Data Plane-Tests der Performance
Mit den folgenden Tests wird die Performance der Systeme gemessen. Die Messprozeduren geben Auskunft über folgende Kriterien: Bandbreite, Verzögerungen und Datenintegrität. Dadurch kann die Qualität der Datenübermittlung über das SUT beurteilt werden.

Unicast-Durchsatz ermittelt maximale Datenrate
Der Unicast-Durchsatztest beschreibt das Datenmaximum, welches das SUT verlustfrei übermitteln kann. Dieser Test ermittelt die Durchsatzrate auf Basis eines Suchalgorithmus. Zu Beginn des Tests wird dem SUT das theoretische Maximum beziehungsweise eine benutzerspezifizierte Last angeboten. Bei der Übermittlung ermittelt das Testverfahren die Paketverluste. Tritt dabei ein Paketverlust auf, wird die angebotene Last automatisch um die Hälfte reduziert. Treten anschließend weiterhin Paketverluste auf, wird dieser Wert erneut halbiert. Treten keine Paketverluste auf, wird die angebotene Last verdoppelt. Dieser Prozess läuft so lange, bis alle für den Test definierten Paketgrößen getestet sind. Als Ergebnis erhalten Sie die spezifischen Durchsatzraten (in Paketen pro Sekunde) in Abhängigkeit von der jeweiligen Paketlänge und die mittlere Durchsatzrate.

Der Test stellt somit die Gesamtkapazität des SUTs fest. Dabei werden die im 802. 11.2-Standard (ähnlich dem im RFC 2544 definierten Benchmark-Test für kabelorientierte Netzkomponenten) verwendeten Performance-Messungen genutzt. Diese Performance-Messung lässt eine einfache Beurteilung des SUTs (theoretischer Durchsatz versus reale Messwerte) bei jeder Paketgröße zu. Auf Basis dieses Tests können Sie nicht nur unterschiedliche Produkte, sondern auch unterschiedliche Hardware-, Software- oder Firmware-Versionen des gleichen SUTs miteinander vergleichen. Die resultierenden Durchsatzwerte dokumentieren die maximalen Durchsatzkapazitäten des SUTs bei der verlustfreien Übertragung und legen die Grenzwerte für weitere Tests fest.

Unicast Forwarding-Rate ermittelt Durchsatzkapazität
Die maximale Forwarding-Rate ermittelt die Höchstrate, die das SUT empfangen beziehungsweise übermitteln kann. Dabei ist es unerheblich, ob das getestete System bei der Übertragung bestimmte Pakete verwirft. Als Ergebnis erhalten Sie die maximale Forwarding-Rate (in Paketen pro Sekunde) in Abhängigkeit von der jeweiligen Paketlänge und die mittlere Durchsatzrate.

Der Test stellt somit die maximale Durchsatzkapazität (unabhängig von Paketverlusten) des SUTs fest. Auch hierbei werden die im IEEE 802.11.2-Standard verwendeten Performance-Messungen genutzt. Die maximale Durchsatzkapazität lässt eine einfache Beurteilung des SUTs (theoretischer Durchsatz vs. reale Messwerte) bei jeder Paketgröße zu. Auch dieser Test erlaubt Ihnen, unterschiedliche Produkte und auch unterschiedliche Hardware-, Software- oder Firmware-Versionen des gleichen SUTs miteinander zu vergleichen. Die resultierenden Durchsatzwerte dokumentieren die maximale Durchsatzkapazität des SUTs und dienen der Beurteilung des SUTs unter extrem hoher Last.

Unicast Paketverlustetest ermittelt maximale Weiterleitungsraten
Der Paketverlusttest dokumentiert die Grenzen der Weiterleitungsrate eines SUTs in unterschiedlichen Lastsituationen. Die Forwarding-Rate wird anhand der Anzahl der erfolgreich vom Empfänger empfangenen Pakete gemessen. Die Paketverluste errechnen sich aus der Differenz zwischen den gesendeten und den empfangenen Paketen. Das Messsystem generiert hierfür in Richtung des SUTs eine definierte Last und ermittelt auf der Empfängerseite die spezifischen Paketverluste. Überprüft das Verfahren mehrere Clients parallel, teilt es die Last gleichmäßig zwischen den Clients auf, die den Verkehr in Richtung des SUTs übermitteln. Für diesen Test lassen sich eine Reihe unterschiedlicher Lastbedingungen festlegen und die daraus resultierenden Messergebnisse darstellen.

Dieser Test eignet sich hervorragend für das Debugging eines SUTs, das anormale Paketverluste bei einer bestimmten Paketgröße aufweist. Ein weiterer Vorteil dieses Tests besteht darin, dass sich das Verhalten des SUTs bei der Zunahme von assoziierten Clients beziehungsweise aktiven Benutzern darstellen lässt. Die Unicast-Paketverlustrate gehört zu den Standardmesswerten gemäß IEEE-802.11.2.

Unicast-Verzögerung messen
Der Unicast Verzögerungstest definiert die Verzögerung des SUT und stellt als Ergebnis die spezifische Verzögerung in Bezug auf die jeweilige Paketlänge dar. Gleichzeitig ist auch die minimale, maximale und mittlere Verzögerung aller Testdurchläufe erkennbar. Dieser Test generiert in Richtung des SUTs eine Last und ermittelt die Durchlaufzeiten eines Pakets durch das SUT. Das Verfahren vergleicht den Sendezeitstempel eines Pakets mit dem Empfangszeitstempel. Die Datenpakete werden dabei über einen definierten Zeitraum übermittelt und die Differenz zwischen der Sendezeit und der Empfangszeit wird als Verzögerung bezeichnet. Kommen bei dieser Methode im Test mehrere Clients zum Einsatz, wird die Last gleichmäßig auf die Clients aufgeteilt. Zur Ermittlung der exakten Verzögerung muss sich die Last am Leistungsmaximum (ohne Pakete zu verlieren) befinden. Die Höchstlast ergibt sich als logische Folge aus dem Unicast-Durchsatztest.

Dieser Test ermittelt die Verzögerung des SUTs. Dieser Wert gehört zu den wichtigen Performance-Parametern eines WLAN-Systems, da hohe Verzögerungen bei vielen Anwendungen (etwa Sprache und Video) zu nicht akzeptablen Qualitätsverschlechterungen führen. Ein weiterer Vorteil dieses Tests besteht darin, dass sich das Verhalten des SUTs bei der Zunahme von assoziierten Clients darstellen lässt. Die Unicast-Verzögerungen gehören zu den Standardmesswerten gemäß dem IEEE 802.11.2-Standard.

Multicast Forwarding-Rate für SUTs mit mehreren Ports
Die Multicast Forwarding-Rate beschreibt die Weiterleitungsrate für Multicast-Pakete und die Paketverluste eines SUTs mit mehreren Ports. Der Test generiert die notwendige Anzahl an WLAN-Clients und ordnet diese den jeweiligen Servern im Ethernet zu. Die Clients empfangen die Pakete vom Ethernet. Jeder Multicast-Server generiert die geforderte Verkehrslast für die jeweilige Multicast MAC/IP-Adresse des Clients.

Die Multicast Forwarding-Rate wird in Paketen pro Sekunde (oder empfangenen MByte pro Sekunde), die erfolgreich von mindestens der Hälfte der Empfänger empfangen wurde, gemessen. Dieser Test bewertet die Fähigkeit zum korrekten Empfang von Multicasts durch das SUT und dessen richtige Verarbeitung von Multicasts sowie dessen Verhalten auf dem 802.11-MAC-Layer.

TCP Goodput
Der TCP Goodput-Test misst die TCP Payload (in Byte pro Sekunde), die das SUT zwischen seinen Ports (bei einer variablen Maximum Segment Size, MSS) höchstens übermitteln kann. Die TCP Payload errechnet sich aus der Summe der TCP-Segmentbytes minus dem TCP Header und den Optionen. Der Test ordnet dem SUT entsprechende Clients zu und generiert über diese Verbindung den entsprechenden unidirektionalen TCP-Verkehr. Dieser Test bewertet die Fähigkeit des SUTs zur effizienten Verarbeitung von Layer 4-Verkehr und dessen Verhalten auf dem 802.11-MAC-Layer.

Im zweiten Teil unseres Online-Workshops beschäftigen wir uns mit Control Plane-Tests der Kontroll- und Steuerfunktionen und gehen dabei auf Roaming-Benchmarks sowie die Verwendung eines Paketgenerators ein.

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Prof. Dr. Bernhard Stütz und Mathias Hein/jp/ln