物理層故障模擬系統及方法
2023-10-08 10:48:54 2
專利名稱：物理層故障模擬系統及方法
技術領域：
本發明涉及網絡通訊技術，尤其涉及用於數據通信網絡自動化測試系統以及相應的控制鏈路通斷及數據傳輸的方法。
背景技術：
網絡發展中一個重要裡程碑便是 ISOanternational StandardOrganization,國際標準組織)對OSI (Open System hterconnection，開放系統互連)七層網絡模型的定義。物理層是OSI模型的最低層或第一層，物理層的故障主要表現在設備的物理連接方式是否恰當。數據通信廠商的交換機設備通常提供二、三層網絡交換功能，為了驗證其設備的健壯性，通常需要在實驗室裡進行各種異常測試，其中就包括處理物理層鏈路異常的能力。 當前在實驗室裡模擬物理層鏈路異常，一般是通過測試人員人工插拔網線來實現。人工插拔網線方式來模擬物理層鏈路異常，存在幾方面的不足1)不能做到全天 M小時不間斷測試；幻模擬故障精度不高，如毫秒級的鏈路閃斷很難模擬，而且模擬的故障具有不可重複性，鏈路中斷時間不能精確控制；3)頻繁插拔網線容易損壞網絡接口(如 RJ45水晶頭，光纖)；4)只能模擬物理中斷，無法模擬物理層邏輯中斷。
發明內容
有鑑於此，本發明目的是在於一種全自動化的物理層故障模擬系統及方法。為了實現前述發明目的，本發明提供了一種物理層故障模擬系統，包括系統CPU 和專用功能晶片，系統CPU起主控作用並通過系統總線與專用功能晶片相連接，該系統總線上傳輸系統CPU的控制指令，專用功能晶片按照系統CPU的指示進行動作，該專用功能晶片具有用以在使用測試時與被測數據通信設備相連接的具有若干埠的下行埠以及用於進行各埠間的數據交換從而模擬物理鏈路的交換處理單元，所述若干埠包括第一埠及第二埠。為了實現前述發明目的，本發明提供了一種物理層故障模擬方法，包括以下步驟: 步驟一、提供物理層故障模擬系統，物理層故障模擬系統包括系統CPU和專用功能晶片；步驟二、將專用功能晶片與被測數據通信設備相連接，前述步驟一中的系統CPU起主控作用並通過系統總線與專用功能晶片相連接，該系統總線上傳輸系統CPU的控制指令，專用功能晶片按照系統CPU的指示進行動作，該專用功能晶片具有用以在使用測試時與若干被測數據通信設備相連接的具有若干埠的下行埠，以及用於進行各埠間的數據交換從而模擬物理鏈路的交換處理單元，若干埠包括與第一被測數據通信設備相連接的第一埠和與第二被測數據通信設備相連接的第二埠 ；物理層故障模擬方法還包括步驟三、即，故障模擬系統的下行埠與所述被測數據通信設備進行物理層協商，協商完成後被測數據通信設備之間的物理鏈路建立起來；步驟四、系統CPU下發交換建立指令將故障模擬系統的第一埠和第二埠建立交換，則被測數據通信設備之間形成的前述物理鏈路可以雙向可交換數據。
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相較於現有技術，本發明提供的物理層故障模擬系統通過專用功能晶片，替代現有技術中的人工模擬物理層故障，實現故障模擬全自動化，大大提高測試效率，擴大測試的覆蓋率，並且由於測試過程中不再有插拔網線過程，可以把資源損耗降到最低。
圖1為本發明實施例中的物理層故障模擬系統的示意圖。圖2為本發明實施例中的專用功能晶片內部邏輯結構的示意圖。圖3是本發明物理層故障模擬系統與兩臺交換機之間配合的示意圖。圖4是四臺交換機之間組建的網絡的拓撲結構的示意圖。圖5是本發明物理層故障模擬系統與圖4中的交換機之間進行配合的示意圖。
具體實施例方式下面參照附圖具體介紹本發明的實施例，圖中相同的結構或功能用相同的數字標出。應該指出的是，附圖的目的只是便於對本發明具體實施例的說明，不是一種多餘的敘述或是對本發明範圍的限制。請參考圖1中本發明所提供的物理層故障模擬系統，其中，系統CPUlO通過系統總線與專用功能晶片20相連接，該總線上主要傳輸CPUlO的控制指令，控制專用功能晶片20 按照CPUlO的指示進行動作，系統CPUlO與專用功能晶片20之間有控制通道；專用功能晶片20的下行埠 21在使用時與被測數據通信設備(如交換機)相連接；專用功能晶片20 之間有數據通道。圖2是本發明所涉及的專用功能晶片2內部邏輯結構示意圖。其中，下行埠 21 與外部被測數據通信設備相連接，上行埠 22用於系統擴展、多個專用功能晶片20堆疊時，與其他專用功能晶片20通信使用，交換處理單元23用於進行各埠間數據交換，以此來模擬一條物理鏈路。圖3示意的是本發明物理層故障模擬系統與兩臺交換機進行連接測試。在該測試中，所示物理層故障模擬系統只設有一個專用功能晶片20，該晶片具有M個物理埠，最多可組成12條模擬鏈路。現在要測試被測設備交換機A和交換機B之間一條鏈路出現物理層故障後對交換機A和交換機B的影響，可按照圖3所示連接各設備，下行埠 21具有第一、第二、第三、第四、第五、第六埠 1、6、2、3、4、5，交換機A的一個埠連接到故障模擬系統下行埠 21的第一埠 1，交換機B的一個埠連接到故障模擬系統下行埠 21的第二埠 6，首先故障模擬系統的下行埠與對端交換機埠進行物理層協商，協商完成後對端交換機埠物理鏈路建立起來，此時交換機A與交換機B認為相互之間的物理鏈路已經建立。但此時真正的數據通信還無法完成，還需要通過系統CPUlO下發交換建立指令將本故障模擬系統的第一埠 1和第二埠 6建立交換，則交換機A和交換機B之間就形成了一條雙向可交換數據的物理鏈路。當要求模擬鏈路中斷時，可支持兩種中斷方式，一種是通過系統CPU下發交換拆除指令將本故障模擬系統的第一埠 ι和第六埠 6間交換拆除，則交換機A和交換機B 之間的通信通路被切斷，但交換機A和B相應的埠仍舊處於連通狀態，這種中斷方式我們稱之為邏輯中斷。
另一種中斷稱為物理中斷，即通過系統CPU下發關閉下行埠 21的第一埠 1和第六埠 6指令，使交換機A和B相應的埠處理不連通狀態。當要求模擬鏈路快速閃斷時，同上述模擬鏈路中斷類似，只是需要增加CPU發出控制指令的時間間隔的控制，來實現用戶所要求的閃斷。由於此處時間間隔由系統CPU來控制，因此可以達到毫秒級的精度。上述所述的所有故障模擬都涉及一條鏈路的雙向控制，相應的，如果只控制其中單個方向，則可進行鏈路單通的故障模擬。本故障模擬系統為了方便用戶的使用，根據實際應用場景，還預定義了各種故障模型供用戶選用。其中包括物理中斷、邏輯中斷、物理單通、邏輯單通、物理周期性閃斷、物理隨機性閃斷、邏輯周期性閃斷、邏輯隨機性閃斷、物理周期性單通閃斷、物理隨機性單通閃斷、邏輯周期性單通閃斷、邏輯隨機性單通閃斷，對於閃斷的時間間隔及總次數，用戶都可控。圖5示意的是本發明物理層故障模擬系統與圖4中的交換機之間進行測試，在該測試中，用戶原本要組建的一個複雜網絡拓撲，並對其中若干條物理鏈路進行故障模擬測試，現在通過使用故障模擬系統，將所有交換機需要連接的埠都與故障模擬系統的埠相連，通過向故障模擬系統發出各建立交換連接指令，就可組建出用戶期望的網絡拓撲，並且該拓撲中的任意一條鏈路都可接受指令進行故障模擬，且各鏈路的故障模擬可以同時進行，互不幹涉。當用戶需要換一個拓撲進行測試，只需要向故障模擬系統發出相應的拆除交換及新的建立交換連接指令，就可以更換拓撲，在新的拓撲下進行故障模擬測試，整個過程中不再需要插拔網線，變換拓撲也能在1秒內瞬間完成。本發明提供的物理層鏈路故障模擬系統，替代現有技術中的人工模擬物理層故障，實現故障模擬全自動化。使用本發明設備模擬的物理故障，精度可以達到毫秒級，測試過程中不再需要插拔網線，可以全天M小時不間斷測試，且提供各種故障模型，用戶只需要提前選擇好測試模型，設備即可自動開始測試，中途不需人工幹預。使用本發明提供的物理層鏈路故障模擬系統，可以把測試人員從頻繁的重複性勞動中完全解放出來，大大提高測試效率，擴大測試的覆蓋率，並且由於測試過程中不再有插拔網線過程，可以把資源損耗降到最低。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，利用上述揭示的方法內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，均屬於權利要求書保護的範圍。
權利要求
1.一種物理層故障模擬系統，包括系統CPU和專用功能晶片，其特徵在於系統CPU 起主控作用並通過系統總線與專用功能晶片相連接，該系統總線上傳輸系統CPU的控制指令，專用功能晶片按照系統CPU的指示進行動作，該專用功能晶片具有用以在使用測試時與被測數據通信設備相連接的具有若干埠的下行埠以及用於進行各埠間的數據交換從而模擬物理鏈路的交換處理單元，所述若干埠包括第一埠及第二埠。
2.如權利要求1所述的物理層故障模擬系統，其特徵在於，所述專用功能晶片為不止一個，專用功能晶片上設有用於在專用功能晶片之間進行通信使用的上行埠。
3.如權利要求1所述的物理層故障模擬系統，其特徵在於，系統CPU下發交換拆除指令將第一埠和第二埠間的交換拆除，以模擬鏈路中斷。
4.如權利要求1所述的物理層故障模擬系統，其特徵在於，系統CPU下發關閉下行埠的第一埠和第二埠指令，以模擬鏈路中斷。
5.一種物理層故障模擬方法，包括以下步驟步驟一、提供物理層故障模擬系統，物理層故障模擬系統包括系統CPU和專用功能晶片；步驟二、將專用功能晶片與被測數據通信設備相連接，其特徵在於前述步驟一中的系統CPU起主控作用並通過系統總線與專用功能晶片相連接，該系統總線上傳輸系統CPU的控制指令，專用功能晶片按照系統CPU的指示進行動作，該專用功能晶片具有用以在使用測試時與若干被測數據通信設備相連接的具有若干埠的下行埠，以及用於進行各埠間的數據交換從而模擬物理鏈路的交換處理單元，若干埠包括與第一被測數據通信設備相連接的第一埠和與第二被測數據通信設備相連接的第二埠 ；物理層故障模擬方法還包括步驟三、即，故障模擬系統的下行埠與所述被測數據通信設備進行物理層協商，協商完成後被測數據通信設備之間的物理鏈路建立起來；步驟四、系統CPU下發交換建立指令將故障模擬系統的第一埠和第二埠建立交換，則被測數據通信設備之間形成的前述物理鏈路可以雙向可交換數據。
6.如權利要求5所述的物理層故障模擬方法，其特徵在於，要求模擬鏈路中斷時，系統 CPU下發交換拆除指令將第一埠和第二埠間交換拆除，則切斷被測數據通信設備之間的物理鏈路。
7.如權利要求5所述的物理層故障模擬方法，其特徵在於，要求模擬鏈路中斷時，系統 CPU下發關閉下行埠的第一埠和第二埠指令，則切斷被測數據通信設備之間的物理鏈路。
8.如權利要求5所述的物理層故障模擬方法，其特徵在於，被測數據通信設備之間組建是網絡拓撲時，故障模擬測試的埠與被測數據通信設備都相連，系統CPU下發建立交換連接指令，就可組建出用戶期望的網絡拓撲，並且該拓撲中的任意一條鏈路都可接受指令進行故障模擬。
9.如權利要求8所述的物理層故障模擬方法，其特徵在於，當需要換一個拓撲進行測試，系統CPU下發發出相應的拆除交換及新的建立交換連接指令，以更換拓撲，在新的拓撲下進行故障模擬測試。
全文摘要
本發明公開了一種物理層故障模擬系統及方法，其中物理層故障模擬系統包括系統CPU和專用功能晶片，系統CPU起主控作用並通過系統總線與專用功能晶片相連接，該系統總線上傳輸系統CPU的控制指令，專用功能晶片按照系統CPU的指示進行動作，該專用功能晶片具有用以在使用測試時與被測數據通信設備相連接的具有若干埠的下行埠以及用於進行各埠間的數據交換從而模擬物理鏈路的交換處理單元，所述若干埠包括第一埠及第二埠。通過本發明，可以實現故障模擬全自動化，大大提高了測試效率。
文檔編號H04L29/08GK102377608SQ20101025215
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月12日 優先權日2010年8月12日
發明者朱堅, 邱建峰 申請人:盛科網絡(蘇州)有限公司