G.SHDSL接口卡多PVC測試技術的研究 - 全文

　　高速數(shù)據(jù)用戶線（SHDSL）技術是ITU-U提出的一種高速對稱的傳輸技術，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接口卡目前廣泛應用于各大通信運行商。對ADSL接口卡測試技術已經(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，因此對其測試技術的研究尤為重要。

　　1 G.SHDSL接口卡多PVC技術簡介

　　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，它利用普通電話線中未使用的高頻段，通過不同的調制方法，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技術中的虛通道都是單PVC，而此項技術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，如語音、視頻、文件傳輸?shù)鹊?，互不干擾，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設備只支持0~255，因此實驗時在0~255之間測試）［1］。

　　2 測試設備及工具介紹

　　2.1 DSLAM

　　在DSL應用的場景中，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信元轉化為以太網(wǎng)幀，所需的設備即DSLAM（Digital Subscriber Line Access Multiplexer） 數(shù)字用戶線路接入復用器，DSLAM是各種DSL系統(tǒng)的局端設備，屬于最后一公里接入設備（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設備，選擇此設備主要是因為它具備兩大特點［2］：

　　（1） 支持多種業(yè)務接口

　　它能夠提供ADSL2+和G.SHDSL業(yè)務板的接入，同時支持任意組合業(yè)務板，且ADSL2+業(yè)務板支持32線用戶的接入，G.SHDSL業(yè)務板支持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發(fā)能力完善的IP路由/轉發(fā)能力及MPLS特性，同時支持PPPOA轉PPPOE，因此滿足了對XDSL接口各種業(yè)務的應用需求。

　　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設備，它能夠提供對G.SHDSL接口的功能測試的業(yè)務流量，提供的協(xié)議報文豐富，且可以支持多種通信技術、協(xié)議和接口的相應軟件應用及腳本的測試。同時設備具備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)需要調整。

　　3.2 測試用例設計

　　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操作等，查看接口卡是否正常工作且設備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設備配合執(zhí)行，改變本端和對端DSLAM設備的PVC值，測試設備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（文件下載、業(yè)務流量、視頻、語音等）。

　　3.2.2 互操作性測試用例

　　由于G.SHDSL接口卡在實際應用中不是單獨使用的，考慮到與其他特性的兼容性，設計用例如下：（1）與PPPoE結合，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技術結合，考慮到網(wǎng)絡安全，對鏈路采用IPSec、P2P、GRE等加密技術，查看業(yè)務是否正常流通。（3）與ADSL鏈路結合，G.SHDSL具備同其他XDSL鏈路的頻譜兼容性，同一臺測試設備上連同ADSL和G.SHDSL鏈路，測試對彼此的業(yè)務有無影響［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。同時關注1、2、4口的吞吐量是否是倍數(shù)關系。（2）時延：此項測試是在吞吐量的范圍內進行的，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，設計用例如下：（1）承載大流量的情況下長時間（72 h以上）反復配置/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，且設備是否存在內存泄漏等;（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），觀察設備是否出現(xiàn)內存泄漏、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。

　?。?） 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。

　?。?） 注意事項。某些缺陷的暴露是在設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現(xiàn)有很大幫助。

　　4.2 缺陷提交及測試有效性分析

　?。?） 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×每個問題單的權值

　　其中提示、一般、嚴重和致命問題的權值分別是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)品質量的改進提供了一定的保障。

　　（2） 測試有效性分析

　　用例的設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、反復測試的過程保證了產(chǎn)品的質量。

　　本文提出了對多PVC的G.SHDSL接口卡測試的具體方法， 由實驗結果可以看出，這些用例的設計確實對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，這是一個反復操作、不斷循環(huán)、逐步提高的過程，以達到產(chǎn)品質量的提高。