В современном мире наблюдается рост потребности пользователей в высокоскоростных каналах передачи данных. В связи с этим повышается объем производства высокоскоростного телекоммуникационного оборудования.
Производители все чаще сталкиваются с проблемой контроля параметров выпускаемой продукции в условиях увеличенных объемов. На данный момент не существует устройств, позволяющих с помощью контроля параметров выходных цифровых сигналов телекоммуникационных устройств определять возможность работы устройства в программно-конфигурируемых сетях, при условии применения метода группового контроля. В соответствии с вышеизложенным возникает необходимость разработки устройства, позволяющего производить комплексный контроль качественных параметров обработки трафика устройств, функционирующих в программно-определяемых сетях.
К современным телекоммуникационным устройствам, как правило, предъявляется большой перечень требований, которым они должны удовлетворять, начиная с возможности обеспечения передачи данных по мировым стандартам, заканчивая реализацией алгоритмов шифрования каналов, агрегации каналов, обработки трафика на уровне служб и приоритезации трафика. Для оценки соответствия данным параметрам применяется ряд методик контроля, к таким методикам контроля относится и методика комплексного контроля параметров при имитации реальной нагрузки трафиком сложной сети. Телекоммуникационное устройство должно обрабатывать потоки данных по определённым алгоритмам, регламентированным в протоколах передачи данных, например, протокол маршрутизации потока или протокол определения приоритета обработки пакетов данных. Указанная информация инкапсулирована в трафик, подающийся на порт устройства, устройство же должно правильно прочитать, обработать, скорректировать сервисную информацию и отправить пакет данных далее к посту назначения. Для проверки возможности работы группы телекоммуникационных устройств на удовлетворение качественным параметрам необходима технологическая оснастка, которая позволит за один комплекс испытаний сформулировать вывод о качестве испытуемого телекоммуникационного оборудования.
Устройство, позволяющее производить комплексную проверку группы телекоммуникационного оборудования должно обеспечивать проведение измерений с учетом многих часто используемых протоколов передачи данных.
Для проведения проверок устройство должно обладать рядом функциональных блоков, таких как:
- генераторы трафика;
- анализаторы трафика;
- вычислитель;
- коммутационная матрица;
- векторный анализатор сигналов;
- блоки управления;
- система управления и формирования заданий.
Генераторы трафика должны иметь возможность генерации логически связанных потоков данных в соответствии с структурой виртуальной сети, организованной по стеку протоколов стандарта NFV и OpenFlow, для обеспечения возможности контроля информационной обработки трафика на борту проверяемого телекоммуникационного оборудования. Генераторы трафика должны обеспечивать сетевую нагрузку каждого порта испытуемых изделий. Генераторы трафика должны быть плотно связаны с анализаторами трафика для проведения проверок и формирования выводов относительного отправленного на испытуемое устройство потоков трафика.
Анализаторы трафика должны обеспечивать анализ структуры данных и отслеживать трассировку прохождения пакетов в виртуальной сети, в которой на физическом уровне участвуют испытуемые устройства. Также анализаторы трафика отслеживают время обработки трафика испытуемыми изделиями, изменения информационной структуры маршрутизации, изменения заголовков и соответствия общим стандартам и заданной структуре сети, помимо этого анализаторы трафика позволяют определить правильность обработки телекоммуникационным изделием проколов маршрутизации, инкапсуляции в виртуальные подсети, возможности агрегации каналов, шифрования трафика и приоритезации обработки потоков данных.
Вычислитель несет в себе функцию обработчика параметров трафика и имитатора физически несуществующих узлов сети, к тому же вычислитель собирает информацию по всем проверкам и плотно взаимодействует с системой управления и формирования заданий, для уточнения результатов проведения проверки на обеспечение заданных параметров
Коммутационная матрица должна обеспечивать физическое подключение всех портов уровня данных и уровня управления в соответствующие порты матрицы для всех подключаемых по групповому методу устройств. Также коммутационная матрица должна иметь физическое разделение портов уровня данных и уровня управления, что достигается применением двух и более коммутационных контроллеров. Данные требования обеспечивают контроль проникновения через уровень данных в уровень управления и наоборот. Коммутационная матрица является связующим звеном между генераторами/анализаторами трафика и испытуемым оборудованием. Также в своем составе она должна иметь управляемый направленный ответвитель, позволяющий передавать трафик непосредственно с устройства на блоки низкоуровневого анализа трафика.
Векторный анализатор сигнала предназначен для анализа внутриканальных изменений спектра сигналов, генерируемых устройствами, а также для вычисления коэффициентов модуляционных и битовых ошибок
Блоки управления необходимы для организации управления низкоуровневых анализаторов и высокоуровневых анализаторов. Функционально разделены для упрощения системы управления и формирования задания.
Система управления и формирования задания обеспечивает организацию петель управления для проведения контроля и управления измерениями каждого испытуемого телекоммуникационного устройства и общей сети в целом. Данный функциональный блок формирует управляющие сигналы на блоки управления с учетом изменения общего наполнения трафика и графа прохождения его через испытуемые устройства. При формировании потоков данных необходимо учитывать специфику анализируемых устройств и управлять нагрузочным трафиком в совокупности.
Центром системы является вычислитель, к нему подключена система управления и формирования задания, анализаторы трафика, векторный анализатор сигналов и коммутационная матрица. Система управления и формирования задания управляет генераторами и анализаторами через соответствующие блоки управления, для генерации трафика с заведомо известными параметрами и определения отклонений при работе испытуемых изделий. Вычислитель также через коммутационную матрицу подключен по каналам управления к испытуемым устройствам для проверки возможности динамической настройки и изменения параметров обработки. Коммутационная матрица является связующим звеном между испытуемыми устройствами и функциональными блоками разрабатываемого изделия, а значит она должна иметь двукратный запас по производительности относительно всех испытуемых телекоммуникационных устройств.
Трафик, сгенерированный генератором трафика, проходит через коммутационную матрицу на испытуемое устройство, где, после обработки и/или передачи на другой порт, поступает на анализатор трафика и ответвляется на векторный анализатор сигналов через коммутационную матрицу. Анализаторы сравнивают обработанный пакет с исходным и отправляют сервисную информацию на вычислитель, который набирает статистику и по окончанию сценария испытаний формирует отчет.
Устройство формирует и анализирует трафик по каждому порту, генерируя его в соответствии со структурой сети, регламентированной сценарием проведения испытаний. В результате испытаний формируется комплексный отчет, который содержит информацию по каждому подключенному устройству и каждому параметру, оцениваемому при проведении испытаний.
За счёт одновременного проведения измерений параметров нескольких устройств, разрабатываемое устройство позволит существенно ускорить процесс прохождения технического контроля на производстве, а также сократить пространство, занимаемое испытательным стендом. Существует возможность использования устройства в проведении анализа проектируемых сетей передачи данных с использованием реального оборудования без риска потерь полезной информации.
В настоящей работе была описана общесистемная структура устройства, исходя из функционального назначения. Рассмотрены функциональные блоки устройства, необходимые для обеспечения анализа заданных параметров в телекоммуникационных устройствах. По результатам работы была разработана структура изделия, производящего комплексный контроль качественных параметров обработки трафика устройств, функционирующих в программно-определяемой инфраструктуре. Разрабатываемое устройство позволяет достоверно оценить качество обработки сервисной информации трафика, обеспечения корректной маршрутизации, а также время обработки сервисной информации испытуемым изделием.