WanLAN診斷工具與測試基礎課件

《網絡故障診斷》

診斷工具及測試基礎孫翠娟主講cjsun@XidianUniversity《網絡故障診斷》

診斷工具及測試基礎孫翠娟主講診斷工具與測試基礎本章主要內容戰(zhàn)術測試系統(tǒng)與戰(zhàn)略測試系統(tǒng)WAN測試基本概念WAN在線測試WAN離線測試LAN測試基本概念LAN在線測試LAN離線測試診斷工具與測試基礎本章主要內容診斷工具“沒有測試就沒有管理”高性能的測試和診斷工具是專業(yè)維護高可用性數(shù)據(jù)網絡的必要條件，因為這些工具可以幫助網絡管理員隨時檢測網絡運行狀態(tài)、定位故障源并進行詳細的網絡分析網絡測試和診斷工具的分類物理層（OSILevel1）分析工具高層協(xié)議（OSILevel2+）分析工具診斷工具“沒有測試就沒有管理”診斷工具物理層分析工具重要的物理層參數(shù)——線路特性線纜長度、阻抗、衰減、串擾、接頭或終端電阻引起的信號反射以及外部的電磁干擾等測試工具萬用表線纜測試儀光時域反射計（OTDR）示波器信號電平計頻譜分析儀診斷工具物理層分析工具診斷工具高層協(xié)議分析工具協(xié)議進程的監(jiān)測和分析，使用協(xié)議分析儀協(xié)議分析儀的分類針對不同任務帶有不同專用模塊的通用協(xié)議分析儀小型的手持分析儀安裝在高性能網絡節(jié)點的測試和分析軟件實際應用中，常使用軟件代理進行應用的性能測試，由軟件代理模擬網絡的典型使用情況，測出網絡的吞吐量和其他特性診斷工具高層協(xié)議分析工具診斷工具測試和診斷工具除了可以根據(jù)OSI的分層結構進行分類之外，還可以分為戰(zhàn)術測試系統(tǒng)和戰(zhàn)略測試系統(tǒng)戰(zhàn)略測試系統(tǒng)戰(zhàn)略測試系統(tǒng)是固定安裝的、全天候監(jiān)測、評估并記錄結定網段的關鍵運行參數(shù)的系統(tǒng)，常配置成網絡運行指標超過預定的閾值時就向網絡管理系統(tǒng)發(fā)送告警信息戰(zhàn)術測試系統(tǒng)戰(zhàn)術測試系統(tǒng)則是可移動的、在網絡發(fā)生故障或進行網絡審計時才安裝，在任務完成后即移走的測試系統(tǒng)診斷工具測試和診斷工具除了可以根據(jù)OSI的分層結構進行分類之診斷工具OSI參考模型的測試系統(tǒng)OSI七層模型都有相應的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術測試系統(tǒng)用于物理層的戰(zhàn)略測試系統(tǒng)針對網絡的主要光纖鏈路進行不間斷的監(jiān)測用于高層的戰(zhàn)略測試系統(tǒng)使用基于SNMP協(xié)議的網絡管理系統(tǒng)采用LAN或WAN探針的分布式測試系統(tǒng)采用分布式軟件代理在實際工作中綜合采用戰(zhàn)術測試工具和戰(zhàn)略測試工具是一種行之有效的網絡管理解決方案。其中，戰(zhàn)略測試工具可用于監(jiān)測和規(guī)劃網絡的運行狀況，而戰(zhàn)術測試工具則直接用于解決網絡中出現(xiàn)的故障問題。診斷工具OSI參考模型的測試系統(tǒng)診斷工具戰(zhàn)術測試系統(tǒng)戰(zhàn)術測試系統(tǒng)既可以是可移動的硬件設備，也可以是被臨時激活的軟件應用程序，它們常用于網絡故障的診斷和處理中，可以進行預防性的網絡分析，同時還能監(jiān)測關鍵時期的網絡運行狀態(tài)(如安裝網絡組件或電源系統(tǒng)期間)。診斷工具戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具診斷工具診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)在一般情況下，只要有線纜測試儀和萬用表就幾乎能測試數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)所有的物理特性，如線纜長度、阻抗、衰減、信號反射以及雙絞線中的串擾等特性，只有極少數(shù)場合(如測試信號波形或信號頻譜)才需要用到示波器或頻譜分析儀。萬用表對大多數(shù)物理層參數(shù)來說，只要使用萬用表就足夠了，因為大多數(shù)網絡故障都能通過萬用表測試故障網絡組件的阻抗和電壓來解決。萬用表對縮小網絡故障域范圍非常有用，具體的測試方法在后面會講到。診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)銅纜測試儀目前有多種線纜測試儀可用于局域網（LAN）中銅纜的測試，在測試時需要測量哪些參數(shù)應視被測線纜的類型而定。常見的測試項目主要有線纜長度、衰減、阻抗、串擾、反射和噪聲等。某些線纜測試儀還可以定位線纜路由，即由測試儀將一系列音頻信號輸入到線纜中，并用一個小的附屬設備（充當音頻放大器）在30-40cm處監(jiān)聽信號，這樣可以探測到地板下或隔板下的線纜路由情況。診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)光時域反射計（OTDR）以前，OTDR主要用于廣域網環(huán)境，但是隨著局域網中越來越多的開始應用多模和單模光纖，使得OTDR成為局域網維護和排除故障的常用工具。OTDR可以測試光纖鏈路的傳輸特性，即由OTDR將預設的光脈沖插入到被測光纜中，并記錄反射信號及插入脈沖傳輸?shù)綔y試點的傳輸時間，OTDR可以從所接收到的信號中計算出被測光纜的信號衰減、響應時間和信號傳播速度等特性參數(shù)，這些參數(shù)可以準確的指示衰減源（如光纜接頭、連接器或光纜）的確切位置。選用OTDR時不同光纖類型的操作功能LAN中光纖長度短，OTDR的靈敏度不需要很高診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)示波器在檢測和修復數(shù)據(jù)和電信網絡故障時，一般很少使用示波器，只有一些特殊情況需要網絡中的高誤碼率、噪聲、抖動以及線路信號干擾對傳輸信號的微觀分析示波器可以檢測并顯示信號的電平時序關系，并分析信號電平的上升時間、下降時間以及頻率、噪聲和抖動等信號特性。為了簡化測試的一致性，在數(shù)據(jù)通信標準和電信標準中都提供了波形樣板和眼圖，方便進行人工比較。診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)示波器數(shù)據(jù)網絡中碰到的大多數(shù)信號都是差分信號，在利用示波器進行測試之前，必須將這些差分信號轉變?yōu)榈仉娢粸閰⒖茧娢坏男盘枺瓿蛇@項功能的適配器的阻抗必須與被測傳輸介質的阻抗相同。測試光纜上的傳輸信號，必須要有光——電轉換器。根據(jù)數(shù)字采樣原理，信號頻率f需要的采樣頻率至少為2f，因此使用數(shù)字示波器時，要保證其采樣頻率足夠高（與被測信號相比），例如4kHz的信號，其采樣率必須為8kHz。注意被測物理介質的傳輸頻率不一定等于數(shù)據(jù)速率，根據(jù)不同的編碼方式，傳輸速率可能高于數(shù)據(jù)速率（曼徹斯特編碼）或低于數(shù)據(jù)速率（CAP64等）。診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)測試工具測試工具診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)頻譜分析儀在實際的網絡運行中，電磁干擾（EMI）會給銅線網絡帶來嚴重的干擾，而頻譜分析儀在查找EMI干擾源時就非常有用。網絡受到的EMI干擾源附近的電氣設備（電車、焊接設備、電梯、X射線等醫(yī)用設備）頻譜分析儀分析干擾的頻譜特性，顯示的是某個頻帶范圍內的信號幅度分布曲線，可以測試EMI的強度和頻率。與示波器的不同？診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)廣域網與局域網的差別線纜長度增大故障發(fā)生范圍擴大查找故障更加困難常使用的工具有接口測試儀、誤碼率（BER）測試儀，有時也需要用到邏輯分析儀、示波器和頻譜分析儀以及專用的WAN鏈路測試設備，如用于光纖鏈路的OTDR和用于銅線網絡的電平計等。診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)接口測試儀接口測試儀可以顯示單個信號鏈路的活動情況，一般常用于快速測試故障接口的運行狀態(tài)。某些接口測試儀具有內建布線模塊

用于調整單個信號鏈路的布線情況診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)誤碼率測試儀常用的WAN運行和維護工具，幾乎所有的物理層故障測試都與BER有關。誤碼率的測試方法由誤碼率測試儀向網絡中注入環(huán)回測試信號信號返回時測量信號的質量即可獲得BER情況測試信號偽隨機二進制序列周期重復的比特序列或文本塊診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)誤碼率測試儀ITU-T建議(G.821G.826)中定義了評估某個網段誤碼率所必須的特性參數(shù)誤碼率誤塊率無誤碼秒（EFS，ErrorFreeSecond）誤碼秒（ES，ErrorSecond）嚴重誤碼秒（SES，SeverelyErrorSecond）可用時間不可用時間這些特性參數(shù)常常通過數(shù)值或直方圖的方式給出。診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)邏輯分析儀邏輯分析儀可以記錄信號的定時情況，與示波器相似，邏輯分析儀也是記錄信號電平隨時間的變化情況，只是邏輯分析儀更適于測試數(shù)字信號。邏輯分析儀可以同時監(jiān)測多條信號線路并同時記錄相應的信號電平，這樣可以監(jiān)測多條線路的定時關系。為了記錄特定、單次的差錯事件，還可以為被測線路定義多個聯(lián)合事件，以在差錯發(fā)生時觸發(fā)邏輯分析儀。診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)邏輯分析儀診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)信號電平計和線路測試儀信號電平計常用于檢測模擬網絡，可以進行在線測試。一般用于網絡初次投入運營、常規(guī)網絡檢測以及WAN線路故障的檢測和修復當中?？梢詼y試的特性參數(shù)包括操作衰減（OperationalAttenuation）、插入損失、由反射引起的衰減及串擾等。信號電平計分為寬頻和選頻兩種寬頻信號電平計可以在一個寬頻范圍內（即電平計的頻率無需與被測信號的頻率相同）確定信號的有效值，測試簡便，但要求被測信號強度足夠選頻信號電平計只能測試某些選定頻帶的信號，但是可以測試低電平信號和給定傳輸帶寬內外的干擾信號頻率診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)示波器和頻譜分析儀需要詳細分析WAN的信號波形和頻率時，就要用到示波器和頻譜分析儀，在技術要求和選擇標準上，與前面的LAN物理層測試要求一致。光時域反射計（OTDR）由于WAN越來越多采用光纖線路，因此OTDR也逐漸成為最重要的WAN維護和故障排除工具。與LAN不同，WAN中的被測光纖線路可能會長達100km以上，因此要求OTDR需要較高的靈敏度，以檢測微弱的反射信號。診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具OSILayer2-3的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)協(xié)議分析儀協(xié)議分析儀是定位和排除網絡故障的關鍵工具，不僅能分析協(xié)議棧，還能生成數(shù)據(jù)流的分析統(tǒng)計結果?？梢酝ㄟ^分析記錄差錯數(shù)據(jù)包，測出故障源的位置。協(xié)議分析儀的分類基于軟件的協(xié)議分析儀非常適合采用傳統(tǒng)拓撲的小型網絡（如以太網、令牌環(huán)、低速廣域網）通過高性能PC機的LAN接口卡進行測試運行診斷工具OSILayer2-3的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具OSILayer2-3的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)協(xié)議分析儀協(xié)議分析儀的分類基于硬件的協(xié)議分析儀功能更強大、價格更高基于專用的硬件平臺，可以極高的精度記錄和分析所有網絡流量，并可以產生各種測試用網絡負載適合傳統(tǒng)的網絡拓撲和高速網絡具備硬件的高性能數(shù)據(jù)包過濾器和高精度時鐘基于專家系統(tǒng)的軟件應用基于歷史知識的匹配，提供有用的診斷和修復建議。診斷工具OSILayer2-3的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具OSILayer2-3的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)多協(xié)議PC指帶有一個或多個接口適配器并安裝了所有網絡操作系統(tǒng)的便攜式PC機，如安裝以太網卡和令牌環(huán)適配器，并支持多種協(xié)議棧（Netware、TCP/TP）等?？梢援斪饕粋€全功能的網絡節(jié)點模型進行故障診斷時，安裝在故障站點處，可以立即判斷出網絡故障源是站點本身還是網絡的其他部分。診斷工具OSILayer2-3的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具戰(zhàn)略測試系統(tǒng)戰(zhàn)略測試系統(tǒng)對數(shù)據(jù)網絡的監(jiān)控和管理是連續(xù)不間斷的。戰(zhàn)略測試系統(tǒng)由分布式的硬件和軟件組成軟件通過預定的通信協(xié)議與中心網管站點進行通信，可用于該用途的通信協(xié)議有遠端監(jiān)控管理信息庫（RMONMIB）和簡單網絡管理協(xié)議（SNMP）兩種，它們不但定義了網絡通信數(shù)據(jù)的存儲格式，而且定義了被監(jiān)控組件與中心網管站點之間的通信協(xié)議。SNMP和管理信息庫1988年SNMP協(xié)議誕生，至今已經成為事實的工業(yè)標準。診斷工具戰(zhàn)略測試系統(tǒng)診斷工具戰(zhàn)略測試系統(tǒng)SNMP和管理信息庫SNMP基于管理者（Manager）和代理（Agent）兩個組件管理者是監(jiān)視和控制所有安裝了SNMP代理的組件的控制臺。SNMP代理與被管設備集成在一起，作為網絡組件與SNMP協(xié)議通信的接口。代理負責將SNMP管理命令轉換成網絡組件的相應操作。RMON系統(tǒng)用于網絡監(jiān)視的RMON代理可以作為一個單獨的系統(tǒng)存在，這就是探針（Probe），也可以集成在交換機和路由器這樣的網絡設備中?？捎糜贚AN或者WAN拓撲，專用硬件設備非常可靠監(jiān)視記錄網絡的統(tǒng)計信息，適應更高負載診斷工具戰(zhàn)略測試系統(tǒng)診斷工具戰(zhàn)略測試系統(tǒng)基于軟件代理的戰(zhàn)略測試系統(tǒng)某些網絡管理任務的不同應用相關的參數(shù)（訪問數(shù)據(jù)庫、Web服務器、Internet響應時間等）這類測試系統(tǒng)可以通過在軟件代理（安裝在客戶機或服務器上）之間交換測試包來完成測試，也可以通過直接監(jiān)測事務處理的代理來完成測試。網絡管理系統(tǒng)需要一個網絡管理系統(tǒng)保障網絡的正常運行SNMP通信協(xié)議、SNMP代理和MIB構成了大多數(shù)分布式網絡管理系統(tǒng)的基礎。診斷工具戰(zhàn)略測試系統(tǒng)WAN測試基礎基本概念數(shù)據(jù)速率、信號編碼和頻率帶寬WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎基本概念數(shù)據(jù)流可以以模擬信號形式或數(shù)字信號形式進行傳輸。模擬信號的數(shù)據(jù)傳輸可以使用正弦載波的調幅、調頻或調相技術(稱為寬帶原理)。數(shù)字信號則將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)表示成一系列電壓狀態(tài)或光脈沖(稱為基帶原理)。理解波特率和比特率之間的區(qū)別非常重要，因為兩者僅在一次信號變化代表1bit時才在數(shù)值上相等。多相調制（2、4、8）WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎

上述例子中只有兩種相位的調相方式稱為兩相調制。為了提高信息的傳輸速率，還經常采用四相調制和八相調制方式。這兩種調制方式的數(shù)字信息的相位分配情況如圖2-16所示。（a）四相調制方式的相位分配

（b）八相調制方式的相位分配四相位、八相位調制方式的相位分配

由上圖可以看出，在四相調制方式中，用四個不同的相位分別代表00，01，10，11，或者說每一次調制可以傳送2個比特的信息；在八相調制方式中，則每一次調制可傳送3個比特的信息，顯然兩者都提高了信息的傳輸速率。WAN測試基礎上述例子中只有兩種相位的調WAN測試基礎基本概念數(shù)據(jù)線路的容量根據(jù)采樣定律，在一個帶寬受限的線路上每秒可以出現(xiàn)的最大信號狀態(tài)變化次數(shù)(即最大波特率)為：波特率的理論最大值=2H*log2V其中H為可用傳輸帶寬，V為信號編碼時所用的信號電平或相位狀態(tài)的數(shù)量。如果信號采用2種電平進行編碼（相當于0和1），則log2V=1，此時的最大波特率就等于傳輸帶寬的2倍。高效的編碼可以進一步提升波特率，但受制于物理限制。WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎基本概念數(shù)據(jù)線路的容量對一個給定線路來說，其所能達到的最大數(shù)據(jù)速率與信噪比（SNR）有關，即：SNR=10*log10S/N對于一個有噪聲的信道而言，最大波特率可以用下面的公式計算（與編碼方式無關）：最大數(shù)據(jù)速率（bit/s）=H*log2(1+SNR)其中H為傳輸帶寬（單位Hz），SNR為信噪比。典型的電話線路（PSTN）（帶寬H=3000Hz，SNR=30dB）最大的數(shù)據(jù)傳輸速率為30kbit/s。WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎基本概念模擬數(shù)據(jù)通信（寬帶系統(tǒng)）在模擬數(shù)據(jù)通信中，可以通過Modem，利用調幅、調頻、調相技術將數(shù)據(jù)調制在載頻上，這樣的系統(tǒng)成為寬帶系統(tǒng)。寬帶系統(tǒng)的信號傳輸距離很遠（可以達到30km以上），而且可以在多個頻帶上提供多路通信信道。但是，寬帶系統(tǒng)需要使用昂貴的收發(fā)器，因此維護起來比基帶系統(tǒng)麻煩的多。數(shù)字數(shù)據(jù)通信（基帶系統(tǒng)）無需載波信號就可以直接傳輸數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)就是基帶系統(tǒng)?；鶐到y(tǒng)的傳輸距離比寬帶系統(tǒng)要短，而且只能承載一路數(shù)據(jù)信道。實現(xiàn)技術簡單，成本低。WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎基本概念數(shù)字數(shù)據(jù)通信（基帶系統(tǒng)）任何數(shù)字化的語音、圖像和音頻信號都可以與數(shù)據(jù)一起傳輸，因而不需為不同的業(yè)務提供不同的通信設施。由于數(shù)字化技術的快速發(fā)展，成本的迅速降低，WAN中廣泛應用數(shù)字數(shù)據(jù)通信，甚至傳統(tǒng)的電話線路也大多改造為數(shù)字化線路。信號波形數(shù)字數(shù)據(jù)流是幾乎直角的電壓跳變，實際的信號是n個正弦波疊加（頻率分別為f,2f,3f…nf，f為基頻，n為n階諧波）WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎基本概念數(shù)字數(shù)據(jù)通信（基帶系統(tǒng)）線路編碼數(shù)字通信的線路編碼目的是確保數(shù)據(jù)流的0，1狀態(tài)保持平穩(wěn)分布常用的線路編碼單極性碼：所有信號都大于0V或小于0V極性碼：信號既有大于0V，也有小于0V雙極性碼：信號有三種電平值信號交替反轉碼：一次極性變化代表邏輯1WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎WAN測試基礎WAN測試基礎基本概念數(shù)字數(shù)據(jù)通信（基帶系統(tǒng)）通信標準ISDN傳統(tǒng)電話線路傳輸數(shù)字通信，典型信道提供160kbit/s的數(shù)據(jù)速率。xDSLADSL（非對稱數(shù)字用戶線），上行線路最大384kbit/s，下行線路最大8Mbit/s，適合高速Internet網絡接入。HDSL、RADSL、SDSL、VDSL……WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎WAN測試基礎WAN測試基礎基本概念光纖數(shù)字通信光纖以巨大的吞吐量已經快速取代了LAN和WAN骨干線路的銅線介質光纖使用光信號進行數(shù)據(jù)傳輸，光信號波長略高于可見光波長（可見光400-800nm，光信號850-1550nm）。光纖通信中，以光脈沖的有無代表邏輯“1”或邏輯“0”。目前已經證實，能夠用于光纖數(shù)據(jù)通信的全部波長帶寬可達250THz（從紫外線一直到紅外線）。在光纖通信系統(tǒng)中，為了提高吞吐量：較短的光脈沖，已實現(xiàn)的商用數(shù)據(jù)速率達9.9Gbit/s。波分復用技術（多種波長脈沖合并在一根光纖傳輸）WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎廣域網中的在線測試對廣域網測試來說，能夠在網絡運行過程中進行的測試（在線測試）與需要中斷被測通信線路的測試有很大區(qū)別，因為在線測試無需中斷網絡的運行。常見的在線測試包括：信號狀態(tài)測量交換延時測量信號電平和信號反射測量協(xié)議分析統(tǒng)計測量需要進行測試的類型與數(shù)據(jù)通信的接口類型（模擬or數(shù)字）和傳輸介質（雙絞線、同軸電纜或光纜）有關。WAN測試基礎廣域網中的在線測試WAN測試基礎廣域網中的在線測試電接口的測量使用Y型適配器以并聯(lián)方式測量（應選擇被測線路空閑或低流量時加入），此時，發(fā)送站點的數(shù)據(jù)流就先進入測試儀器的輸入端口，在測試儀器做完評估和信號再生之后，再將信號轉發(fā)到接收站點。同軸電纜的測量使用橋接放大器來分離信號。光纖鏈路的測量使用功率分配器（PowerSplitter）。功率分配器是無源器件，可以從信號功率中分出一定比例的功率作為支路輸出，用作解碼和測試之用。WAN測試基礎廣域網中的在線測試WAN測試基礎WAN測試基礎WAN測試基礎廣域網中的在線測試信號狀態(tài)測量通過測量被測接口的數(shù)據(jù)和時鐘線路的信號波形并與標準中給出的建議值比較來完成。一般來說，吞吐量減小的典型原因都可以通過信號狀態(tài)測量檢查出來，如信號電平過低、信號抖動或控制信號的定時不正確等。這些故障通常是電磁干擾、電纜衰減過大或線路終端失效等引起。交換延時測量控制信號的定時準確與否是能否實現(xiàn)無差錯數(shù)據(jù)通信的前提條件，如果在規(guī)定的時間窗內沒有接收到某些指定信號，表明處理進程可能出錯。一般常用數(shù)據(jù)分析儀來快速測試不同接口上發(fā)生的重要的信令處理進程。WAN測試基礎廣域網中的在線測試WAN測試基礎廣域網中的在線測試協(xié)議分析和統(tǒng)計測量實際網絡運行過程中，很多故障原因都不在物理層，而在OSI的其他高協(xié)議層。對于高層協(xié)議故障，可以通過協(xié)議分析儀來診斷。協(xié)議分析儀可以檢測、記錄并分析數(shù)據(jù)包的格式和協(xié)議的處理過程。協(xié)議分析儀可以自動標記無效數(shù)據(jù)包和協(xié)議處理過程差錯，從而可以快速縮小故障域。協(xié)議分析儀另一個重要的作用是可以產生網絡通信的統(tǒng)計報告，為網絡故障的排除提供了非常有價值的詳細信息，提升了網絡故障解決的效率。WAN測試基礎廣域網中的在線測試WAN測試基礎廣域網中的離線測試需要中斷廣域網絡線路的離線測試包括誤碼率測量失真測量傳輸通道測量一致性測試負載測試常常用于檢查新安裝部署的廣域網線路，或者維護現(xiàn)有的網絡。WAN測試基礎廣域網中的離線測試WAN測試基礎廣域網中的離線測試誤碼率測量廣域網中重要的測試查找網絡故障原因時，不僅要測出誤碼的絕對數(shù)量，而且還要找出誤碼隨時間分布的規(guī)律，如誤碼是零星出現(xiàn)的還是周期性出現(xiàn)的，或者是成塊出現(xiàn)的。誤碼率計算公式：BER=fB/nB=f/tV其中，fB為傳輸出錯的比特數(shù)；nB為傳輸?shù)目偙忍財?shù)；t為測量時間；v為吞吐量通常情況下，隨著時間t的趨于無窮大，BER也趨近于誤碼概率PB，即：BER=PB(t→∞)WAN測試基礎廣域網中的離線測試WAN測試基礎廣域網中的離線測試失真測量信號失真指的是信號從一個狀態(tài)轉換到另一個狀態(tài)時標稱定時發(fā)生了偏移。信號失真有許多類型：偏移失真、單獨失真、峰值失真、起止失真等，這些失真參數(shù)僅僅在模擬數(shù)據(jù)通信中才需要被測試。對于基帶通信系統(tǒng)，線路編碼中保留時鐘脈沖，因此接收端不會出現(xiàn)信號失真。電通信線路的干擾測量串擾在并行通信電纜中，某線對中的信號會對相鄰線對產生容性和感性耦合效應，而且隨信號頻率增加而增大。因此數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的速率越高，串擾越明顯。WAN測試基礎廣域網中的離線測試WAN測試基礎廣域網中的離線測試電通信線路的干擾測量噪聲指的是通信路徑上產生的非線性干擾。噪聲一般包含多種成分，其中最重要的部分是熱噪聲、交流噪聲、串擾和量化噪聲。非線性失真由調制器和寬帶放大器引起的非線性失真可以稱為諧波失真。相位抖動表現(xiàn)為數(shù)據(jù)信號中出現(xiàn)經常性的相位偏移，雖然相位抖動本身不會產生誤碼，但是它與其它干擾結合在一起時會觸發(fā)差錯事件。WAN測試基礎廣域網中的離線測試WAN測試基礎廣域網中的離線測試電通信線路的干擾測量頻率偏移當調制和解調數(shù)據(jù)流的載波頻率不同時就會產生頻率偏移，頻率偏移會使信號產生失真。線路中斷典型的測試時間1小時內，最多允許出現(xiàn)兩次線路中斷，引起線路中斷的典型原因是虛焊、短路、斷續(xù)接觸以及停電等、脈沖干擾數(shù)據(jù)網絡中較為常見的干擾現(xiàn)象，主要原因有：電子風暴、旋轉式電話撥號以及機電設施（如電梯、公交電車等），主要參數(shù)為幅度和持續(xù)時間。WAN測試基礎廣域網中的離線測試WAN測試基礎廣域網中的離線測試電通信線路的干擾測量相位跳變數(shù)據(jù)信號的相位發(fā)生突變，引起的原因主要是無線鏈路的載波頻率發(fā)生變化。光纖鏈路的測量和干擾與傳統(tǒng)的銅線介質相比，光纖傳輸鏈路的可靠性得到了大大增強，其潛在的故障及故障原因都比銅線鏈路少得多。光纖介質和收發(fā)模塊的差錯主要原因：光纖損耗；光纜熔接頭損耗；連接器損耗、雜質；老化；光功率問題；線路中斷對光纖線路來說，進行以下三個測量即可確定鏈路的傳輸質量：發(fā)送器和接收器的信號功率、傳輸過程中信號幅度的衰減以及信號傳輸通路上的信號反射。WAN測試基礎廣域網中的離線測試LAN測試基礎基本概念LAN與WAN的區(qū)別？LAN的運行距離短，只使用基帶傳輸系統(tǒng)。LAN技術使用的線路編碼方案簡單曼徹斯特編碼（10Base-T）查分曼徹斯特編碼（令牌環(huán)）4B5B編碼（FDDI、100Base-TX）8B6T編碼（100Base-T4）、8B10B（千兆以太網）CAP-4、CAP-64編碼（ATMoverUTP3）NRZ編碼（ATMoverUTP5，STP）低質量的電纜可以使用多根數(shù)據(jù)線來提高數(shù)據(jù)速率LAN測試基礎基本概念LAN測試基礎基本概念LAN技術：總線、環(huán)和交換技術20世紀80年代：10Mbit/s以太網總線拓撲、令牌環(huán)20世紀90年代：FDDI（第一種高性能骨干網技術）、LAN交換技術、100Mbit/s以太網技術、ATM交換使用廣播原理的數(shù)據(jù)通信80年代的LAN技術都基于廣播通信，即每個節(jié)點都接收所有數(shù)據(jù)包。為此，每個節(jié)點都分析每個數(shù)據(jù)包的目的地址以決定是接收、忽略還是轉發(fā)該數(shù)據(jù)包。因此網絡節(jié)點越多，網絡負荷就越重，造成性能瓶頸。因此，現(xiàn)代通信網絡大都劃分為多個網段，網段之間用網橋和路由器等互相連接，本地數(shù)據(jù)本網段傳輸，因此相鄰網段不會因處理與自身無關的數(shù)據(jù)而不堪重負。LAN測試基礎基本概念LAN測試基礎基本概念交換系統(tǒng)的結構和操作WAN技術的發(fā)展導致交換系統(tǒng)發(fā)展。成本下降和技術發(fā)展為LAN數(shù)據(jù)通信網采用交換系統(tǒng)提供條件。交換式網絡的核心組件是交換機，它可以將收到的數(shù)據(jù)包轉發(fā)到正確的輸出端口。交換技術既可以分為信元交換和幀交換，也可以分為單幀交換和復幀交換。LAN測試基礎基本概念LAN測試基礎LAN測試基礎LAN測試基礎LAN測試基礎LAN測試基礎LAN測試基礎LAN測試基礎基本概念交換系統(tǒng)的結構和操作信元交換和幀交換信元交換網絡中的數(shù)據(jù)包（“信元”）的長度相同幀交換網絡中的數(shù)據(jù)包長度不固定信元交換系統(tǒng)的吞吐量要大大高于幀交換系統(tǒng)網段交換可以將傳統(tǒng)的LAN拓撲（以太網、令牌環(huán)、FDDI）連接成一個高性能的網絡。LAN網段之間通過交換機進行互聯(lián)LAN交換機允許在網段之間同時建立多條通信鏈路LAN測試基礎基本概念LAN測試基礎LAN測試基礎LAN測試基礎基本概念交換系統(tǒng)的結構和操作全雙工連接許多交換式系統(tǒng)都能同時提供半雙工和全雙工兩種連接模式。全雙工模式允許節(jié)點同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，所以可以成倍提高鏈路可用帶寬。全雙工是點對點連接，必須通過全雙工以太網、令牌環(huán)和FDDI交換機連接，不能用無源HUB進行連接。傳輸介質的存取操作無需遵循CSMA/CD或令牌傳遞機制。LAN測試基礎基本概念LAN測試基礎LAN測試基礎LAN測試基礎局域網中的在線測試信號狀態(tài)測試主要是用示波器測量信號波形，可以直接在收發(fā)器的接頭處（同軸電纜、雙絞線接頭）測量信號狀態(tài)，也可以在活動的網絡組件（如中繼器、網橋、路由器）的接口測量信號狀態(tài)。通過示波器顯示的信號波形可以得出被測線纜的介質訪問單元以及接口的質量情況。協(xié)議分析和統(tǒng)計測量可以記錄并分析網絡中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，是監(jiān)測數(shù)據(jù)包類型和協(xié)議處理過程，收集統(tǒng)計數(shù)據(jù)并分析統(tǒng)計參數(shù)運行趨勢的有力工具。協(xié)議分析儀只能監(jiān)測它所在網段的流量。為了同時分析兩個網段，需要協(xié)議分析儀具備雙端口。LAN測試基礎局域網中的在線測試LAN測試基礎LAN測試基礎LAN測試基礎LAN測試基礎LAN測試基礎局域網中的離線測試線纜測試是最常見的一種需要中斷整個網段的測試過程之一。具體的測試參數(shù)依據(jù)介質不同（同軸電纜、雙絞線、光纜）而定。雙絞線測試應測量的參數(shù)包括：電纜長度、衰減、串擾、引線分配、噪聲、阻抗及電容。同軸電纜測試應測量的參數(shù)包括：電纜長度、衰減和終端電阻。確保網絡可用，并且不發(fā)送數(shù)據(jù)時測量。光纖鏈路測試應測量的參數(shù)包括：衰減、反射以及發(fā)射器和接收器的信號功率。LAN測試基礎局域網中的離線測試LAN測試基礎局域網中的離線測試檢測外部干擾外部電磁干擾（EMI）較為嚴重時，引入的噪聲會嚴重干擾同軸電纜的傳輸。如果被干擾網段周圍無明顯EMI源，可以采用測量頻率的方法找出EMI干擾源。使用頻譜分析儀，顯示給定頻段內的所有信號進行分析。LAN測試基礎局域網中的離線測試LAN測試基礎局域網中的離線測試一致性和兼容性測試用于組件之間的運行兼容性標準的測試程序集快速以太網中繼器的測試程序集；100Base-TXMAC和PCS測試程序集；100Base-TXTPPMD測試程序集100Base-X互操作性測試程序集；自動協(xié)商測試程序集。LAN測試基礎局域網中的離線測試LAN測試基礎局域網中的離線測試負載測試高速LAN使用情況下，不同廠商的產品性能差異巨大，因此導致性能指標和互操作性的缺陷和問題。廠商提供的“理想”的指標不代表真實運行的能力。需要實際的網絡運行測試，大壓力負載的狀態(tài)測試，獲得有用的參數(shù)，來確定網絡組件的能力。LAN測試基礎局域網中的離線測試《網絡故障診斷》

診斷工具及測試基礎孫翠娟主講cjsun@XidianUniversity《網絡故障診斷》

診斷工具及測試基礎孫翠娟主講診斷工具與測試基礎本章主要內容戰(zhàn)術測試系統(tǒng)與戰(zhàn)略測試系統(tǒng)WAN測試基本概念WAN在線測試WAN離線測試LAN測試基本概念LAN在線測試LAN離線測試診斷工具與測試基礎本章主要內容診斷工具“沒有測試就沒有管理”高性能的測試和診斷工具是專業(yè)維護高可用性數(shù)據(jù)網絡的必要條件，因為這些工具可以幫助網絡管理員隨時檢測網絡運行狀態(tài)、定位故障源并進行詳細的網絡分析網絡測試和診斷工具的分類物理層（OSILevel1）分析工具高層協(xié)議（OSILevel2+）分析工具診斷工具“沒有測試就沒有管理”診斷工具物理層分析工具重要的物理層參數(shù)——線路特性線纜長度、阻抗、衰減、串擾、接頭或終端電阻引起的信號反射以及外部的電磁干擾等測試工具萬用表線纜測試儀光時域反射計（OTDR）示波器信號電平計頻譜分析儀診斷工具物理層分析工具診斷工具高層協(xié)議分析工具協(xié)議進程的監(jiān)測和分析，使用協(xié)議分析儀協(xié)議分析儀的分類針對不同任務帶有不同專用模塊的通用協(xié)議分析儀小型的手持分析儀安裝在高性能網絡節(jié)點的測試和分析軟件實際應用中，常使用軟件代理進行應用的性能測試，由軟件代理模擬網絡的典型使用情況，測出網絡的吞吐量和其他特性診斷工具高層協(xié)議分析工具診斷工具測試和診斷工具除了可以根據(jù)OSI的分層結構進行分類之外，還可以分為戰(zhàn)術測試系統(tǒng)和戰(zhàn)略測試系統(tǒng)戰(zhàn)略測試系統(tǒng)戰(zhàn)略測試系統(tǒng)是固定安裝的、全天候監(jiān)測、評估并記錄結定網段的關鍵運行參數(shù)的系統(tǒng)，常配置成網絡運行指標超過預定的閾值時就向網絡管理系統(tǒng)發(fā)送告警信息戰(zhàn)術測試系統(tǒng)戰(zhàn)術測試系統(tǒng)則是可移動的、在網絡發(fā)生故障或進行網絡審計時才安裝，在任務完成后即移走的測試系統(tǒng)診斷工具測試和診斷工具除了可以根據(jù)OSI的分層結構進行分類之診斷工具OSI參考模型的測試系統(tǒng)OSI七層模型都有相應的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術測試系統(tǒng)用于物理層的戰(zhàn)略測試系統(tǒng)針對網絡的主要光纖鏈路進行不間斷的監(jiān)測用于高層的戰(zhàn)略測試系統(tǒng)使用基于SNMP協(xié)議的網絡管理系統(tǒng)采用LAN或WAN探針的分布式測試系統(tǒng)采用分布式軟件代理在實際工作中綜合采用戰(zhàn)術測試工具和戰(zhàn)略測試工具是一種行之有效的網絡管理解決方案。其中，戰(zhàn)略測試工具可用于監(jiān)測和規(guī)劃網絡的運行狀況，而戰(zhàn)術測試工具則直接用于解決網絡中出現(xiàn)的故障問題。診斷工具OSI參考模型的測試系統(tǒng)診斷工具戰(zhàn)術測試系統(tǒng)戰(zhàn)術測試系統(tǒng)既可以是可移動的硬件設備，也可以是被臨時激活的軟件應用程序，它們常用于網絡故障的診斷和處理中，可以進行預防性的網絡分析，同時還能監(jiān)測關鍵時期的網絡運行狀態(tài)(如安裝網絡組件或電源系統(tǒng)期間)。診斷工具戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具診斷工具診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)在一般情況下，只要有線纜測試儀和萬用表就幾乎能測試數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)所有的物理特性，如線纜長度、阻抗、衰減、信號反射以及雙絞線中的串擾等特性，只有極少數(shù)場合(如測試信號波形或信號頻譜)才需要用到示波器或頻譜分析儀。萬用表對大多數(shù)物理層參數(shù)來說，只要使用萬用表就足夠了，因為大多數(shù)網絡故障都能通過萬用表測試故障網絡組件的阻抗和電壓來解決。萬用表對縮小網絡故障域范圍非常有用，具體的測試方法在后面會講到。診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)銅纜測試儀目前有多種線纜測試儀可用于局域網（LAN）中銅纜的測試，在測試時需要測量哪些參數(shù)應視被測線纜的類型而定。常見的測試項目主要有線纜長度、衰減、阻抗、串擾、反射和噪聲等。某些線纜測試儀還可以定位線纜路由，即由測試儀將一系列音頻信號輸入到線纜中，并用一個小的附屬設備（充當音頻放大器）在30-40cm處監(jiān)聽信號，這樣可以探測到地板下或隔板下的線纜路由情況。診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)光時域反射計（OTDR）以前，OTDR主要用于廣域網環(huán)境，但是隨著局域網中越來越多的開始應用多模和單模光纖，使得OTDR成為局域網維護和排除故障的常用工具。OTDR可以測試光纖鏈路的傳輸特性，即由OTDR將預設的光脈沖插入到被測光纜中，并記錄反射信號及插入脈沖傳輸?shù)綔y試點的傳輸時間，OTDR可以從所接收到的信號中計算出被測光纜的信號衰減、響應時間和信號傳播速度等特性參數(shù)，這些參數(shù)可以準確的指示衰減源（如光纜接頭、連接器或光纜）的確切位置。選用OTDR時不同光纖類型的操作功能LAN中光纖長度短，OTDR的靈敏度不需要很高診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)示波器在檢測和修復數(shù)據(jù)和電信網絡故障時，一般很少使用示波器，只有一些特殊情況需要網絡中的高誤碼率、噪聲、抖動以及線路信號干擾對傳輸信號的微觀分析示波器可以檢測并顯示信號的電平時序關系，并分析信號電平的上升時間、下降時間以及頻率、噪聲和抖動等信號特性。為了簡化測試的一致性，在數(shù)據(jù)通信標準和電信標準中都提供了波形樣板和眼圖，方便進行人工比較。診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)示波器數(shù)據(jù)網絡中碰到的大多數(shù)信號都是差分信號，在利用示波器進行測試之前，必須將這些差分信號轉變?yōu)榈仉娢粸閰⒖茧娢坏男盘?，完成這項功能的適配器的阻抗必須與被測傳輸介質的阻抗相同。測試光纜上的傳輸信號，必須要有光——電轉換器。根據(jù)數(shù)字采樣原理，信號頻率f需要的采樣頻率至少為2f，因此使用數(shù)字示波器時，要保證其采樣頻率足夠高（與被測信號相比），例如4kHz的信號，其采樣率必須為8kHz。注意被測物理介質的傳輸頻率不一定等于數(shù)據(jù)速率，根據(jù)不同的編碼方式，傳輸速率可能高于數(shù)據(jù)速率（曼徹斯特編碼）或低于數(shù)據(jù)速率（CAP64等）。診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)測試工具測試工具診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)頻譜分析儀在實際的網絡運行中，電磁干擾（EMI）會給銅線網絡帶來嚴重的干擾，而頻譜分析儀在查找EMI干擾源時就非常有用。網絡受到的EMI干擾源附近的電氣設備（電車、焊接設備、電梯、X射線等醫(yī)用設備）頻譜分析儀分析干擾的頻譜特性，顯示的是某個頻帶范圍內的信號幅度分布曲線，可以測試EMI的強度和頻率。與示波器的不同？診斷工具局域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)廣域網與局域網的差別線纜長度增大故障發(fā)生范圍擴大查找故障更加困難常使用的工具有接口測試儀、誤碼率（BER）測試儀，有時也需要用到邏輯分析儀、示波器和頻譜分析儀以及專用的WAN鏈路測試設備，如用于光纖鏈路的OTDR和用于銅線網絡的電平計等。診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)接口測試儀接口測試儀可以顯示單個信號鏈路的活動情況，一般常用于快速測試故障接口的運行狀態(tài)。某些接口測試儀具有內建布線模塊

用于調整單個信號鏈路的布線情況診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)誤碼率測試儀常用的WAN運行和維護工具，幾乎所有的物理層故障測試都與BER有關。誤碼率的測試方法由誤碼率測試儀向網絡中注入環(huán)回測試信號信號返回時測量信號的質量即可獲得BER情況測試信號偽隨機二進制序列周期重復的比特序列或文本塊診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)誤碼率測試儀ITU-T建議(G.821G.826)中定義了評估某個網段誤碼率所必須的特性參數(shù)誤碼率誤塊率無誤碼秒（EFS，ErrorFreeSecond）誤碼秒（ES，ErrorSecond）嚴重誤碼秒（SES，SeverelyErrorSecond）可用時間不可用時間這些特性參數(shù)常常通過數(shù)值或直方圖的方式給出。診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)邏輯分析儀邏輯分析儀可以記錄信號的定時情況，與示波器相似，邏輯分析儀也是記錄信號電平隨時間的變化情況，只是邏輯分析儀更適于測試數(shù)字信號。邏輯分析儀可以同時監(jiān)測多條信號線路并同時記錄相應的信號電平，這樣可以監(jiān)測多條線路的定時關系。為了記錄特定、單次的差錯事件，還可以為被測線路定義多個聯(lián)合事件，以在差錯發(fā)生時觸發(fā)邏輯分析儀。診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)邏輯分析儀診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)信號電平計和線路測試儀信號電平計常用于檢測模擬網絡，可以進行在線測試。一般用于網絡初次投入運營、常規(guī)網絡檢測以及WAN線路故障的檢測和修復當中。可以測試的特性參數(shù)包括操作衰減（OperationalAttenuation）、插入損失、由反射引起的衰減及串擾等。信號電平計分為寬頻和選頻兩種寬頻信號電平計可以在一個寬頻范圍內（即電平計的頻率無需與被測信號的頻率相同）確定信號的有效值，測試簡便，但要求被測信號強度足夠選頻信號電平計只能測試某些選定頻帶的信號，但是可以測試低電平信號和給定傳輸帶寬內外的干擾信號頻率診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)示波器和頻譜分析儀需要詳細分析WAN的信號波形和頻率時，就要用到示波器和頻譜分析儀，在技術要求和選擇標準上，與前面的LAN物理層測試要求一致。光時域反射計（OTDR）由于WAN越來越多采用光纖線路，因此OTDR也逐漸成為最重要的WAN維護和故障排除工具。與LAN不同，WAN中的被測光纖線路可能會長達100km以上，因此要求OTDR需要較高的靈敏度，以檢測微弱的反射信號。診斷工具廣域網物理層的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具OSILayer2-3的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)協(xié)議分析儀協(xié)議分析儀是定位和排除網絡故障的關鍵工具，不僅能分析協(xié)議棧，還能生成數(shù)據(jù)流的分析統(tǒng)計結果。可以通過分析記錄差錯數(shù)據(jù)包，測出故障源的位置。協(xié)議分析儀的分類基于軟件的協(xié)議分析儀非常適合采用傳統(tǒng)拓撲的小型網絡（如以太網、令牌環(huán)、低速廣域網）通過高性能PC機的LAN接口卡進行測試運行診斷工具OSILayer2-3的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具OSILayer2-3的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)協(xié)議分析儀協(xié)議分析儀的分類基于硬件的協(xié)議分析儀功能更強大、價格更高基于專用的硬件平臺，可以極高的精度記錄和分析所有網絡流量，并可以產生各種測試用網絡負載適合傳統(tǒng)的網絡拓撲和高速網絡具備硬件的高性能數(shù)據(jù)包過濾器和高精度時鐘基于專家系統(tǒng)的軟件應用基于歷史知識的匹配，提供有用的診斷和修復建議。診斷工具OSILayer2-3的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具OSILayer2-3的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)多協(xié)議PC指帶有一個或多個接口適配器并安裝了所有網絡操作系統(tǒng)的便攜式PC機，如安裝以太網卡和令牌環(huán)適配器，并支持多種協(xié)議棧（Netware、TCP/TP）等?？梢援斪饕粋€全功能的網絡節(jié)點模型進行故障診斷時，安裝在故障站點處，可以立即判斷出網絡故障源是站點本身還是網絡的其他部分。診斷工具OSILayer2-3的戰(zhàn)術測試系統(tǒng)診斷工具戰(zhàn)略測試系統(tǒng)戰(zhàn)略測試系統(tǒng)對數(shù)據(jù)網絡的監(jiān)控和管理是連續(xù)不間斷的。戰(zhàn)略測試系統(tǒng)由分布式的硬件和軟件組成軟件通過預定的通信協(xié)議與中心網管站點進行通信，可用于該用途的通信協(xié)議有遠端監(jiān)控管理信息庫（RMONMIB）和簡單網絡管理協(xié)議（SNMP）兩種，它們不但定義了網絡通信數(shù)據(jù)的存儲格式，而且定義了被監(jiān)控組件與中心網管站點之間的通信協(xié)議。SNMP和管理信息庫1988年SNMP協(xié)議誕生，至今已經成為事實的工業(yè)標準。診斷工具戰(zhàn)略測試系統(tǒng)診斷工具戰(zhàn)略測試系統(tǒng)SNMP和管理信息庫SNMP基于管理者（Manager）和代理（Agent）兩個組件管理者是監(jiān)視和控制所有安裝了SNMP代理的組件的控制臺。SNMP代理與被管設備集成在一起，作為網絡組件與SNMP協(xié)議通信的接口。代理負責將SNMP管理命令轉換成網絡組件的相應操作。RMON系統(tǒng)用于網絡監(jiān)視的RMON代理可以作為一個單獨的系統(tǒng)存在，這就是探針（Probe），也可以集成在交換機和路由器這樣的網絡設備中?？捎糜贚AN或者WAN拓撲，專用硬件設備非?？煽勘O(jiān)視記錄網絡的統(tǒng)計信息，適應更高負載診斷工具戰(zhàn)略測試系統(tǒng)診斷工具戰(zhàn)略測試系統(tǒng)基于軟件代理的戰(zhàn)略測試系統(tǒng)某些網絡管理任務的不同應用相關的參數(shù)（訪問數(shù)據(jù)庫、Web服務器、Internet響應時間等）這類測試系統(tǒng)可以通過在軟件代理（安裝在客戶機或服務器上）之間交換測試包來完成測試，也可以通過直接監(jiān)測事務處理的代理來完成測試。網絡管理系統(tǒng)需要一個網絡管理系統(tǒng)保障網絡的正常運行SNMP通信協(xié)議、SNMP代理和MIB構成了大多數(shù)分布式網絡管理系統(tǒng)的基礎。診斷工具戰(zhàn)略測試系統(tǒng)WAN測試基礎基本概念數(shù)據(jù)速率、信號編碼和頻率帶寬WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎基本概念數(shù)據(jù)流可以以模擬信號形式或數(shù)字信號形式進行傳輸。模擬信號的數(shù)據(jù)傳輸可以使用正弦載波的調幅、調頻或調相技術(稱為寬帶原理)。數(shù)字信號則將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)表示成一系列電壓狀態(tài)或光脈沖(稱為基帶原理)。理解波特率和比特率之間的區(qū)別非常重要，因為兩者僅在一次信號變化代表1bit時才在數(shù)值上相等。多相調制（2、4、8）WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎

上述例子中只有兩種相位的調相方式稱為兩相調制。為了提高信息的傳輸速率，還經常采用四相調制和八相調制方式。這兩種調制方式的數(shù)字信息的相位分配情況如圖2-16所示。（a）四相調制方式的相位分配

（b）八相調制方式的相位分配四相位、八相位調制方式的相位分配

由上圖可以看出，在四相調制方式中，用四個不同的相位分別代表00，01，10，11，或者說每一次調制可以傳送2個比特的信息；在八相調制方式中，則每一次調制可傳送3個比特的信息，顯然兩者都提高了信息的傳輸速率。WAN測試基礎上述例子中只有兩種相位的調WAN測試基礎基本概念數(shù)據(jù)線路的容量根據(jù)采樣定律，在一個帶寬受限的線路上每秒可以出現(xiàn)的最大信號狀態(tài)變化次數(shù)(即最大波特率)為：波特率的理論最大值=2H*log2V其中H為可用傳輸帶寬，V為信號編碼時所用的信號電平或相位狀態(tài)的數(shù)量。如果信號采用2種電平進行編碼（相當于0和1），則log2V=1，此時的最大波特率就等于傳輸帶寬的2倍。高效的編碼可以進一步提升波特率，但受制于物理限制。WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎基本概念數(shù)據(jù)線路的容量對一個給定線路來說，其所能達到的最大數(shù)據(jù)速率與信噪比（SNR）有關，即：SNR=10*log10S/N對于一個有噪聲的信道而言，最大波特率可以用下面的公式計算（與編碼方式無關）：最大數(shù)據(jù)速率（bit/s）=H*log2(1+SNR)其中H為傳輸帶寬（單位Hz），SNR為信噪比。典型的電話線路（PSTN）（帶寬H=3000Hz，SNR=30dB）最大的數(shù)據(jù)傳輸速率為30kbit/s。WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎基本概念模擬數(shù)據(jù)通信（寬帶系統(tǒng)）在模擬數(shù)據(jù)通信中，可以通過Modem，利用調幅、調頻、調相技術將數(shù)據(jù)調制在載頻上，這樣的系統(tǒng)成為寬帶系統(tǒng)。寬帶系統(tǒng)的信號傳輸距離很遠（可以達到30km以上），而且可以在多個頻帶上提供多路通信信道。但是，寬帶系統(tǒng)需要使用昂貴的收發(fā)器，因此維護起來比基帶系統(tǒng)麻煩的多。數(shù)字數(shù)據(jù)通信（基帶系統(tǒng)）無需載波信號就可以直接傳輸數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)就是基帶系統(tǒng)?；鶐到y(tǒng)的傳輸距離比寬帶系統(tǒng)要短，而且只能承載一路數(shù)據(jù)信道。實現(xiàn)技術簡單，成本低。WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎基本概念數(shù)字數(shù)據(jù)通信（基帶系統(tǒng)）任何數(shù)字化的語音、圖像和音頻信號都可以與數(shù)據(jù)一起傳輸，因而不需為不同的業(yè)務提供不同的通信設施。由于數(shù)字化技術的快速發(fā)展，成本的迅速降低，WAN中廣泛應用數(shù)字數(shù)據(jù)通信，甚至傳統(tǒng)的電話線路也大多改造為數(shù)字化線路。信號波形數(shù)字數(shù)據(jù)流是幾乎直角的電壓跳變，實際的信號是n個正弦波疊加（頻率分別為f,2f,3f…nf，f為基頻，n為n階諧波）WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎基本概念數(shù)字數(shù)據(jù)通信（基帶系統(tǒng)）線路編碼數(shù)字通信的線路編碼目的是確保數(shù)據(jù)流的0，1狀態(tài)保持平穩(wěn)分布常用的線路編碼單極性碼：所有信號都大于0V或小于0V極性碼：信號既有大于0V，也有小于0V雙極性碼：信號有三種電平值信號交替反轉碼：一次極性變化代表邏輯1WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎WAN測試基礎WAN測試基礎基本概念數(shù)字數(shù)據(jù)通信（基帶系統(tǒng)）通信標準ISDN傳統(tǒng)電話線路傳輸數(shù)字通信，典型信道提供160kbit/s的數(shù)據(jù)速率。xDSLADSL（非對稱數(shù)字用戶線），上行線路最大384kbit/s，下行線路最大8Mbit/s，適合高速Internet網絡接入。HDSL、RADSL、SDSL、VDSL……WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎WAN測試基礎WAN測試基礎基本概念光纖數(shù)字通信光纖以巨大的吞吐量已經快速取代了LAN和WAN骨干線路的銅線介質光纖使用光信號進行數(shù)據(jù)傳輸，光信號波長略高于可見光波長（可見光400-800nm，光信號850-1550nm）。光纖通信中，以光脈沖的有無代表邏輯“1”或邏輯“0”。目前已經證實，能夠用于光纖數(shù)據(jù)通信的全部波長帶寬可達250THz（從紫外線一直到紅外線）。在光纖通信系統(tǒng)中，為了提高吞吐量：較短的光脈沖，已實現(xiàn)的商用數(shù)據(jù)速率達9.9Gbit/s。波分復用技術（多種波長脈沖合并在一根光纖傳輸）WAN測試基礎基本概念WAN測試基礎廣域網中的在線測試對廣域網測試來說，能夠在網絡運行過程中進行的測試（在線測試）與需要中斷被測通信線路的測試有很大區(qū)別，因為在線測試無需中斷網絡的運行。常見的在線測試包括：信號狀態(tài)測量交換延時測量信號電平和信號反射測量協(xié)議分析統(tǒng)計測量需要進行測試的類型與數(shù)據(jù)通信的接口類型（模擬or數(shù)字）和傳輸介質（雙絞線、同軸電纜或光纜）有關。WAN測試基礎廣域網中的在線測試WAN測試基礎廣域網中的在線測試電接口的測量使用Y型適配器以并聯(lián)方式測量（應選擇被測線路空閑或低流量時加入），此時，發(fā)送站點的數(shù)據(jù)流就先進入測試儀器的輸入端口，在測試儀器做完評估和信號再生之后，再將信號轉發(fā)到接收站點。同軸電纜的測量使用橋接放大器來分離信號。光纖鏈路的測量使用功率分配器（PowerSplitter）。功率分配器是無源器件，可以從信號功率中分出一定比例的功率作為支路輸出，用作解碼和測試之用。WAN測試基礎廣域網中的在線測試WAN測試基礎WAN測試基礎WAN測試基礎廣域網中的在線測試信號狀態(tài)測量通過測量被測接口的數(shù)據(jù)和時鐘線路的信號波形并與標準中給出的建議值比較來完成。一般來說，吞吐量減小的典型原因都可以通過信號狀態(tài)測量檢查出來，如信號電平過低、信號抖動或控制信號的定時不正確等。這些故障通常是電磁干擾、電纜衰減過大或線路終端失效等引起。交換延時測量控制信號的定時準確與否是能否實現(xiàn)無差錯數(shù)據(jù)通信的前提條件，如果在規(guī)定的時間窗內沒有接收到某些指定信號，表明處理進程可能出錯。一般常用數(shù)據(jù)分析儀來快速測試不同接口上發(fā)生的重要的信令處理進程。WAN測試基礎廣域網中的在線測試WAN測試基礎廣域網中的在線測試協(xié)議分析和統(tǒng)計測量實際網絡運行過程中，很多故障原因都不在物理層，而在OSI的其他高協(xié)議層。對于高層協(xié)議故障，可以通過協(xié)議分析儀來診斷。協(xié)議分析儀可以檢測、記錄并分析數(shù)據(jù)包的格式和協(xié)議的處理過程。協(xié)議分析儀可以自動標記無效數(shù)據(jù)包和協(xié)議處理過程差錯，從而可以快速縮小故障域。協(xié)議分析儀另一個重要的作用是可以產生網絡通信的統(tǒng)計報告，為網絡故障的排除提供了非常有價值的詳細信息，提升了網絡故障解決的效率。WAN測試基礎廣域網中的在線測試WAN測試基礎廣域網中的離線測試需要中斷廣域網絡線路的離線測試包括誤碼率測量失真測量傳輸通道測量一致性測試負載測試常常用于檢查新安裝部署的廣域網線路，或者維護現(xiàn)有的網絡。WAN測試基礎廣域網中的離線測試WAN測試基礎廣域網中的離線測試誤碼率測量廣域網中重要的測試查找網絡故障原因時，不僅要測出誤碼的絕對數(shù)量，而且還要找出誤碼隨時間分布的規(guī)律，如誤碼是零星出現(xiàn)的還是周期性出現(xiàn)的，或者是成塊出現(xiàn)的。誤碼率計算公式：BER=fB/nB=f/tV其中，fB為傳輸出錯的比特數(shù)；nB為傳輸?shù)目偙忍財?shù)；t為測量時間；v為吞吐量通常情況下，隨著時間t的趨于無窮大，BER也趨近于誤碼概率PB，即：BER=PB(t→∞)WAN測試基礎廣域網中的離線測試WAN測試基礎廣域網中的離線測試失真測量信號失真指的是信號從一個狀態(tài)轉換到另一個狀態(tài)時標稱定時發(fā)生了偏移。信號失真有許多類型：偏移失真、單獨失真、峰值失真、起止失真等，這些失真參數(shù)僅僅在模擬數(shù)據(jù)通信中才需要被測試。對于基帶通信系統(tǒng)，線路編碼中保留時鐘脈沖，因此接收端不會出現(xiàn)信號失真。電通信線路的干擾測量串擾在并行通信電纜中，某線對中的信號會對相鄰線對產生容性和感性耦合效應，而且隨信號頻率增加而增大。因此數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的速率越高，串擾越明顯。WAN測試基礎廣域網中的離線測試WAN測試基礎廣域網中的離線測試電通信線路的干擾測量噪聲指的是通信路徑上產生的非線性干擾。噪聲一般包含多種成分，其中最重要的部分是熱噪聲、交流噪聲、串擾和量化噪聲。非線性失真由調制器和寬帶放大器引起的非線性失真可以稱為諧波失真。相位抖動表現(xiàn)為數(shù)據(jù)信號中出現(xiàn)經常性的相位偏移，雖然相位抖動本身不會產生誤碼，但是它與其它干擾結合在一起時會觸發(fā)差錯事件。WAN測試基礎廣域網中的離線測試WAN測試基礎廣域網中的離線測試電通信線路的干擾測量頻率偏移當調制和解調數(shù)據(jù)流的載波頻率不同時就會產生頻率偏移，頻率偏移會使信號產生失真。線路中斷典型的測試時間1小時內，最多允許出現(xiàn)兩次線路中斷，引起線路中斷的典型原因是虛焊、短路、斷續(xù)接觸以及停電等、脈沖干擾數(shù)據(jù)網絡中較為常見的干擾現(xiàn)象，主要原因有：電子風暴、旋轉式電話撥號以及機電設施（如電梯、公交電車等），主要參數(shù)為幅度和持續(xù)時間。WAN測試基礎廣域網中的離線測試WAN測試基礎廣域網中的離線測試電通信線