校園網(wǎng)的測試

  校園網(wǎng)的測試

      一所校園相當(dāng)于一個小社會，里面有很多特色分明的建筑，有宿舍、教室、圖書館、辦公樓，一些戶外的場館，還有風(fēng)景如畫的室外設(shè)施等，這里有很多不同的業(yè)務(wù)需求，尤其是高校，這里擁有鮮明的建筑群特色，和用戶行為特色，比較典型的有宿舍，教學(xué)樓，圖書館，體育場館和高度集中的人群等。同時，為這些設(shè)施和人群提供安全服務(wù)的設(shè)施也是高度集中，如視頻監(jiān)控，門禁系統(tǒng)，水力電力控制，消防安全設(shè)施等。因此確保為學(xué)校師生提供教學(xué)、科研和綜合信息服務(wù)的寬帶網(wǎng)絡(luò)高效、可靠地運行，是校園網(wǎng)建設(shè)和管理者面前的最重要的任務(wù)。本文主要探討的是校園內(nèi)的固定網(wǎng)(以太網(wǎng)，Wi-Fi等)，不包括部署在校園內(nèi)的公眾移動網(wǎng)，如5G，4G等。

  1. 校園網(wǎng)的主要使用場景

  · 教室場景

  大開間、密集人員、大流量：教室場景，典型的大開間，人員很密集，有些階梯教室可能會上百人，主要應(yīng)用教學(xué)類的業(yè)務(wù)。智慧教室和互動式教學(xué)，VR等高帶寬應(yīng)用是未來教學(xué)的大趨勢，訪問教學(xué)資源就意味著肯定是在內(nèi)網(wǎng)訪問。接入方式一般Wi-Fi為主、以太網(wǎng)為輔。

  · 圖書館場景

      筆記本和物聯(lián)網(wǎng)需求逐漸增多：圖書館場景，特點是人更多，現(xiàn)在學(xué)生自帶電腦已經(jīng)非常普及，上圖書館都會用筆記本電腦，他們的學(xué)習(xí)內(nèi)容包括資料查詢、視頻觀看等多種豐富的方式。另一個趨勢是，圖書館里會有更多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，比如圖書追蹤、借閱管理等。一般通過以太網(wǎng)直接連入校園網(wǎng)骨干層，在圖書館內(nèi)接入方式一般Wi-Fi為主、以太網(wǎng)為輔。

     · 科研樓辦公樓場景

  科研樓和辦公樓的對自主性和安全性要求高：科研辦公樓場景，人員并不密集，但是房間多，業(yè)務(wù)主要以校內(nèi)局域網(wǎng)資源為主，可能還有保密性的要求，比如一些涉密的科研類或者校內(nèi)安全性的資源訪問。辦公桌上的訪問以PC為主，投影、打印機、會議設(shè)備等智能辦公設(shè)備會逐漸增多，也會有無線投屏、無線會議等辦公應(yīng)用。一般大樓通過以太網(wǎng)或PON直接連入校園網(wǎng)骨干層，在樓內(nèi)用戶接入方式一般以太網(wǎng)為主、Wi-Fi為輔。

  · 宿舍場景

      宿舍是重度又隔離的特殊用網(wǎng)場景：校園里最有特色的場景就是宿舍。宿舍是一個相當(dāng)密集又互相隔間的空間，每個空間2到8人;學(xué)生在宿舍里主要以娛樂為主，每天晚上8點到12點是重度用網(wǎng)時段。根據(jù)多所高校無線體驗數(shù)據(jù)顯示，學(xué)生用網(wǎng)的大部分應(yīng)用來自于手機視頻，每人每月超過20GB。預(yù)計到2023年前，人均帶寬需求量超過25兆。接入方式一般是通過GPON/XGSPON接入校園骨干層，ONU位于宿舍樓內(nèi)，在宿舍樓內(nèi)Wi-Fi為主、以太網(wǎng)為輔。

  · 公共文體設(shè)施及室外場景

      高校的文體公共設(shè)施場景，包括室外開闊的活動區(qū)和大型的文體場館。主要需求是師生用手機來訪問互聯(lián)網(wǎng)，應(yīng)用多為即時通信、娛樂等。在室外場景下，移動接入(4G/5G)占主導(dǎo)地位。在熱點區(qū)域(禮堂，體育場館內(nèi))用Wi-Fi覆蓋，滿足集會的需要。

  2. 校園網(wǎng)的測試

  寬帶企業(yè)/校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)部署速度在全球范圍內(nèi)持續(xù)加速，由于這些連接中超過80%都基于光纖到戶(FTTx)，且通常通過Wi-Fi或以太網(wǎng)進一步延伸入戶，因此需要外場技術(shù)人員對各類網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)進行驗證或故障排除。如何快速、全面、準確地驗證校園網(wǎng)(抑或是住宅抑或是企業(yè)的網(wǎng)絡(luò))和服務(wù)性能，進而減少宕機時間、排障次數(shù)和運行費用，一直都是技術(shù)人員和網(wǎng)絡(luò)運營者所面臨的挑戰(zhàn)。

  測試場景1 ， 針對WiFi網(wǎng)絡(luò)的開通及故障排除 – Wi-Fi

  學(xué)生宿舍，教室，普通辦公室，食堂，等場所都是人員密集，是手機等移動終端的高密度使用場所，需要通過WiFi 保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋和互聯(lián)網(wǎng)的接入。

  對于Wi-Fi，測試者要確保：

  1) 物理層：是否每個房間里(或指定的位置)的信號覆蓋良好(Wi-Fi 信號強度)

  2) 鏈路層：是否連接到正確的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置是否正確(BSSID，安全驗證，頻段)

  3) 網(wǎng)絡(luò)層：是否得到了正確的IP地址?鑒權(quán)是否通過(DHCP，PPPoE/IPoE)

  4) 業(yè)務(wù)層：寬帶業(yè)務(wù)是否正常，業(yè)務(wù)配置是否正確(Ping，IP層/TCP的吞吐量測試

  測試場景2：以太網(wǎng)的開通及故障排除 – 以太網(wǎng)(10G/1G/100M)

  校園網(wǎng)的核心部分已經(jīng)升級到普遍采用有線連接，絕大部分是基于光的10G/1G以太網(wǎng)，負責(zé)將校園的關(guān)鍵部門聯(lián)網(wǎng)，除了對網(wǎng)絡(luò)的性能要求更高外，網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性也是網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護的重要因素。例如，數(shù)據(jù)機房，財務(wù)部門，重要實驗室，院系辦公大樓，圖書館，醫(yī)院，安保中心等。

  對于 以太網(wǎng)，測試者要確保：

  1) 物理層：對于GE/10GE的光以太網(wǎng)，需要檢查光纖端面是否干凈及可否接收到以太網(wǎng)信號(以太網(wǎng) LED指示燈)

  2) 鏈路層：是否有以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸(以太網(wǎng) LED指示燈)

  3) 網(wǎng)絡(luò)層：是否得到了正確的IP地址?鑒權(quán)是否通過(DHCP，PPPoE/IPoE)

  4) 業(yè)務(wù)層：寬帶業(yè)務(wù)是否正常，業(yè)務(wù)配置是否正確(Ping，IP層/TCP的吞吐量測試是否符合預(yù)期)

  測試場景3 ：針對PON網(wǎng)路部分的業(yè)務(wù)開通及故障排除 – GPON/XGSPON。

  校園網(wǎng)中非關(guān)鍵部門大量采用PON +WiFi接入方式，建設(shè)費用低，性價比高。例如 學(xué)生宿舍和食堂，運動場館，禮堂等公共場所。

  對于 PON，測試者要確保：

  1) 物理層：光纖端面是否干凈及接收到的光功率是否足夠(功率); 如果光路中斷，需要定位故障原因及斷點位置。

  2) 鏈路層：是否來連接到正確的PON支路，是否連接到正確的OLT(OLT ID，PON ID)

  3) 網(wǎng)絡(luò)層：是否得到了正確的IP地址?鑒權(quán)是否通過(DHCP，PPPoE)

  4) 業(yè)務(wù)層：寬帶業(yè)務(wù)是否正常，業(yè)務(wù)配置是否正確，Ping，IP層/TCP的吞吐量測試滿足預(yù)期。

  3. 適合校園網(wǎng)的測試方案

  3.1 端到端的性能測試 - NSC-100

  VIAVI緊湊型手持式網(wǎng)絡(luò)測試儀NSC-100(網(wǎng)路服務(wù)伴侶)旨在驗證當(dāng)前及未來千兆位網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可對網(wǎng)絡(luò)交付和服務(wù)性能進行測試。隨著網(wǎng)絡(luò)的融合和外場工作人員的整合，NSC-100可滿

足一系列網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的測試需求，如PON(適用于FTTH和5G xHaul，XGSPON)，以太網(wǎng)(企業(yè)、數(shù)據(jù)中心和城域網(wǎng))以及WiFi。其穩(wěn)健的外場就緒型無屏設(shè)計可直接通過手機的App(VIAVI Mobile Tech)進行操作，或與其他VIAVI測試儀器配合使用以實現(xiàn)功能擴展。

  

NSC-100采用VIAVI OneCheck自動化測試流程，可確保技術(shù)人員能夠在現(xiàn)場完成所有必要的測試。StrataSync是一款基于云的托管解決方案，可為VIAVI儀器提供資產(chǎn)、配置和測試數(shù)據(jù)管理，并確保所有儀器都安裝有最新的軟件和選項?；赟trataSync，NSC-100可進一步優(yōu)化工作流程和報告。

  在網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)日趨復(fù)雜的環(huán)境下，效率是VIAVI在設(shè)計NSC-100時關(guān)鍵考量,我們的設(shè)計旨在讓技術(shù)人員能夠在一分鐘內(nèi)找出服務(wù)性能的問題，并在首次檢查時就能解決，從而降低時間和資金成本，提升用戶滿意度。

  NSC-100的主要功能：

  · 一鍵式 PON性能測試 (光口功率及連通性，物理網(wǎng)速和實際網(wǎng)速)

  · 一鍵式 千兆/萬兆以太網(wǎng)性能測試(連通性，物理網(wǎng)速和實際網(wǎng)速)

  · 一鍵式 Wi-Fi 覆蓋及業(yè)務(wù)測試(信號強度，物理網(wǎng)速，實際網(wǎng)速)

  · 環(huán)回測試 (作為遠端環(huán)回探頭，測試以太網(wǎng)層2和層3的極限性能)

  3.1.1 WiFi 測試

  ·WiFi信號功率測試(RSSI,信道類型等)

  · 網(wǎng)絡(luò)接入用戶驗證

  · Ping (驗證路由及環(huán)回時延)

  · 專家分析(信道噪聲，信道占用時間，最大速率，整改建議)

  · 上下行網(wǎng)速測試(業(yè)務(wù)層)：

  Ookla SpeedTest

   iPerf (選件)

  3.1.1.1 Ookla Speedtest

      Ookla SpeedTest 是當(dāng)前使用最廣泛的測速應(yīng)用。主要是基于HTTP 的TCP吞吐量測試。

   

      測試結(jié)果包括：

   下載速率

   上傳速率

   Ping時延

   傳輸抖動

   丟包率

  免費的Ookla測速服務(wù)器主要分布在各個運營商。為了更準確地測試校園內(nèi)網(wǎng)的吞吐性能，建議在校園網(wǎng)內(nèi)架設(shè)Ookla 測速服務(wù)器?，F(xiàn)場人員用NSC-100發(fā)起流量測試，遠端服務(wù)器在自動應(yīng)答狀態(tài)。

  3.1.1.2 iPerf 測試

  iPerf 也是被業(yè)界廣泛使用的網(wǎng)絡(luò)性能測試工具。Iperf可以測試TCP和UDP帶寬質(zhì)量。很適合進行校園網(wǎng)和企業(yè)的內(nèi)網(wǎng)的吞吐性能測試。

  

測試報告

      Iperf可以測量最大TCP帶寬，具有多種參數(shù)和UDP特性。Iperf可以報告帶寬，延遲抖動和數(shù)據(jù)包丟失。iPerf 適合用UDP模式進行壓力測試，測試端到端的極限性能：

   下載速率

  上傳速率

   Ping時延

   傳輸抖動

   丟包率

  3.1.2 以太網(wǎng)測試

  3.1.2.1

      基本指標測試

  網(wǎng)絡(luò)連通性測試(網(wǎng)線及網(wǎng)絡(luò)端口工作正常)

  Ping(驗證路由及環(huán)回時延)

  上下行網(wǎng)速測試(業(yè)務(wù)層(層4))：

  Ookla SpeedTest 測試 (同WiFi測試)

  iPerf測試 (同WiFi測試)

測試由NSC-100發(fā)起。

  3.1.2.2 高級測試(RFC 2544 測試 或 Y.1564測試)

      RFC2544測試和Y.1564測試，可以精確驗證以太網(wǎng)鏈路的層2/3/4層性能 (10G/1G)，主要用于網(wǎng)絡(luò)開通及驗收測試。一般是斷業(yè)務(wù)型測試。RFC2544 專注于識別被測設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)的最大性能極限。Y.1564 則傾向于測試網(wǎng)絡(luò)鏈路的多業(yè)務(wù)并行是性能是否滿足設(shè)計。該項測試需要Viavi公司的高級網(wǎng)絡(luò)綜合測試儀SC4800(或MTS5800)進行配合。

  測試工具：SC4800(或MTS5800)+ NSC-100

  測試項: 測試以太網(wǎng)層2和層3的吞吐率，丟包率，抖動，環(huán)路延遲。

在被測鏈路的一端放置以太網(wǎng)綜合測試儀SC4800或MTS5800，在鏈路的另一側(cè)放置NSC-100。由SC4800 發(fā)起測試，NSC-100 處于環(huán)回模式。測試可在第二層(MAC層)或第三層(IP層)進行。SC4800 發(fā)送測試數(shù)據(jù)流，通過被測網(wǎng)絡(luò)，到達鏈路的末端，在NSC-100作為環(huán)回器，將數(shù)據(jù)全部原路返回源端。

  3.1.3 PON 開通測試及維護測試

  NSC-100 仿真光貓進行撥號上網(wǎng)，并進行上/下行網(wǎng)速測試。兼容G.984.2 和G.9807.1 XGSPON。

  

      測試項目：

  · 測量光功率

  · 解析PON ID

  · 獲得正確的IP地址

  · 連接上網(wǎng)(Ping/HTTP訪問)

  · 驗證預(yù)期的業(yè)務(wù)性能 – TCP層吞吐率測試(Ookla SpeedTest)

  3.2 物理層光纖端面檢測 – 光纖顯微鏡

      “先檢查后連接”是光纖網(wǎng)絡(luò)的最佳操作流程。故障和光網(wǎng)絡(luò)停機的首要原因是光纖連接受到污染。在使用只有幾微米寬的光纖時，任何污染都可能造成災(zāi)難性的后果。遵循這個簡單的“先檢查后連接”流程,是確保光纖干凈連接的唯一方法。

      Viavi提供手動對焦分析顯微鏡P5000i及全自動對焦分析顯微鏡FiberChek，這兩種顯微鏡可通過USB線與電腦連接, 或通過WIFI與手機相連接，進行光纖端面自動分析判斷并生成符合IEC端面標準的通過/失敗認證報告。

  3.3 光鏈路驗證和認證- Optimeter

      智能光路綜測儀Optimeter旨在對PON/FTTx提供最后一公里光纖安裝和開通時的全面認證，并進行即時故障排查。Optimeter 結(jié)合了所有關(guān)鍵特性和功能，使安裝人員能夠驗證FTTx/PON網(wǎng)絡(luò)最后一公里光鏈路是否正確連接的，識別問題。

  Optimeter測試功能

  

  功率電平驗證和故障映射。只需按一次按鍵，測量儀就可以執(zhí)行光纖鏈路驗證及故障查找，并顯示一個簡捷的鏈路圖，清楚地標識出所有器件。

  到 OLT 的連續(xù)性和分光器連接性檢查。Optimeter 可提供有關(guān)“無光”的可能根本原因的指導(dǎo)， 例如光纖斷裂、分路器斷開或非活動/斷開的 OLT

  ONT 檢測，具有 ONT 檢測功能，可以確定 ONT 是否連接到下引光纖，而無需進入客戶場所。

  支持可視故障定位(VFL)和外接光纖顯微鏡對光纖端面檢測。

  Optimeter主要特點

   用戶界面簡單，不需要設(shè)置，也不需要培訓(xùn)

   只需按一次按鍵便可完成測試，并在一個屏幕 中顯示結(jié)果，所有這些可在 1 分鐘內(nèi)完成

   自動保存結(jié)果，并將生成的板載報告 (.pdf) 綁定到工單

   支持 P5000i 檢測探針，通過 USB 連接;支持 VIAVI 移動技術(shù)應(yīng)用和 FiberChek 檢測探 針的 WiFi 連接

   電池續(xù)航時間達 20 小時

  4. 總結(jié)

  校園網(wǎng)(及寬帶企業(yè)網(wǎng))的網(wǎng)絡(luò)部署速度在全球范圍內(nèi)持續(xù)加速，這些寬帶網(wǎng)絡(luò)中混合光纖到戶(FTTx)，以太網(wǎng)及Wi-Fi等多種當(dāng)即主流的寬帶接入技術(shù)，需要運行維護人員對各類網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)進行驗證或故障排除。利用正確的測試工具和測試方法，可以幫助是校園網(wǎng)運維人員快速、全面、準確地驗證校園網(wǎng)(抑或是住宅抑或是企業(yè)的網(wǎng)絡(luò))和服務(wù)性能，進而減少宕機時間、排障次數(shù)和運行費用。

  · VIAVI緊湊型手持式網(wǎng)絡(luò)測試儀NSC-100(網(wǎng)路服務(wù)伴侶)旨在驗證當(dāng)前及未來千兆及萬兆寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，對校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)交付和服務(wù)性能進行測試。

  · Viavi Optimeter智能光路綜測儀對PON/FTTx提供最后一公里光纖安裝和開通的全面認證，并進行即時故障排查，以提高首次安裝成功率，同時減少不必要的切換、光纖更換和重復(fù)上門服務(wù)。

  · Viavi FiberChek、P5000i光纖端面顯微鏡，可進行光纖端面自動分析判斷并生成符合IEC端面標準的通過/失敗認證報告，消除了光纖檢測中的猜測問題，以確保提供最佳的用戶體驗。