曾經(jīng)以為智慧城市離我們還很遠(yuǎn)，物聯(lián)網(wǎng)也不過(guò)是一種宣傳概念的噱頭。然而隨著家門(mén)口智能電表的安裝，我們能深切地感受到，智慧城市離我們真的已經(jīng)很近了。如果說(shuō)網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)成智慧城市的神經(jīng)系統(tǒng)，那么工業(yè)路由交換一體機(jī)就是這個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元了。工業(yè)路由交換一體機(jī)到底具備什么樣的能力，是否能夠擔(dān)負(fù)起智慧城市組網(wǎng)的重任呢？接下來(lái)，通過(guò)華為AR530系列工業(yè)路由交換一體機(jī)的評(píng)測(cè)，為大家一一揭曉。

工業(yè)路由交換設(shè)備的必要性

提及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通常我們首先想到的是配套的機(jī)房、機(jī)柜，專(zhuān)業(yè)的供電、制冷等設(shè)施。當(dāng)智慧城市所需的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無(wú)處不在時(shí)，難道我們也必須為每臺(tái)設(shè)備都建設(shè)專(zhuān)業(yè)的機(jī)房嗎？這肯定是不現(xiàn)實(shí)的。既然我們無(wú)法為每臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都提供良好的使用環(huán)境，那自身攜帶機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不失為一種好的解決方案，于是工業(yè)路由交換設(shè)備就應(yīng)運(yùn)而生了。

本次測(cè)試的華為工業(yè)路由交換一體機(jī)的具體型號(hào)為AR531-F2C-H（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“華為AR531”），其標(biāo)配8個(gè)百兆網(wǎng)絡(luò)交換接口（LAN）和兩個(gè)千兆SFP路由交換接口（WAN），其中6個(gè)為百兆SFP光纖模塊接口，兩個(gè)為百兆SFP光纖模塊與RJ45共用接口。除此之外，該設(shè)備還可以支持兩路RS485接口和兩路數(shù)據(jù)輸入DI接口，以及串行輔助和控制臺(tái)管理端口。同時(shí)，華為AR531一體機(jī)還提供了一個(gè)具備U盤(pán)開(kāi)局功能的USB 2.0接口。

提供一個(gè)恒濕恒溫的環(huán)境，那就需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具備很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力了。華為AR531對(duì)溫度及濕度的適應(yīng)能力究竟如何？我們首先對(duì)華為AR531的高低溫耐受性進(jìn)行了測(cè)試。

測(cè)試中，我們將華為AR531分別放置在-40℃與80℃的環(huán)境中，并對(duì)其電氣性能進(jìn)行考察。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是在-40℃的低溫環(huán)境還是在80℃的高溫環(huán)境中，華為AR531的電氣性能均未出現(xiàn)明顯變化，依然能夠保持正常的工作狀態(tài)。

接下來(lái)，我們對(duì)該設(shè)備的溫度及濕度耐受性進(jìn)行了進(jìn)一步的考察。測(cè)試過(guò)程中，首先將溫箱設(shè)置為25℃、95%濕度保持1小時(shí)后升溫到55℃，繼續(xù)保持3小時(shí)后，再將溫度降回到25℃，保持9小時(shí)后，將濕度降至50%，再保持1小時(shí)。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，隨著濕度、溫度的變化，華為AR531的電氣性能均未出現(xiàn)明顯改變，依然保持正常狀態(tài)運(yùn)行。

溫度及濕度的變化并未對(duì)華為AR531產(chǎn)生影響，但在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備放置的地方難免會(huì)有一些跑水滴漏的現(xiàn)象發(fā)生？為此，我們又對(duì)華為AR531的防水性能進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試中，我們從不同角度對(duì)華為AR531進(jìn)行滴水測(cè)試后，重新接通電源，并進(jìn)入控制臺(tái)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，得益于華為AR531的全密閉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在進(jìn)行各種角度的滴水試驗(yàn)后，華為AR531依舊運(yùn)轉(zhuǎn)正常。除此之外，華為AR531在最容易進(jìn)水的網(wǎng)絡(luò)接口部分也全都安裝了密閉橡膠塞進(jìn)行防護(hù)。因此，一般滴濺和少量流水根本無(wú)法對(duì)華為AR531的正常運(yùn)行造成影響。

隨后，我們還進(jìn)行了灰塵試驗(yàn)。然而華為AR531全封閉的外殼，以及無(wú)風(fēng)扇、無(wú)需空氣流通的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得無(wú)論煙氣還是塵土均無(wú)孔而入。

防塵防水的工業(yè)級(jí)可靠性設(shè)計(jì)，為華為AR531長(zhǎng)期在無(wú)人值守的場(chǎng)地放置，提供了可靠的保障。

傳輸性能——智慧溝通的基礎(chǔ)

與傳統(tǒng)應(yīng)用相比，智慧城市對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的要求更高。以常見(jiàn)智能電表為例，雖然單個(gè)智能電表傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比較簡(jiǎn)單，僅有用戶(hù)代碼、電表金額、用電數(shù)、電壓、電流以及時(shí)間日期等有限的幾項(xiàng)數(shù)據(jù)，每項(xiàng)內(nèi)容所占字節(jié)數(shù)也很少，通常使用一兩個(gè)大數(shù)據(jù)包或幾個(gè)中長(zhǎng)數(shù)據(jù)包就可以滿(mǎn)足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，但是一旦乘以用?hù)數(shù)目，其所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也是巨大的。以一臺(tái)電表每秒鐘兩次抄表、每次抄表有兩個(gè)大數(shù)據(jù)包（1518Byte）需要傳輸來(lái)計(jì)算，每臺(tái)電表每秒所需的傳輸速率為4PPS，1000臺(tái)電表每秒鐘需要的傳輸速率則為4000PPS，而一條百兆網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路在傳輸1518Byte大小的數(shù)據(jù)包時(shí)，單向數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)速率也不過(guò)8128PPS。

因此，即便我們采用優(yōu)化智能抄表系統(tǒng)、縮短傳輸字節(jié)長(zhǎng)度、加大抄表時(shí)間間隔等方式，來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率，智能電表實(shí)時(shí)抄表的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸壓力依然巨大。另外，由于工業(yè)路由交換設(shè)備并非僅用于智能抄表應(yīng)用，像公路、鐵路的高清視頻監(jiān)控如今也已經(jīng)采用數(shù)字化傳輸，這些應(yīng)用不僅需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具備很高的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)性能，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延也是其重點(diǎn)考慮的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。

華為AR531的網(wǎng)絡(luò)處理性能如何，是否能夠滿(mǎn)足這些要求？為此，我們對(duì)華為AR531的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能進(jìn)行了測(cè)試。

我們首先對(duì)華為AR531兩個(gè)千兆SFP光纖接口的鏈路層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能進(jìn)行了考察。需要指出的是，測(cè)試過(guò)程中，我們采用了IXIA公司的IXIA 1600T網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試儀表進(jìn)行測(cè)試。實(shí)際測(cè)試拓?fù)湟?jiàn)圖3：

測(cè)試中，我們將華為AR531的兩個(gè)千兆SFP光纖接口與測(cè)試儀表一一對(duì)應(yīng)連接，并在測(cè)試儀表上，將被測(cè)設(shè)備的兩個(gè)端口設(shè)置為雙向全雙功，然后進(jìn)行鏈路層數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。其中，數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度設(shè)置為64Byte、512Byte以及1518Byte，同時(shí)記錄被測(cè)端口的最大吞吐量及最大吞吐量對(duì)應(yīng)的時(shí)延。具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1：

通過(guò)對(duì)華為AR531的兩個(gè)千兆光纖接口進(jìn)行鏈路層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能測(cè)試，我們得以了解其出色的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力。在數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度為64Byte時(shí)，數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)速率達(dá)到了378999.26PPS，這樣的傳輸速率完全可以滿(mǎn)足當(dāng)前千兆網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際應(yīng)用需求；512Byte的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度比較接近當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中600Byte～700Byte（不同應(yīng)用場(chǎng)景中數(shù)據(jù)包平均長(zhǎng)度不同）的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)平均數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度。因此，在數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度為512Byte時(shí)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的吞吐量達(dá)到90%以上，就可以完全滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際應(yīng)用需求了。華為AR531在傳輸512Byte長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包時(shí)，一對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口雙向的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)速率可達(dá)231658.25PPS，接近千兆網(wǎng)絡(luò)的線(xiàn)速（吞吐量為98.59%）；在傳輸1518Byte長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包時(shí)，兩個(gè)千兆光纖接口雙向數(shù)據(jù)傳輸吞吐量同樣可以接近100%，數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)速率可達(dá)80702.9PPS，完全有能力滿(mǎn)足千臺(tái)智能電表抄表等對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)有高要求的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求。

從記錄的最大吞吐量時(shí)延（見(jiàn)表2）來(lái)看，得益于光纖接口良好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能，華為AR531的最高時(shí)延為傳輸1518Byte長(zhǎng)度數(shù)據(jù)包時(shí)的74.66微秒；在傳輸64Byte長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包時(shí)，時(shí)延僅為18.79微秒。且隨著數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度的增加，時(shí)延穩(wěn)定上升。低時(shí)延及時(shí)延的穩(wěn)定性，可以有效縮短數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的響應(yīng)時(shí)間，并減少數(shù)據(jù)包傳輸?shù)亩秳?dòng)，這不僅有利于語(yǔ)音視頻類(lèi)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，還為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、可靠的傳輸提供了重要保障。

傳輸可靠性——智慧溝通的保障

在智慧城市的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，每臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都擔(dān)負(fù)著數(shù)十乃至上百戶(hù)家庭的水、電、燃?xì)夤?yīng)。一旦網(wǎng)絡(luò)鏈路出現(xiàn)故障，所帶來(lái)的影響極大。因此，必須有十分可靠的傳輸保障機(jī)制才能滿(mǎn)足智能網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸要求。那么華為AR531是否可以擔(dān)負(fù)如此重任呢？為此，我們對(duì)華為AR531的組網(wǎng)傳輸可靠性進(jìn)行了測(cè)試。

測(cè)試中，我們利用三臺(tái)華為AR531組成了一個(gè)以太環(huán)網(wǎng)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?jiàn)圖4：

以往的網(wǎng)絡(luò)常識(shí)告訴我們，如果在正常網(wǎng)絡(luò)中，出現(xiàn)以上拓?fù)鋱D中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，必然會(huì)形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，從而導(dǎo)致各臺(tái)設(shè)備間不斷地發(fā)出學(xué)習(xí)幀，形成廣播風(fēng)暴，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)傳輸。那為什么還要采用這種方式進(jìn)行組網(wǎng)呢？這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)環(huán)路可以有效保障鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在其中一條鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，可以自動(dòng)切換到另外一條鏈路，保證數(shù)據(jù)的正常傳輸。那如何在網(wǎng)絡(luò)環(huán)路組網(wǎng)環(huán)境中抑制廣播風(fēng)暴呢？華為提供了智能以太網(wǎng)保護(hù)（Smart Ethernet Protection，即SEP）技術(shù)解決方案，該方案是一種專(zhuān)門(mén)用于以太網(wǎng)鏈路層的環(huán)網(wǎng)協(xié)議。通過(guò)該技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的鏈路切換速度，最大限度地保證用戶(hù)業(yè)務(wù)的平穩(wěn)運(yùn)行。雖然SEP和STP（生成樹(shù)協(xié)議）比較類(lèi)似，但其配置要比STP簡(jiǎn)單，切換時(shí)間也更短，并可在二層網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行設(shè)置。相較STP，SEP在靈活性、可靠性和及時(shí)響應(yīng)能力方面有了很大程度的提升。

在組網(wǎng)并完成設(shè)置后，我們將測(cè)試儀表分別連接在華為AR531-1與華為AR531-3的百兆網(wǎng)絡(luò)接口上，使其按紅線(xiàn)標(biāo)識(shí)，以10萬(wàn)PPS的速率持續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸。在數(shù)據(jù)包傳輸無(wú)丟包的情況下，我們把華為AR531-1與華為AR531-3之間的線(xiàn)纜斷開(kāi)，進(jìn)行鏈路切換，切換后測(cè)試數(shù)據(jù)包改由黑線(xiàn)標(biāo)識(shí)路徑經(jīng)過(guò)AR531-2中轉(zhuǎn)后，由AR531-3傳回測(cè)試儀表。在統(tǒng)計(jì)過(guò)測(cè)試儀表的丟包數(shù)量后，我們發(fā)現(xiàn)在僅出現(xiàn)3875個(gè)數(shù)據(jù)包丟失后，網(wǎng)絡(luò)傳輸就恢復(fù)了正常。由此可計(jì)算出，華為AR531在SEP技術(shù)的支持下，鏈路切換在38.75毫秒內(nèi)即可完成，具備十分高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸保障能力。另外，華為AR531還可以自動(dòng)將鏈路故障上報(bào)，以便運(yùn)維人員及時(shí)對(duì)鏈路故障進(jìn)行定位、排除。

功能豐富 管理簡(jiǎn)便

眾所周知，通常應(yīng)用在企業(yè)數(shù)據(jù)中心或云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的交換機(jī)才具備SEP功能。華為AR531配備該功能確實(shí)有些超乎想象，而更讓我們感到更吃驚的是，華為AR531不但支持SEP，還具備策略路由、靜態(tài)路由、RIP、OSPF、IS-IS、BGP等多種動(dòng)態(tài)及靜態(tài)路由功能，并可支持組播和IPSec、GRE、SSL、L2TP以及DSVPN等多種VPN功能。

在運(yùn)維管理方面，華為AR531也非常簡(jiǎn)便，其不僅提供了基于Web的GUI管理界面，還可以通過(guò)SNMP、RMON、NTP、CWMP、自動(dòng)配置等多種方式進(jìn)行管理配置。除此之外，華為AR531一體機(jī)還可以通過(guò)機(jī)箱上的USB接口，將產(chǎn)品配置導(dǎo)入或?qū)С?，從而?shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便的U盤(pán)開(kāi)局功能，更進(jìn)一步簡(jiǎn)化了產(chǎn)品配置過(guò)程。

在網(wǎng)絡(luò)安全管理方面，華為AR531能夠通過(guò)防火墻ACL策略設(shè)置，以及dot1x用戶(hù)認(rèn)證的方式，更加安全可靠地對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行管理，體現(xiàn)了其穩(wěn)定、可靠、安全的智能網(wǎng)絡(luò)傳輸保障能力。

智慧城市需要更加智慧的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

智慧城市已經(jīng)在我們的身邊了，智慧城市需要更加智慧的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通過(guò)以上各種測(cè)試我們可以得知，作為智能感知的神經(jīng)元，華為AR531工業(yè)路由交換一體機(jī)能夠?yàn)槲覀兲峁└咝阅?、高可靠性、高安全防護(hù)能力的智能網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)功能，有效地保障智能組網(wǎng)的順利進(jìn)行，使我們更好地與智慧城市相融。