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[摘 要]本文主要介绍应用于列车娱乐系统的工业以太网交换机性能的测试步骤及方法。
[关键词]交换机 测试 以太网 冗余
中图分类号：YT662 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0255-01
一、引言
列车娱乐系统既可以给乘客提供丰富多彩的视听节目，又可以提供各种商业广告给铁路运营部门带来一定的经济效益，已成为当今高速铁路列车必配的设施之一。基于以太网构架的娱乐系统可以提供功能更强大的应用，所以被很多系统厂商采用，而以太网交换机在该系统中起着关键性的作用，交换机的性能直接影响整个系统的可靠性和质量。交换机的性能和故障可能造成节目声音画面的不同步，播放画面停顿，不同车厢之间节目不同步等现象。作者工作中就遇到了不同车厢的节目不同步的问题，下图为娱乐系统的网络构架图，下面结合作者的工作经历来介绍如何通过测试来排除交换机性能和故障的原因引起的不同步。
GW/S：Ethernet Gateway/Switch 以太网关交换机 STB：Set Top Box机顶盒
VM：Video Monitor液晶电视 LS：Loudspeakers 扬声器
MMS：Server视频服务器 ECD：Encoder编码器
MCU：Multimedia Control Unit （touch screen）媒体控制器
二、测试步骤
1、排查交换机参数、线缆及路由
为防止施工中的失误，查看列车中所有工业以太网交换机的配置参数、线缆及路由情况。未发现不当之处。
2、优化工业以太网交换机参数
为保障干道端口的优先、可靠传输，开启了交换机的QoS功能，并启用高效传输的“Port Based”模式，并将每台交换机的Port Trunk级连端口及视频服务器所连接的交换机端口的QoS等级设置为最高级别“High”。
3、工业以太网交换机性能测定
3.1 测定交换机的速率及大流量传输的响应能力
采用直观高效的文件传输软件“飞鸽传书”，传输一个大小为600Mbyte的文件，并且在视频服务器及机顶盒正常工作的状态下进行测试。为保障测试结果的真实可靠，在使用飞鸽传输软件传送文件时，使用测试之用计算机（Windows XP系统）本机的“任务管理器”功能中的“联网”选项，实时的查看网络带宽占用状态，可观察到在视频点播系统正常播放的同时，从文件传送起至文件传输结束，飞鸽传输软件通过网络传输的速率均在90Mbps以上，音、视频无中断，播放效果依然清晰、流畅。
因文件传输软件是在视频数据在网络上传播的同时进行的测试，因此可说明在视频点播系统正常工作时，网络带宽的余量至少在90Mbps以上，也同时说明视频点播系统所用的交换机具有优秀的处理大网络流量传输的能力。
3.2 测试工业以太网交换机的传输延时
采用小巧的Fping软件，在视频点播系统正常工作的同时，每隔100ms向远端交换机及机顶盒发送一个ICMP包（俗称ping包），共发送100次，發现交换机的响应时间在1.3ms以内、零丢包；机顶盒的响应时间在1ms以内、零丢包。另外，将ICMP包间隔设为10ms时，ICMP数量为1000次，机顶盒的响应时间仍可保持在1ms以内、零丢包。
此项测试可说明交换机对数据传输的延时极小，针对本视频点播系统的应用来说可以忽略不计，不会因为交换机的数据传输延时而影响到视频及声音的同步。
3.3 丢包率专项测试
为了更能说明交换机对数据包的处理及传输能力，更准确的查看交换机的丢包数量，采用交换机的Port Statistics功能，可准确的查看到从交换机开机时起的所有接收及转发的数据数，并且可精确的查看到接收及转发发出去的单播、组播及广播数据包总量、错误数量等数据。从测试中发现，所有“Bad”项的数字均为“0”，可说明交换机在长时间的运行后，仍未出现错误的数据包，可证实交换机对数据包接收、转发的性能非常可靠。
4、冗余功能的测试
4.1 Port Trunk功能
将任意两台交换机间的级连线拨掉一根，网络传输不会中断，视频传输不受影响。因此可证明Port Trunk（链路聚合）技术可实现网络链路的快速冗余切换。
4.2 断电Relay功能
将任意一台交换机断电，均不会影响到其它正常加电交换机的数据传输，因交换机的“断电Relay”技术会自动将其前端和后端连接的交换机形成一个畅通的链路，因此可实现“断电不断流”的功能。
三、结论与建议
通过反复测试，分析导致本系统不同步的关键应在终端设备机顶盒上，建议提高机顶盒的响应速度及网络数据的处理能力。因为做视频之用的设备—视频服务器端和机顶盒都应具有高速的网络数据响应和处理能力，不应该出现因无法响应网络上的数据而将数据存储到交换机内的现象。换句话说，作为视频传输的设备，不应该出现让交换机转发不出去数据而存到缓存内，视频传输设备应提高性能或采用一定机制（比如丢弃一些不能处理的包）来保证音、视频传输的始终同步。
综合以上测试结果，可说明本列车娱乐系统所用的工业以太网交换机综合性能完全符合并超出视频点播系统对网络传输的需求。
[关键词]交换机 测试 以太网 冗余
中图分类号：YT662 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0255-01
一、引言
列车娱乐系统既可以给乘客提供丰富多彩的视听节目，又可以提供各种商业广告给铁路运营部门带来一定的经济效益，已成为当今高速铁路列车必配的设施之一。基于以太网构架的娱乐系统可以提供功能更强大的应用，所以被很多系统厂商采用，而以太网交换机在该系统中起着关键性的作用，交换机的性能直接影响整个系统的可靠性和质量。交换机的性能和故障可能造成节目声音画面的不同步，播放画面停顿，不同车厢之间节目不同步等现象。作者工作中就遇到了不同车厢的节目不同步的问题，下图为娱乐系统的网络构架图，下面结合作者的工作经历来介绍如何通过测试来排除交换机性能和故障的原因引起的不同步。
GW/S：Ethernet Gateway/Switch 以太网关交换机 STB：Set Top Box机顶盒
VM：Video Monitor液晶电视 LS：Loudspeakers 扬声器
MMS：Server视频服务器 ECD：Encoder编码器
MCU：Multimedia Control Unit （touch screen）媒体控制器
二、测试步骤
1、排查交换机参数、线缆及路由
为防止施工中的失误，查看列车中所有工业以太网交换机的配置参数、线缆及路由情况。未发现不当之处。
2、优化工业以太网交换机参数
为保障干道端口的优先、可靠传输，开启了交换机的QoS功能，并启用高效传输的“Port Based”模式，并将每台交换机的Port Trunk级连端口及视频服务器所连接的交换机端口的QoS等级设置为最高级别“High”。
3、工业以太网交换机性能测定
3.1 测定交换机的速率及大流量传输的响应能力
采用直观高效的文件传输软件“飞鸽传书”，传输一个大小为600Mbyte的文件，并且在视频服务器及机顶盒正常工作的状态下进行测试。为保障测试结果的真实可靠，在使用飞鸽传输软件传送文件时，使用测试之用计算机（Windows XP系统）本机的“任务管理器”功能中的“联网”选项，实时的查看网络带宽占用状态，可观察到在视频点播系统正常播放的同时，从文件传送起至文件传输结束，飞鸽传输软件通过网络传输的速率均在90Mbps以上，音、视频无中断，播放效果依然清晰、流畅。
因文件传输软件是在视频数据在网络上传播的同时进行的测试，因此可说明在视频点播系统正常工作时，网络带宽的余量至少在90Mbps以上，也同时说明视频点播系统所用的交换机具有优秀的处理大网络流量传输的能力。
3.2 测试工业以太网交换机的传输延时
采用小巧的Fping软件，在视频点播系统正常工作的同时，每隔100ms向远端交换机及机顶盒发送一个ICMP包（俗称ping包），共发送100次，發现交换机的响应时间在1.3ms以内、零丢包；机顶盒的响应时间在1ms以内、零丢包。另外，将ICMP包间隔设为10ms时，ICMP数量为1000次，机顶盒的响应时间仍可保持在1ms以内、零丢包。
此项测试可说明交换机对数据传输的延时极小，针对本视频点播系统的应用来说可以忽略不计，不会因为交换机的数据传输延时而影响到视频及声音的同步。
3.3 丢包率专项测试
为了更能说明交换机对数据包的处理及传输能力，更准确的查看交换机的丢包数量，采用交换机的Port Statistics功能，可准确的查看到从交换机开机时起的所有接收及转发的数据数，并且可精确的查看到接收及转发发出去的单播、组播及广播数据包总量、错误数量等数据。从测试中发现，所有“Bad”项的数字均为“0”，可说明交换机在长时间的运行后，仍未出现错误的数据包，可证实交换机对数据包接收、转发的性能非常可靠。
4、冗余功能的测试
4.1 Port Trunk功能
将任意两台交换机间的级连线拨掉一根，网络传输不会中断，视频传输不受影响。因此可证明Port Trunk（链路聚合）技术可实现网络链路的快速冗余切换。
4.2 断电Relay功能
将任意一台交换机断电，均不会影响到其它正常加电交换机的数据传输，因交换机的“断电Relay”技术会自动将其前端和后端连接的交换机形成一个畅通的链路，因此可实现“断电不断流”的功能。
三、结论与建议
通过反复测试，分析导致本系统不同步的关键应在终端设备机顶盒上，建议提高机顶盒的响应速度及网络数据的处理能力。因为做视频之用的设备—视频服务器端和机顶盒都应具有高速的网络数据响应和处理能力，不应该出现因无法响应网络上的数据而将数据存储到交换机内的现象。换句话说，作为视频传输的设备，不应该出现让交换机转发不出去数据而存到缓存内，视频传输设备应提高性能或采用一定机制（比如丢弃一些不能处理的包）来保证音、视频传输的始终同步。
综合以上测试结果，可说明本列车娱乐系统所用的工业以太网交换机综合性能完全符合并超出视频点播系统对网络传输的需求。