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开通VoIP业务的以太网的测试

本文发布于2008-05-28 00:17:47,浏览...次,好评(0个)投一票

随着以太网业务在企业内的广泛开展,对于许多运营商来说,快速推出IP承载语音(VoIP)业务就成了当务之急。用户从以前的专用语音线路,转为使用VoIP时,对VoIP的期望值很高,他们希望以太网接入线路能提供长话音质的语音业务和高质量的数据业务。运营商和用户之间的服务水平协议(SLA)以法律形式规定了相关的服务质量。SLA能帮助运营商留住原有的客户,吸引更多的新用户,但是如果运营商提供的服务不满足标准,如用户不满意或维护开销增加,就要付出代价,通常是直接的经济处罚。   

以太网链路上承载“尽力而为”的以太网业务(如Internet和Email接入)时,SLA通常关注链路的可用性。通过指定可接受的最大业务中断时间和维修时间,就可以判定链路的可用性。然而,在开展对时延敏感及非常重要的业务如VoIP、视频会议及远端数据存储时,“尽力而为”的接入远远不能满足这些业务的要求,因此SLA会包含更多、更详细的条款,除了链路的可用性外,还规定了可接受的以太网性能标准,以满足服务质量(QoS)的要求。    

在链路提供给用户之前,运营商如果对链路进行了全面的测试,就会对自己在协议中的承诺很有信心。简单的测试方案只能验证以太网链路的基本功能(使用ping、连接认证等),一旦正式为用户开通业务,运营商就会面临糟糕的网络性能。一些运营商虽然知道这个问题,但由于不具备测试能力,所以只好给用户分配超额带宽,以确保SLA得到满足。若在开启业务前仔细确认链路性能,就不必采用这种昂贵的处理方式。    

要对以太网接入链路进行全面测试,就需要清楚在链路上运行的业务类型。对于基本的以太网业务,例如:Internet接入,虚拟专用LAN,及远程备份应用等,IETF制定的关于网络互连设备的标准——RFC-2544,就是一个很好的测试指南。RFC-2544规定了怎样对吞吐量、等待时间、帧丢失、及背靠背(突发)性能进行专门测试。复杂的SLA一般均引用这些测试方法。

对延迟敏感的应用如VoIP和IP视频,对其他的性能参数如分组间延迟(分组抖动)和分组排序(乱序分组)等也很敏感。在链路上同时传输VoIP和其他数据业务时,远端备份或文件传输等耗费带宽的业务经常会导致VoIP服务质量的降低。在测试时模拟真实的业务模式及调整网络参数来确定实时VoIP包的优先级,就可以解决这类问题。    

开通前的重要测试    

开通VoIP业务之前,应该按附表中的五个关键参数对以太网接入链路进行性能测试。VoIP业务开通时或开通后,为检测及排除故障也需要进行同样的测试。这五个参数的不同组合及出现的间隔/频率可以反应出不同的网络问题。例如:断断续续的帧丢失是核心交换和路由问题引起的,而连续的帧丢失则是网络回路阻塞所导致的。一个经验丰富的业务开通小组,对测试结果进行综合分析后,就能很快优化用户链路。经常导致VoIP性能下降的因素有:   

● 路由摆动,是指网络频繁改变分组包到达最终目的地的路径。网络阻塞或流量机制不好都可能引起路由摆动。路由摆动会导致一些通话质量问题,还会引起分组抖动,产生等待时间,及导致分组失序。    
● 接入链路阻塞,如果接入链路没有给VoIP包分配专门的带宽或足够高的优先级,那些突发的或极耗带宽的业务就会迅速降低话音的质量,甚至会导致通话失败。会干扰通话质量的业务通常有大文件下载、远程备份、视频会议。吞吐量降低和数据包丢失都表明接入链路出现了阻塞。对接入链路的交换策略进行重新配置可以减少这些问题。    
● 回路阻塞,高等待时间和低吞吐量通常表明接入链路会聚点出现了带宽瓶颈。    

运营商通过分析检测到的错误类型,比较错误出现的频率和间隔(断断续续的、周期的、连续的)的不同,可以准确地评估出该如何调整,以使链路满足SLA规定的质量标准。          

模拟用户网络    

要真实模拟和分析单链路上传输的多个业务之间的相互作用,所使用的测试仪器必须能够在LAN和WAN层面上创建客户网络环境。为了模拟用户端设备,要仿真出流量控制和吞吐量等参数。给测试业务加上虚拟LAN标签,可以确保生成的测试业务以与用户数据一致的优先级和路由配置进行传送。     

当以太网要承载多种业务时,测试仪器就要进行多业务流量测试和分析。业务开通小组使用这个功能来模拟典型的链路业务,这种模拟是通过为共享同一条接入链路的每个业务生成对应的测试数据流实现的。例如:用一个具有高优先级和可变带宽及突发频率高的数据流来模拟VoIP业务,而用一个低优先级连续吞吐的数据流来模拟异地备份业务。由于模拟用户业务是精确测试的基础,所以以太网测试仪一定要能提供一定数量的相互独立的可配置数据流。通常情况下,最多10种数据流就可满足提供业务的要求。    

在网络上传输多个数据流时,控制好其他数据流的优先级、带宽等特性,就可对单个数据流进行详细的测量。利用这种技术,可以在各种典型的边界条件下模拟出不同的网络业务。    

通常,专门的VoIP分析工具对于以太网链路测试是不够的。这些工具通常注重于可感知的声音质量(例如,主观平均判分,R-factor,和其他PESQ算法)。这些测量方法仅能得到终端用户通话音质的综合分。尽管对链路进行全面测试和网络分析后,使用这些综合数据能够知道链路是否正确地开通了;但它们对业务开通小组解决问题或调整接入链路的网络参数没有实质性的帮助。虽然VoIP测试设备能测量出基本的性能参数,但它们还缺少开通链路所需的关键功能:全线速业务生成,网络仿真,详细的以太网标准(RFC-2544)测试等。    

单向测试 

VoIP开通前测试中最后需着重考虑的是业务传输方向的影响。由于接入链路上的业务或带宽是不对称的(下载超过上载,或相反),质量问题就主要在一个方向上产生(也就是或者传送或者接收受到影响)。这种单向传输的影响经常使通话中的一个VoIP用户听到回音,通话中途断掉,或听到的声音有延迟;而另一个VoIP用户却可以听到完整清晰的通话内容。    

为了解决这种单向影响,需要对每个方向进行单独的测试。尽管每次开通业务时都使用两套测试设备,但一些运营商只进行环回测试(如附图)。这种方法使得发送和接收方向的测试值合在了一起,形成了单一的平均值;上传和下传中的问题不能被分别反映出来。    

环回测试和单向测试在开通以太网业务时都是很有价值的。    

需注意的是,在没有完善的时钟同步方案(例如使用GPS信号)的情况下,等待时间这个参数不能进行单向测试,它一般要在环回测试中测得。而要获得其他性能参数,包括吞吐量、突发率、帧丢失及分组抖动等的精确测试结果,就需要进行单向测试。    

对提供以太网业务的运营商来说,SLA是体现业务特色的关键。SLA能帮助运营商留住原有客户,并吸引更多的新客户。一旦SLA能承诺长途音质的语音业务,原有的PSTN客户就会成为VoIP的潜在用户。承载VoIP业务的以太网开通时,需要制定一个详细的测试方案,以让客户满意,同时满足SLA的要求。

 

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