G.SHDSL接口卡多PVC測試技術的研究

魏 磊,尹洪東

(中國石油大學,北京102249)

高速數據用戶線(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G.991.2推薦標準,又稱 G.SHDSL[1]。隨著互聯網的普及，人們對上網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比較成熟，但對G.SHDSL接口卡的測試還在緩慢發展中，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，在雙絞銅線上實現高速數據傳輸。其單線速率可達到5.696 Mb/s。

傳統的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承載不同業務，如語音、視頻、文件傳輸等等，互不干擾，達到了資源共享。其中的PVC包含VPI和VCI兩個參數，VPI的范圍是 0～255，VCI的范圍是 0～65 535(大多數的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上傳輸，因此其封裝在ATM信元中的數據都是承載在Ethernet鏈路上[3]。這時需要將從 DSL接口上傳輸的ATM信元轉化為以太網幀，所需的設備即DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer)數字用戶線路接入復用器,DSLAM是各種DSL系統的局端設備，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)支持多種業務接口

它能夠提供ADSL2+和G.SHDSL業務板的接入，同時支持任意組合業務板，且ADSL2+業務板支持32線用戶的接入，G.SHDSL業務板支持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、 以太網接入等功能，且能夠支持各種路由轉發能力完善的IP路由/轉發能力及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務流量，提供的協議報文豐富，且可以支持多種通信技術、協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 測試環境及方法

3.1 測試組網

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，可以根據需要調整。

圖1 測試組網

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等狀態是否正常。(2)PVC的自協商功能測試，此項需對DSLAM設備配合執行,改變本端和對端DSLAM設備的PVC值，測試設備G.SHDSL接口卡能否自協商到PVC值 (注意在每次協商時需通過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鏈路上承載不同業務（文件下載、業務流量、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，在現網中都是通過PPPoE撥號上網，因此在實驗室中搭建環境模擬撥號上網。(2)與VPN技術結合，考慮到網絡安全,對鏈路采用 IPSec、P2P、GRE等加密技術，查看業務是否正常流通。(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，如果發現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據的有效性。

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、不同協議流量、分片報文等)，觀察設備是否出現內存泄漏、重啟[2]。

4 測試執行及有效性分析

4.1 用例執行

(1)接口卡遍歷。對以上用例的執行需要在1、2、4口接口卡上分別執行，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。但需要DSLAM端配合的用例則只能手動執行。

(2)測試參數選取。由于接口卡重啟需要大約30～40 s的時間，對執行 shutdown/undo shutdown和 active/deactive操作時要考慮進去。

(3)注意事項。某些缺陷的暴露是在設備長期運行情況下產生的，因此對其性能及壓力穩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，對上面的測試組網可以靈活變換。對每次測試的組網及條件需要明確，這對缺陷的分析及問題復現有很大幫助。

4.2 缺陷提交及測試有效性分析

(1)缺陷發現的統計

根據測試過程中發現的缺陷按照提示、一般、嚴重和致命的級別提交的問題單統計如圖2所示。

圖2是軟件產品整個測試過程中問題單個數的統計值，因G.SHDSL是新研發出來的接口卡，所以出現的致命、嚴重問題單個數較多。圖3是軟件交付的問題統計。

這里按照缺陷的級別及數目可以計算出特性問題單的DI值：

DI值=問題單數目×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。

圖2 軟件整個測試過程中的問題單統計

圖3 軟件交付時的問題單統計

由上面計算出的DI值可以看出，以上的測試方法對軟件產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、穩定性的測試范圍，且實驗室模擬現網環境執行用例。由Bug提交的DI值可以看出，以上用例的執行覆蓋了大部分功能及場景，對開發人員修改代碼提供了依據，通過不斷修改代碼、反復測試的過程保證了產品的質量。

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接口卡缺陷的發現提供了保障。當然并不可能發現全部的問題，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、逐步提高的過程，以達到產品質量的提高。

[1]周瑩瑩，姜珊.G.SHDSL接口卡多PVC的設計與實現[J].科學技術與工程,2010,10(34):8451-8456.

[2]岳妍妍，錢步仁，黃海龍.DDOS防火墻壓力測試方法的研究[J].軟件導刊,2009,8(4):145-147.

[3]高軍，郭建華，夏霆.淺談 HDSL的組成原理及應用[J].電信建設,2003(6).

[4]蘇潔.HDSL接口技術簡介[J].電子技術,1999(5):32-33.