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和记娱h188下载app:提供时间同步和频率同步的IEEE1588协议的测试方法分析



1、小序

今朝,运营商在大年夜规模支配下一代收集,分组互换网将替代TDM成为主流承载收集。跟着收集和营业全IP化的成长,在分组互换收集上传送TDM营业,IPTV营业,3G/4G等实时要求较高的利用时,必要分组互换收集供给更高质量的同步与准机会制。传统以太网没有内置时钟的散播能力,同步以太网对现有以太网做了一种扩展,类似TDM收集在物理层宣布时钟,实现了设备间时钟频率同步。然则还有一些利用必要光阴上的同步,IEEE1588-2008 PTP(Precision Timing Protocol)应运而生,成为公用的供给光阴同步和频率同步的协议。

回首同步技巧的成长,我们曾在以太网上用过NTP技巧,GPS技巧或用T1/E1和以太网组成混杂收集来增添以太网的时钟同步能力,但因为NTP自身技巧的限定,其精度只能在1~50ms之间;GPS广泛利用在CDMA基站和许多其它利用,供给光阴和频率的同步,但GPS接管机必要在空中架设天线,在办公室或运营商机房里实施是对照艰苦的;在T1/E1和以太网混杂收集,用T1/E1通报时钟,用以太网扩大年和记娱h188下载app夜带宽,但从收集扶植成原先讲用这种措施是不经济的。IEEE1588v2是一种正确光阴同步协议,可以觉得是对NTP协议的一种进化版本,IEEE1588v1精度可以达到亚ms级,IEEEv2精度可以达到亚us级的精度。IEEE1588v2对IEEE1588v1进行了改进和前进,前进了同步精度,加入了故障容限,满意冗余和安然的保障功能,并引入界限时钟和透传时钟两种新类型设备。经由过程主从设备间通报PTP消息包,从时钟谋略光阴和频率偏移,实现与主时钟的频率和光阴的同步。

在研发和支配PTP设备时,在主要功能、机能和压力测试方面,我们面临诸多寻衅。今朝,对PTP的协议测试主要有以下方面:

(1)校对系数测试:测试PTP设备是否能正确谋略校对系数(CorrecTIon Factor)。

(2)PTP设备规模测试:测试主时钟在不合的各类消息速度下,能够支持的最大年夜从时钟数。

(3)BMC测试:主要指最佳主时钟(BMC)选择测试和差错倒换测试。

(4)对PTP包优先级的测试:测试PTP设备若何对PTP的包做到有包管的转发,结合L2和L3 QoS的测试。

(5)多光阴域测试:测试多光阴域的规模和多光阴域下是否有互订交互。

(6)加载节制面:在测试PTP协议时,经由过程仿真STP和路由协议等,可以加载节制平面,并同时仿真收集的不稳定环境。

(7)非常测试和加载额外压力的测试。

(8)协议准时器的测试:例如在发送了Sync消息今后可以节制发送Follow UP的距离光阴。

(9)稳定性测试:经由过程发送非常包来测试PTP设备的稳定性。

2、主要测试项目

2.1 校对系数差错测试(CorrecTIon Factor Error)

透传时钟(Transparent Clock)最紧张的一个功能便是能够精确丈量PTP包颠末它时的延迟(ns级),这个延迟我们又叫做“驻留光阴”。透传时钟在发向下流的PTP消息里携带延迟信息,称为校对系数(CorrecTIon Factor),假如CF不准确,下流的从时钟就无法与上游的主时钟正确同步。

用IXIA测试仪表可以丈量每个PTP包颠末透传时钟的实际延迟,并对照PTP消息里所申报的CF值,可以更有效地测试透传时钟所谋略的CF值是否准确。CF Error谋略公式为:CF Error=CorrecTIon Factor-Actual Latency。

CF Error假如是正的,则表示透传时钟过高估算了驻留光阴。反之,则表示透传时钟过低估算了驻留光阴。假如CF Error过大年夜和变更过大年夜,将引起下流的从时钟同步损掉。平日CF值在几十ns是可以吸收的。在ISPCS2009研讨会上IXIA展示了CF的测试结果,被公觉得是透传时钟测试的业界标准。

(1)IXIA测试的设置设置设备摆设摆设模式

●校准模式:用校准线缆直接背靠背连接IXIA测试仪表的两个端口,履行校准历程(见图1)。

图1 校准测试拓扑图

●测试模式:用测试仪表的两个端口连接被测设备的两个端口,履行测试历程。校准线缆长度是测试线缆的2倍(见图2)。

图2 Correction Factor Error测试拓扑图

为了测试的准确性,在测试前需先校准,削减因为测试仪表内部的光阴开销或光缆/电缆传送的延迟引起的不准确性,主要包括:测试仪表内部的光阴开销和经由过程光缆或电缆传送的延迟(如五类电缆线的传送延迟是48ns/m,光缆传送延迟是29ns/m)。图3所示的是校准赞助修正测试仪表内部光阴开销和线缆传送延迟示意图。和记娱h188下载app

图3 校准赞助修正测试仪表内部光阴开销和线缆传送延迟

(2)CF Error测试步骤

●校定光阴戳

①在两个测试端口分手设置主时钟仿真和从时钟仿真,Tx和Rx校准因子(Calibration Factor)的缺省值为0,测试拓扑如图1所示。

②测试履行一段光阴后,测试系统会显示匀称Sync Latency和匀称Delay Request Latency。

③在模拟主时钟的测试端口,我们可以根据公式(1)和公式(2)设置设置设备摆设摆设Tx和Rx校准因子(Calibration Factor):

Tx Calibration Factor=Sync Latency/2 (1)

Rx Calibration Factor=Delay Request Latency/2 (2)

④在模拟从时钟的测试端口,可以根据公式(3)和公式(4)设置设置设备摆设摆设Tx和Rx校准因子 (Calibration Factor):

Tx Calibration Factor=Delay Request Latency/2 (3)

Rx Calibration Factor=Sync Latency/2 (4)

⑤从新启动测试,再从时钟结果显示界面,可以反省Sync Latency的值(靠近0,低于100ns),D和记娱h188下载appelay Request Latency的值(靠近0,低于100ns),Latency Asymmetry的值(靠近0,低于50ns),Offset From Master (OFM)的值(靠近0,低于100ns)的参数:

可以微调校准因子(Calibration Factor),使得以上参数靠近0。

●在两个测试端口分手模拟主时钟和从时钟

在主时钟测试接口发送Sync message的速度,在从时钟测试接口发送Delay Request的速度可以调节。测试拓扑如图2所示。

●测试结果

如图4所示,测试结果会异常直不雅地显示在界面上,测试系统会实时显示Sync Correction Factor Error和Delay Request Correction Factor Error等。

图4 CF Error测试结果

●变更以下前提,重复上述测试步骤

①加快Sync和Delay Request消息的发送速度。

②增添在一个测试端口模拟从时钟的数量。

③用多对端口,并散播在不合的光阴域中双向测试,因为端口的纰谬称,发明商用透传时钟在多端口存在测试结果的差异性,是以必要我们用多对端口测试,可以察看在大年夜的压力下透传时钟谋略CF值的准确性。

④同时在多个光阴域中履行测试。这将测试透传时钟是否会与上行多个主时钟(在多个光阴域)同步。假如不能同步上,透传时钟的光阴基准就会不准确,造成CF值的谋略差错。

⑤在测试历程中,在数据平面可以增添背景营业流,模拟真实情况。

⑥在节制平面,可以同时仿真多个协议,例犹如时仿真最小天生树和其它路由协议。

⑦PTP协议可以在单播和组播两种模式下分手进行测试。

2.2 PTP大年夜规模测试(PTP Scalability)

大年夜多半PTP系统里有很多从时钟。在系统中跟着从时钟数量的增添,会加重主时钟或界限时钟的处置惩罚包袱。是以,在设计、部署和进级PTP设备的时刻,主时钟、界限时钟和透传时钟的大年夜规模基准测试异常紧张。使用IXIA测试系统,可以异常轻易模拟在多个光阴域里大年夜量的主时钟和从时钟。PTP设备所能支持的规模与很多身分有关,例如,Sync和Delay-Request消息的发送速度,是用单播模式照样组播模式等。以下具体先容测试主时钟规模的测试措施。测试拓扑如图5所示。

图5 PTP大年夜规模测试拓扑图

(1)测试步骤

●IXIA测试系统可以实时监测每块板卡上CPU和内存的占用环境。启动Dashboard功能,以包管测试的瓶颈不是因为测试仪表造成的。假如发明测试仪表板卡的CPU和内存的占用过高,可以应用更多半量的测试板卡,以低落每块测试板卡的压力,并可把压力汇聚到被测系统。

●仿真50个从时钟,建立从时钟的速度可以设置为5 slaves/100sm。

●判断被测设备主时钟能支持的最大年夜从时钟数量。根据两个前提判断,即所有仿真的从时钟都达到Slave状态;颠末一段测试光阴,从时钟所发送的Delay response 消息数应即是所接管的Delay request消息数。

●假如经由过程测试,则再增添从时钟的数量;假如没有经由过程测试,就削减从时钟的数量。用二次对折法,可以测试出被测设备所能支持的最大年夜从时钟数量(见表1)。也可以经由过程改变不合消息的发送速度,来丈量被测设备所能支持最大年夜的从时钟数量(见表2)。

表1 用二次对折法查找被测设备所支持的最大年夜从时钟数量

表2 在不合的前提下丈量被测设备所支持的从时钟数量

●在测试历程中,改变前提(在多个光阴域中测试,在单播和多播两种模式下进行测试,在one-step模式和two-step模式下进行测试)来测试被测设备的规模基准。

2.3 最佳主时钟选择算法(Best Master Clock)

最佳主时钟(MBC)选择算法主要利用在从时钟和界限时钟的从时钟端口上,在本光阴域选择质量最好的主时钟。此算法主如果对照不合的时钟质量参数,以特定的优先级顺序选择最佳主时钟。IXIA测试系统可以模拟多个带有不应时钟质量参数的主时钟。假如被测设备是界限时钟,则下流IXIA测试系统所仿真的从时钟可以很轻易地确定系统的祖时钟(Grandmaster)和被测设备所选择的是否相同。以测试界限时钟为例,具体先容测试历程,测试拓扑如图6所示。

图6 BMC测试拓扑图

测试步骤如下:

(1)在IXIA测试系统的两个测试端口上分手仿真两个主时钟Master Clock 1和Master Clock 2,但两个主时钟的时钟质量参数不合。Master Clock 2的时钟质量低于Master Clock 1的时钟质量,但高于被测设备的时钟质量。

(2)在IXIA测试系统的第3个测试端口仿真从时钟,目的是在从时钟上查看Grandmaster Clock ID和Clock Quality参数是否与被测设备所选定的相同。

(3)在被测设备和所仿真的从时钟上可以看到都选择了Grandmaster为Master Clock 1。

(4)改变Master Clock 1和Master Clock 2的时钟质量,使Master Clock2的时钟质量高于Master 1,从新履行测试。

(5)在被测设备和所仿真的从时钟上可以看到都选择了Grandmaster为 Master Clock 2。

(6)假如现有的最佳时钟毁坏了,被测设备是否会选择次佳时钟。仿真Master Clock 1呈现故障,在被测设备和所仿真的从时钟上可以看到都选择了Grandmaster为 Master Clock 2。

(7)让两个或更多Clock Quality参数的组合赓续变更,重复以上测试;可以在和记娱h188下载app组播和单播两种模式下重复以上测试;在多个端口仿真多个主时钟,并且散播在不合的光阴域里,重复以上测试。

3、IXIA IEEE1588测试办理规划

IXIA IEEE1588测试软件供给了周全和富厚的测试功能。用于测试主/从时钟、界限时钟和透传时钟的协议功能,机能和规模。

3.1 测试功能

(1)可以在一个端口仿真多个主时钟和从时钟,并散播在不合光阴域。

(2)可以实时地测试主要机能参数,例如校对系数差错(Correction Factor Error),主时钟的光阴开销和匀称路径延迟。

(3)能够节制协议仿真机能,例如对付Follow-up Delay,可以仿真急速或延迟很大年夜的Follow-up消息,对被测系统的机能影响很大年夜。

(4)可以周全设置主时钟和从时钟的属性,包括Unicast和Multicast模式,one-step和two-step行径,Unicast协商,QoS级别,光阴域,Clock ID,时钟质量参数,E2E和P2P参数,Announce/Sync/Delay-Request 消息距离等。

(5)可以在测试运行历程中实时改变参数(如发送消息速度)。

(6)可以实时跟踪PTP仿真状态和察看统计结果。

(7)可以跟踪光阴值(如T1,T1等),以便更具体的故障扫除。

(8)在PTP仿真的同时,在相同端口可以同时加入其它协议的仿真(如STP和路由协议的仿真等);也可以在相同端口加载流量,模拟真实的背景营业流。

(9)可以模拟繁杂的PTP DDoS进击。

(10)供给对被测设备容错能力的测试。

3.2 特色

(1)在大年夜压力的情况下,可以测试透传时钟的校对系数差错(CF Error)

IXIA IEEE1588可以快速地监测和丈量透传时钟CF Error,经由过程对照Sync消息所申报的Correction Factor和用硬件级的光阴戳所丈量的现其实被测设备的驻留光阴(包转发延迟),测试仪表可以实时检测到CF Error。为了更准确的测试,测试系统供给校准功能,可以打消测试系统内部时钟和光纤/电缆传送光阴。

(2)能够有效验证BMC和差错倒换

IXIA IEEE1588供给周全的BMC测试办理规划,用来测试透传时钟、界限时钟和从时钟的处置惩罚速率和支持规模。IXIA IEEE 1588可以在每个光阴域实时跟踪和显示当前的主时钟和上次变更的光阴,以便测试主时钟的改变和BMC的机能,所能支持的主要测试场景包括:

●最优主时钟选择:可以测试BMC的正确度和处置惩罚速率。

●差错倒换测试:可以仿真差错主时钟,验证次优主时钟的选择和倒换光阴。

●模拟主时钟振荡:经由过程竣事和重发Announce或Sync消息,可以仿真主时钟赓续振荡的环境,用以测试主时钟的操作和稳定性。

●实时改变时钟质量参和记娱h188下载app数:可以实时改变时钟质量属性,用以对IEEE 1588 BMC履行协议同等性认证。

●弹性测试:可以插入不精确的Announce消息,验证被测系统对BMC处置惩罚的稳定性。

●不合光阴域的互相感化:经由过程模拟多个不合光阴域的主时钟并改变所申报的主时钟质量,来验证时钟能够区分不合光阴域并能够在同一光阴处置惩罚多个光阴域。

●可以验证CF的正确性:在BMC处置惩罚呈现差错时,可以检测透传时钟的CF Error,以确认透传时钟是否会受到影响。

4、停止语

IEEE1588最初是由Agilent Laboratories(安捷伦实验室)发现,并获得IEEE的辅助,2002年11月获得IEEE赞许。Agilent在此测试领域不停处于领先职位地方,跟着IXIA收购Agilent N2X,两家公司将联手推出业界最领先的测试办理规划。IEEE1588作为测试的新兴领域,IXIA引领了业界的测试标准。

责任编辑:gt

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