段都要对协议的一致性进行测试和重新验证，IXIA相应的测试标准遵守的是2004年发布的技术规范。实现的技术点和测试例数量参见表1。从表1中可以看到，IXIA 802.3ah一致性测试具有覆盖面全、测试例多的特点，可以全面地验证标准规定的各个特性。

 

 

2.2  IEEE802.1ag测试

    （1）802.1ag的组成部分

随着电信级以太网技术的快速发展，802.1ag也被集成到用于建立电信级以太网服务的所有交换机和路由器中。IEEE802.1ag规范，也称为连接故障管理（CFM，Continuity Faulty Management）。802.1ag由以下几部分组成：

●Maintenance Domains（MDs）：定义一个管理域，在这个管理域里可以最多有8级（0~7）嵌套，允许用户、服务供应商和运营商在各自级别运行单独的OAM。

●Maintenance Associations（MAs）：MAs是一种点到点的关联，这种关联构成了一种典型的状态监控服务，每个MA分别由不同的MAID来标识。

●Maintenance Points（MPs）：MPs是构建运营级以太网业务的实体。它们有两种类型：维护终端点（MEPs，Maintenance End Points）和维护中间点（MIPs，Maintenance Intermediate Points）。终端点发起CFM消息，中间点编录这些消息，然后进行传送。

（2）802.1ag包括的协议

从OSI模型上来看，IEEE802.1ag属于“数据链路层”，所以又称为“Service OAM”。802.1ag包括的3个协议相互配合用于以太网链路的故障管理。

●连续性检查消息（Continuity Check Message）：提供故障检测和通知功能。使用一个目的地址为组播MAC地址的报文是MEP周期性地发出的单向类似“Hello”报文或者“心跳”的消息。标准的时间间隔范围是3.33ms~10min。

●Loopback：和IP中的Ping类似，发送单播LBM（LB Message）后，目的地会响应一个LBR（LB Reply）消息。

●Linktrace：和IP中的Traceroute类似，用于路径发现和故障定位。MEPs发送一个组播的LTM（Linktrace Message），MIPs/MEPs响应一个LTR（Linktrace Reply）。

对协议的深入了解是进行全面测试的前提，表2对802.3ah和802.1ag的特性做了对比，图1也指出两者的区别和在网络中所起的作用和位置。

 

 

 

（3）基于802.1ag的测试项目

●功能测试：需要对协议的基本功能进行测试。主要测试点包括多个MD等级上的处理特性，Linktrace和Loopback的功能特性，Defect报文的检测和处理特性等。

●容量和性能测试：现在的设备都可以支持成百上千个ELINE/ELAN服务。CFM会被配置运行于拥有大容量连接的网络上。设备制造商和服务提供商都需要知道在提供大容量CFM服务的情况下，网络设备需要如何升级。典型的测试场景包括：被测设备是处于单一MD等级的MIP；被测设备是处于多个MD等级的MIP；被测设备是处于单一MD等级的MEP；被测设备是处于低等级MD的MEP，也是处于多个高等级MD的MIP等。这种测试也是当前关注的重点，图2的测试仪表仿真了多MD等级，多MA，多VLAN，多MEP和MIP的示意。IXIA领先的性能测试方案完全可以方便灵活地实现CFM协议的容量和性能测试，对上述测试场景都可以用向导的方式灵活配置。由于篇幅限制，本文不详细介绍具体的配置，如果需要，可以直接和IXIA公司联络索取详细配置手册和测试方案。

 

●互通性测试：E-CFM标准最近有些变化，在2007年底，802.1ag成为IEEE标准并正式发布，并且之前的各个版本有多次较大的修订。因此，互通性测试就显得非常必要。

●负面测试：因为E-CFM是消息协议，因此负面测试非常重要，以检查设备的协议栈是否会在负面的测试情况下进入异常状态。

●一致性测试：因为该标准比较新，在产品的开发和验证阶段，对协议的标准性验证非常重要，IXIA支持的一致性测试例参见表3。

 

 

●综合测试：在很多情况下，CFM会和MPLS同时使用，被测设备可能会需要CFM和MPLS OAM一起工作来进行故障通知。

2.3  ITU Y.1731测试

Y.1731规范是由ITU组织提请的，从规范上来说，IEEE802.1ag所规定的内容在该标准中都有包括，同时又增加了更多的OAM消息组合，包括AIS，RDI，锁信号(LCK)，测试信号，自动保护切换(APS)，维护通信渠道(MCC)，试验(EXP)，供应商特定的(VSP)故障管理以及用于性能监视的丢包管理(LM)和延迟评估(DM)等。

Y.1731/802.1ag是功能全面的先进OAM协议，其设计同时利用了IEEE和ITU在以太网和电信级OAM领域的经验。从测试方法的角度考虑，Y.1731的测试和802.1ag完全相同，只是另外需要覆盖Y.1731里面新增加的内容。图3是采用IXIA软件的向导功能，实现的多MD，多MA，多VLAN容量和性能测试的示意。

 

根据客户的需求，目前IXIA测试平台上已经实现的802.1ag和Y.1731主要特性见表4。更多的特性在后续版本发布。

 

 

（4）IXIA测试平台的特点

●测试覆盖面全；功能、性能、一致性、负面测试和综合测试在一个平台上，可以非常方便地完成。

●性能指标高，每个端口支持超过1400MAs/MPs的仿真。

●支持两种最快的CCM时间间隔：3.33ms和10ms，IXIA是目前支持该特性的惟一仪表厂家，也从另一方面体现了IXIA每个端口都有高性能CPU，而不和其他端口分享资源的独特和领先的设计结构，保证了测试的准确性。

●全面支持各种缺陷/错误消息类型的检测与统计，并有各个状态的实时显示。该特性非常适合协议的功能测试。

●控制层面与转发平面相结合、各种数据流量可以运行在CFM会话生效的链路上，验证设备和网络转发性能。

●内置强大的实时协议分析仪功能，可以实时提供清晰的CFM端点之间协议的交换过程与状态。该特性对问题查找和故障排除非常有帮助。

●采用向导的方式配置，具有清楚直观的界面，支持多种测试拓扑结构。

PBB-TE（Provider Backbone Bridge–Traffic Engineering）目前的技术标准是IEEE802.1Qay，是在由北电提出的PBT（Provider Backbone Transport）技术基础上发展起来的支持流量工程的运营商骨干桥接技术。PBB-TE技术的基础是IEEE802.1ah定义的PBB（Provider Backbone Bridge，运营商骨干桥接）技术。PBB又称为MAC-in-MAC，是一种基于MAC堆栈的技术，用户MAC被封装在运营商MAC内，通过二次封装对用户流量进行隔离，增强了以太网的可扩展性和业务的安全性。PBB的关键是在MAC-in-MAC封装中引入了24 bit的I-TAG（业务实例标签）标识业务。

PBB-TE技术关闭了PBB的组播功能，丢弃了组播数据；关闭了广播学习功能，因为通过网络的PBT通路是预先定义好的；关闭了用于阻止网络内出现环路的协议，因为对数据帧的转发路径是预先配置好的，不再需要阻止环路协议，这样大大提高了网络的利用率。运营商可以管理不同路由上的负载，防止负载不均衡情况的发生。

PBB-TE技术采用IEEE802.1ag作为PBB-TE隧道维持的信令协议，持续地监视网络中的隧道状态。当主用隧道失效时会把业务自动转移到预先建立的备用电路上，增加了必要的弹性。根据电信运营商不小于50ms的故障倒换时间的要求，CFM发送CCI消息的间隔为3.33ms或10ms。这也是在进行PBB-TE测试时，必须要测试仪表支持这两个发送间隔的原因。

PBB-TE设备的测试，主要有典型的测试技术和应用场景。常见的测试应用之一是被测设备为骨干边缘桥（BEB，Backbone Edge Bridge）（见图4）。测试仪表和被测的BEB设备建立大量的PBB-TE隧道，并且通过CFM协议的CCI消息检测隧道状态。这种测试最为常见，可以评估被测桥接设备建立PBB-TE隧道的扩展性能力以及隧道之上的转发性能。

 

更多典型的测试方法和测试场景包括被测设备为骨干核心桥（BCB，Backbone Core Bridge），测试仪表的端口之间建立PBB-TE隧道，被测的BCB设备承载PBB-TE隧道，验证被测设备的性能；PBB-TE桥接设备的收敛时间测试；PBB-TE桥接设备的故障恢复时间测试；PBB-TE时延测量协议测试；PBB-TE时延变化协议测试；PBB-TE数据包丢失测量协议测试；2~3层流量运行在PBB-TE隧道之上的转发性能测试；4~7层三重播放流量运行在PBB-TE隧道之上的QoE特性测试等都可以通过IXIA强大的测试平台实现。图5是被测设备为BEB时，测试仪表仿真复杂的树型结构，验证被测设备的PBB-TE隧道建立能力和性能。图6是PBB-TE桥接设备收敛时间测试的示意图。

 

 

IXIA是业界第一个支持PBB-TE测试的仪表厂家，在2008年初ENTAC组织的公开电信级以太网测试项目上，IXIA可以和超过9家PBB-TE技术的设备制造商进行互通。这也是对IXIA PBB-TE技术的认可，也进一步奠定了IXIA在电信级以太网测试领域的领导地位。