智能感知的神经元

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曾经以为智慧城市离我们还很远，物联网也不过是一种宣传概念的噱头。然而随着家门口智能电表的安装，我们能深切地感受到，智慧城市离我们真的已经很近了。如果说网络是构成智慧城市的神经系统，那么工业路由交换一体机就是这个神经系统的神经元了。工业路由交换一体机到底具备什么样的能力，是否能够担负起智慧城市组网的重任呢？接下来，通过华为AR530系列工业路由交换一体机的评测，为大家一一揭晓。

工业路由交换设备的必要性

提及网络设备，通常我们首先想到的是配套的机房、机柜，专业的供电、制冷等设施。当智慧城市所需的网络设备无处不在时，难道我们也必须为每台设备都建设专业的机房吗？这肯定是不现实的。既然我们无法为每台网络设备都提供良好的使用环境，那自身携带机房的网络设备不失为一种好的解决方案，于是工业路由交换设备就应运而生了。

本次测试的华为工业路由交换一体机的具体型号为AR531-F2C-H（以下简称“华为AR531”），其标配8个百兆网络交换接口（LAN）和两个千兆SFP路由交换接口（WAN），其中6个为百兆SFP光纤模块接口，两个为百兆SFP光纤模块与RJ45共用接口。除此之外，该设备还可以支持两路RS485接口和两路数据输入DI接口，以及串行辅助和控制台管理端口。同时，华为AR531一体机还提供了一个具备U盘开局功能的USB 2.0接口。

提供一个恒湿恒温的环境，那就需要网络设备具备很强的环境适应能力了。华为AR531对温度及湿度的适应能力究竟如何？我们首先对华为AR531的高低温耐受性进行了测试。

测试中，我们将华为AR531分别放置在-40℃与80℃的环境中，并对其电气性能进行考察。测试结果发现，无论是在-40℃的低温环境还是在80℃的高温环境中，华为AR531的电气性能均未出现明显变化，依然能够保持正常的工作状态。

接下来，我们对该设备的温度及湿度耐受性进行了进一步的考察。测试过程中，首先将温箱设置为25℃、95%湿度保持1小时后升温到55℃，继续保持3小时后，再将温度降回到25℃，保持9小时后，将湿度降至50%，再保持1小时。从测试结果来看，随着湿度、温度的变化，华为AR531的电气性能均未出现明显改变，依然保持正常状态运行。

温度及湿度的变化并未对华为AR531产生影响，但在网络设备放置的地方难免会有一些跑水滴漏的现象发生？为此，我们又对华为AR531的防水性能进行了测试。测试中，我们从不同角度对华为AR531进行滴水测试后，重新接通电源，并进入控制台进行相关检测。从检测结果来看，得益于华为AR531的全密闭结构设计，在进行各种角度的滴水试验后，华为AR531依旧运转正常。除此之外，华为AR531在最容易进水的网络接口部分也全都安装了密闭橡胶塞进行防护。因此，一般滴溅和少量流水根本无法对华为AR531的正常运行造成影响。

随后，我们还进行了灰尘试验。然而华为AR531全封闭的外壳，以及无风扇、无需空气流通的结构设计，使得无论烟气还是尘土均无孔而入。

防尘防水的工业级可靠性设计，为华为AR531长期在无人值守的场地放置，提供了可靠的保障。

传输性能――智慧沟通的基础

与传统应用相比，智慧城市对网络传输性能的要求更高。以常见智能电表为例，虽然单个智能电表传输的数据比较简单，仅有用户代码、电表金额、用电数、电压、电流以及时间日期等有限的几项数据，每项内容所占字节数也很少，通常使用一两个大数据包或几个中长数据包就可以满足数据传输的需求，但是一旦乘以用户数目，其所需传输的数据量也是巨大的。以一台电表每秒钟两次抄表、每次抄表有两个大数据包（1518Byte）需要传输来计算，每台电表每秒所需的传输速率为4PPS，1000台电表每秒钟需要的传输速率则为4000PPS，而一条百兆网络线路在传输1518Byte大小的数据包时，单向数据包转发速率也不过8128PPS。

因此，即便我们采用优化智能抄表系统、缩短传输字节长度、加大抄表时间间隔等方式，来优化网络的传输效率，智能电表实时抄表的网络数据传输压力依然巨大。另外，由于工业路由交换设备并非仅用于智能抄表应用，像公路、铁路的高清视频监控如今也已经采用数字化传输，这些应用不仅需要网络设备具备很高的数据包转发性能，网络时延也是其重点考虑的网络性能指标。

华为AR531的网络处理性能如何，是否能够满足这些要求？为此，我们对华为AR531的数据转发性能进行了测试。

我们首先对华为AR531两个千兆SFP光纤接口的链路层数据转发性能进行了考察。需要指出的是，测试过程中，我们采用了IXIA公司的IXIA 1600T网络性能测试仪表进行测试。实际测试拓扑见图3：

测试中，我们将华为AR531的两个千兆SFP光纤接口与测试仪表一一对应连接，并在测试仪表上，将被测设备的两个端口设置为双向全双功，然后进行链路层数据包转发。其中，数据包长度设置为64Byte、512Byte以及1518Byte，同时记录被测端口的最大吞吐量及最大吞吐量对应的时延。具体测试结果见表1：

通过对华为AR531的两个千兆光纤接口进行链路层数据转发性能测试，我们得以了解其出色的网络数据转发能力。在数据包长度为64Byte时，数据包转发速率达到了378999.26PPS，这样的传输速率完全可以满足当前千兆网络数据传输的实际应用需求；512Byte的数据包长度比较接近当前网络中600Byte～700Byte（不同应用场景中数据包平均长度不同）的实际网络平均数据包长度。因此，在数据包长度为512Byte时，网络设备的吞吐量达到90%以上，就可以完全满足网络数据传输的实际应用需求了。华为AR531在传输512Byte长度的数据包时，一对网络接口双向的数据包转发速率可达231658.25PPS，接近千兆网络的线速（吞吐量为98.59%）；在传输1518Byte长度的数据包时，两个千兆光纤接口双向数据传输吞吐量同样可以接近100%，数据包转发速率可达80702.9PPS，完全有能力满足千台智能电表抄表等对数据转发有高要求的网络应用需求。

从记录的最大吞吐量时延（见表2）来看，得益于光纤接口良好的数据转发性能，华为AR531的最高时延为传输1518Byte长度数据包时的74.66微秒；在传输64Byte长度的数据包时，时延仅为18.79微秒。且随着数据包长度的增加，时延稳定上升。低时延及时延的稳定性，可以有效缩短数据转发的响应时间，并减少数据包传输的抖动，这不仅有利于语音视频类数据的实时传输，还为网络数据实时、稳定、可靠的传输提供了重要保障。

传输可靠性――智慧沟通的保障

在智慧城市的网络系统中，每台网络设备都担负着数十乃至上百户家庭的水、电、燃气供应。一旦网络链路出现故障，所带来的影响极大。因此，必须有十分可靠的传输保障机制才能满足智能网络的数据传输要求。那么华为AR531是否可以担负如此重任呢？为此，我们对华为AR531的组网传输可靠性进行了测试。

测试中，我们利用三台华为AR531组成了一个以太环网进行测试。测试网络拓扑见图4：

以往的网络常识告诉我们，如果在正常网络中，出现以上拓扑图中的网络结构，必然会形成一个网络环路，从而导致各台设备间不断地发出学习帧，形成广播风暴，使得整个网络无法进行正常的数据传输。那为什么还要采用这种方式进行组网呢？这是因为网络环路可以有效保障链路数据传输的可靠性，在其中一条链路出现故障时，可以自动切换到另外一条链路，保证数据的正常传输。那如何在网络环路组网环境中抑制广播风暴呢？华为提供了智能以太网保护（Smart Ethernet Protection，即SEP）技术解决方案，该方案是一种专门用于以太网链路层的环网协议。通过该技术，在网络故障发生时，可以实现毫秒级的链路切换速度，最大限度地保证用户业务的平稳运行。虽然SEP和STP（生成树协议）比较类似，但其配置要比STP简单，切换时间也更短，并可在二层网络中进行设置。相较STP，SEP在灵活性、可靠性和及时响应能力方面有了很大程度的提升。

在组网并完成设置后，我们将测试仪表分别连接在华为AR531-1与华为AR531-3的百兆网络接口上，使其按红线标识，以10万PPS的速率持续进行数据包传输。在数据包传输无丢包的情况下，我们把华为AR531-1与华为AR531-3之间的线缆断开，进行链路切换，切换后测试数据包改由黑线标识路径经过AR531-2中转后，由AR531-3传回测试仪表。在统计过测试仪表的丢包数量后，我们发现在仅出现3875个数据包丢失后，网络传输就恢复了正常。由此可计算出，华为AR531在SEP技术的支持下，链路切换在38.75毫秒内即可完成，具备十分高效可靠的数据传输保障能力。另外，华为AR531还可以自动将链路故障上报，以便运维人员及时对链路故障进行定位、排除。

功能丰富 管理简便

众所周知，通常应用在企业数据中心或云计算网络环境中的交换机才具备SEP功能。华为AR531配备该功能确实有些超乎想象，而更让我们感到更吃惊的是，华为AR531不但支持SEP，还具备策略路由、静态路由、RIP、OSPF、IS-IS、BGP等多种动态及静态路由功能，并可支持组播和IPSec、GRE、SSL、L2TP以及DSVPN等多种VPN功能。

在运维管理方面，华为AR531也非常简便，其不仅提供了基于Web的GUI管理界面，还可以通过SNMP、RMON、NTP、CWMP、自动配置等多种方式进行管理配置。除此之外，华为AR531一体机还可以通过机箱上的USB接口，将产品配置导入或导出，从而实现简便的U盘开局功能，更进一步简化了产品配置过程。

在网络安全管理方面，华为AR531能够通过防火墙ACL策略设置，以及dot1x用户认证的方式，更加安全可靠地对网络传输进行管理，体现了其稳定、可靠、安全的智能网络传输保障能力。

智慧城市需要更加智慧的网络系统

智慧城市已经在我们的身边了，智慧城市需要更加智慧的网络系统。通过以上各种测试我们可以得知，作为智能感知的神经元，华为AR531工业路由交换一体机能够为我们提供高性能、高可靠性、高安全防护能力的智能网络数据中转功能，有效地保障智能组网的顺利进行，使我们更好地与智慧城市相融。