Optymalizacja zarządzania ruchem w XGS-PON: Testy Upstream Drop Precedence z DEI [case study]

Jednym z kluczowych mechanizmów zapewniających jakość usług (QoS) w sieciach FTTH jest zarządzanie ruchem. Dzięki temu dane o wysokim priorytecie mają większą szansę dotarcia do celu bez utraty w oparciu o mechanizm Priority Queue.

Na zlecenie jednego z operatorów telekomunikacyjnych zrealizowaliśmy testy urządzenia abonenckiego OLT pod kątem poprawności zarządzania ruchem w planowanym do wdrożenia do sieci nowym terminalu abonenckim XGS-PON ONT.

W sieciach FTTH, takich jak XGS-PON, mechanizmy zarządzania ruchem są kluczowe dla zapewnienia stabilności i wydajności usług. Mechanizm *Priority Queue* działa w oparciu o oznaczenia *Drop Precedence*, które są określane przez pole DEI w nagłówkach ramek.

• DEI = 0**: Ramka nie jest przeznaczona do odrzucenia w przypadku przeciążenia.
• DEI = 1**: Ramka może być odrzucona, jeśli sieć jest przeciążona.

W przypadku przeciążenia sieci, ramki z DEI ustawionym na 1 mogą być selektywnie odrzucane, co pozwala na zachowanie przepustowości dla bardziej krytycznych danych.
Dzięki temu mechanizmowi, sieć może zarządzać ruchem w sposób, który minimalizuje utratę danych o wysokim priorytecie, jednocześnie optymalizując wykorzystanie dostępnych zasobów.

Testy urządzeń w technologii XGS-PON

W laboratorium testowym VECTOR TECH SOLUTIONS przetestowaliśmy mechanizm upstream Drop Precedence z bitem DEI na urządzeniach abonenckich XGS-PON ONT. Podczas testów zidentyfikowaliśmy zjawisko wymagające zgłoszenia do producenta ONT w celu jego rozwiązania. Znaleziony problem podkreśla, jak ważna jest kompleksowa walidacja urządzeń ONT (Optical Network Terminal) dla zapewnienia wysokiej jakości usług. Proces ten, obejmujący szczegółowe testy funkcjonalności i zgodności z branżowymi standardami, jest kluczowy przy każdej aktualizacji oprogramowania i powinien być regularnie powtarzany przez cały cykl życia produktu.

Podczas testów terminali abonenckich XGS-PON ONT zbadaliśmy mechanizmy priorytetów w scenariuszu przeciążenia sieci spowodowanym przez zduplikowane ramki. Sieć doświadczyła nadmiernego wzrostu ruchu, co aktywowało mechanizm odrzucania pakietów zaprojektowany do priorytetyzacji.

Jednakże, mimo ustawionych priorytetów, mechanizm nie działał zgodnie z oczekiwaniami. Zamiast selektywnie odrzucać pakiety o niższym priorytecie, urządzenie traktowało wszystkie pakiety jednakowo podczas przeciążenia. To jednolite traktowanie zagrażało jakości usług o wyższym priorytecie, potencjalnie powodując awarie usług.

W poniższym case study znajdziesz szczegółowy scenariusz testu i analizę wyników przeprowadzonych w naszym laboratorium.

Konfiguracja środowiska testowego XGS-PON

Test miał na celu zweryfikowanie, czy ramki oznaczone jako Drop Precedence są odrzucane na interfejsie R/S, gdy łącze jest przeciążone. Test przeprowadzono dla ruchu upstream, a wartość pola DEI w nagłówku VLAN określała Drop Precedence.

W tym celu skonfigurowaliśmy środowisko testowe składające się z następujących elementów:

Procedurę testową rozpoczęliśmy od skonfigurowania ONT przez OMCI, który skonfigurował kolejkę upstream i powiązany T-CONT.
Skonfigurowaliśmy ustawienia wyjściowe dla kolejek ONT jak poniżej:

•  Drop priority indication = DEI (patrz tabela poniżej),
• żółte progi ustawione na połowę rozmiaru kolejki,
• zielone progi ustawione na pełen rozmiar kolejki.

Dostępna przepustowość wynosiła 1Gb/s, przy czym Strumień A i Strumień B były wysyłane z przepustowością 700Mb/s. Wygenerowane ramki unicast na interfejsie U miały następujące parametry:

Sprawdziliśmy transmisję ramek Ethernet dla ruchu upstream, zgodnie z tabelą poniżej, pokazującą oczekiwane wartości na interfejsie R/S:

Kryteria pass/fail testu XGS-PON

Aby ocenić wyniki testu upstream Drop Precedence dla XGS-PON, ustaliliśmy dwa kryteria pass/fail

1. Brak błędu przetwarzania komendy OMCI – wszystkie wysłane komendy OMCI są prawidłowo przetwarzane przez ONT.

2. Weryfikacja na interfejsie R/S, czy osiągnięta przepustowość wynosi 300 Mb/s dla Strumienia A i 700 Mb/s dla Strumienia B.

Przede wszystkim dokładnie przeanalizowaliśmy konfigurację ONT za pomocą OMCI, aby potwierdzić bezbłędne wykonanie wszystkich wysłanych komend, ponieważ każdy błąd na tym etapie sprawiłby, że wszelkie dalsze testy byłyby bezcelowe.

Kryteria pass/fail pozwoliły nam zweryfikować widoczność dwóch strumieni, A i B. Wygenerowaliśmy ramki unicastowe dla strumieni A i B z określonym DEI i wyznaczoną przepustowością. Oczekiwaliśmy, że na interfejsie U odbierzemy dwa strumienie o przepustowości 700 Mb/s każdy oraz odpowiednio 300 i 700 Mb/s na interfejsie R/S dla strumieni A i B.

Konfiguracja testowa ONT XGS-PON

Ustawiliśmy konfigurację wewnętrznego przełącznika MAC na ONT, aby umożliwić transparentną transmisję ramek w kierunku upstream. Zarządzanie priorytetami, kluczowe dla efektywnej obsługi ruchu, zostało zorganizowane na podstawie wartości DEI.

Następnie system Priority Queue zarządzał priorytetami poprzez ocenę wartości DEI przypisanych do ramek, wykorzystując predefiniowane progi opisujące minimalne i maksymalne wartości obciążenia kolejki/łącza. Priority Queue skutecznie kontrolował odrzucanie ramek oznaczonych jako kwalifikujące się do odrzucenia (DE) w przypadku przeciążenia sieci.

Podczas naszego testu Strumień A, charakteryzujący się nagłówkiem VLAN z wartością DEI równą 1, został oznaczony jako kwalifikujący się do odrzucenia (DE). To oznaczało, że mógł być poddany odrzuceniu, gdy obciążenie sieci przekroczyło określone progi.

Poniżej przedstawiliśmy wybrany przepływ wiadomości OMCI między testowanymi urządzeniami:

Każdy z tych komunikatów kończył się statusem „Sukces”, co wskazywało na bezbłędną konfigurację ONT i komunikację bez błędów przez OMCI. Na tym etapie testowania nie było błędów do zgłoszenia.

Konfiguracja urządzenia za pomocą protokołu OMCI była całkowicie poprawna, co skutkowało logiczną konfiguracją ONT. Poniżej przedstawiono uproszczony rysunek z podstawowymi elementami konfiguracji:

Wyniki testu terminali XGS-PON

Ten pozornie prosty test, mający na celu ocenę podstawowej funkcjonalności ONT, przyniósł wyniki znacznie odbiegające od naszych oczekiwań.

Wyniki, oceniane na podstawie przyjętych kryteriów, wskazują na poprawność działania urządzenia podczas pierwszego testu. Napotkaliśmy jednak błąd przy weryfikacji drugiego kryterium: „Weryfikacja na interfejsie R/S, czy osiągnięta przepustowość wynosi 300 Mb/s dla Strumienia A i 700 Mb/s dla Strumienia B.”

Analiza zaobserwowanego problemu

Pomimo, że na interfejsie R/S widoczne były strumienie A i B, co potwierdzało poprawną konfigurację urządzenia za pośrednictwem OMCI, nie mogliśmy zaobserwować poprawnego działania priorytetu odrzucenia zgodnie z polem DEI. Oba strumienie, A i B, zostały częściowo „przycięte”, co skutkowało ograniczeniem przepustowości na interfejsie R/S wynoszącą 500 Mb/s na strumień.

Analiza konfiguracji wysłanej do ONT pozwoliła nam znaleźć manage entity (ME), która mogła być odpowiedzialna za to zachowanie: Priority Queue.

Zgodnie ze specyfikacją ONU Management and Control Interface (OMCI) (ITU-T G.988 11/2022), ten ME zarządza priorytetami ramek w sieciach PON zarówno w kierunku upstream, jak i downstream. Ten ME zawiera kilka kluczowych atrybutów odpowiedzialnych między innymi za ustawienie odpowiednich progów lub maksymalnego rozmiaru kolejki. Kluczowym atrybutem w naszym przypadku jest „Drop precedence color marking”, który określa, w jaki sposób przychodzące ramki są odrzucane.

trybut ten jest przedstawiony w tabeli poniżej przedstawiającej pole ME:

Podsumowanie wyniku testu

Sedno problemu leżało w mechanizmie Drop Precedence, gdzie pakiety o niższym priorytecie powinny być odrzucane, aby dać miejsce tym o wyższym priorytecie. Zidentyfikowana wartość „Drop Precedence Colour Marking” w kluczowym polu była zgodna ze standardowymi specyfikacjami. Jednak testowany ONT ignorował tę wartość, co skutkowało brakiem priorytetyzacji odrzucania pakietów na podstawie pola DEI.

Na szczęście zidentyfikowaliśmy problem na etapie testowania w naszym laboratorium. Zaniedbanie rozwiązania tego problemu mogłoby przeciążyć sieć użytkownika końcowego ramkami bez priorytetu, wypierając te o wyższym priorytecie. Taki scenariusz mógłby znacząco wpłynąć na jakość usług dla użytkownika końcowego.

Dzięki zaobserwowaniu rozbieżności, niezwłocznie przekazaliśmy tę kwestię zarówno producentowi ONT, jak i operatorowi. Obecnie trwają działania i dyskusje ze wszystkimi zaangażowanymi stronami w celu rozwiązania problemu.

Testuj ONT w laboratoriach VECTOR TECH SOLUTIONS

Wyniki testów terminali XGS-PON jasno pokazują, jak istotne jest dokładne testowanie urządzeń przed ich wdrożeniem do sieci. Dzięki naszym zaawansowanym procedurom testowym, możemy identyfikować i rozwiązywać potencjalne problemy na wczesnym etapie, co zapewnia bezproblemowe działanie urządzeń w rzeczywistych warunkach sieciowych.

Nasze usługi testowania są w pełni dostosowane do indywidualnych potrzeb operatorów, niezależnie od producenta urządzenia ONT. Skorzystanie z naszej oferty to gwarancja niezawodności i najwyższej jakości usług, co przekłada się na zadowolenie abonentów.

Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się, jak nasze zaawansowane laboratorium może pomóc w optymalizacji Twojej sieci PON.