可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀及製作方法
2023-08-10 06:42:01 2
專利名稱：可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀及製作方法
技術領域：
本發明涉及到千兆乙太網網絡性能的測試儀器，特別涉及到可攜式千兆以 太網網絡性能的測試儀及製作方法。
背景技術：
隨著乙太網技術得到越來越廣泛的應用，千兆乙太網已經從以前的企業應
用擴展到目前的專業運營(如各運營商所建的下一代網絡，即Next Generation Network,簡稱為NGN)。在乙太網的部署日益複雜和使用範圍日益廣泛的情況下， 針對網絡開通時的性能分析和連通性能驗證，以及在日常運行維護過程中對網 絡運行狀況進行監視和故障排除，都需要方便、實用的乙太網絡性能測試設備。 然而，目前市場所有的千兆乙太網網絡性能測試儀，要麼體積、重量較大，要 麼價格昂貴，很難作為一般測試工具被普遍採用。
發明內容
為解決現有乙太網網絡性能測試儀存在的體積、重量較大和價格昂貴等問 題，本發明提出一種可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀及製作方法。本發明便 攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的軟體採用模塊化設計，硬體採用微型化設計, 使得本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀不僅能滿足千兆乙太網網絡性能 的測試需求，而且小巧輕盈，攜帶方便。
本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀，包括數據採集模塊、數據分 析模塊、數據仿真模塊、控制模塊和人機接口，並採用WinCE作業系統作為系 統平臺，其中
數據採集模塊的功能包括接收待測網絡的網絡數據並傳送到數據分析模 塊，同時，在作數據仿真測試時，把來自數據仿真模塊的測試數據發送到網絡;
4數據分析模塊的功能包括對接收到的網絡數據進行分析，求得待測網絡 的性能指標；
數據仿真模塊的功能包括構建特定格式、特定速率、特定流量的千兆以 太網網絡數據並通過數據採集模塊向待測網絡發送；
控制模塊的功能包括控制、協調數據採集模塊、數據分析模塊和數據仿 真模塊的協調運行；
人機接口的功能包括接收人為控制信息，顯示測試信息。 進一步的，數據分析模塊通過對接收到的數據進行分析，求得的網絡性能 指標包括吞吐量、流量發生、流量統計、三層環回、網絡流量、網絡協議分 布狀況、幀錯誤率、VLAN特性、網絡環回時延、網絡承載能力和網際網路工程任
務組2544號技術文檔網絡基準測試方法建議的測試指標，即Internet Engineering Task Force Request For Comments 2544 : Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices, 簡禾爾為IETF RFC2544。
本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的製作方法採用薄膜電晶體觸摸 顯示屏(即ThinFilmTransistor，簡稱為TFT)作為人機接口及輸入輸出平臺， 採用千兆位物理層晶片(即Physical Layer晶片，簡稱為PHY晶片)和介質訪 問控制晶片(即Media Access Control晶片，簡稱為MAC晶片)構成數據採集或 發送通路，在現場可編程門陣FPGA中設置數據分析模塊和數據仿真模塊，採用 主頻頻率範圍為200MHz—600MHz的微處理器作為主控CPU，其中數據採集模 塊與數據分析模塊通過PHY晶片或/和MAC晶片進行數據交互；CPU和FPGA之間 通過共享內存方式進行數據交互。
進一步的，數據採集模塊既能接收到光傳播信號，也能接收到電傳播信號;
進一步的，CPU和FPGA之間通過共享內存方式進行數據交互，包括，數據 採集模塊下行(即CPU—FPGA)和上行(即FPGA—CPU)的雙埠為隨機存取記 憶體DPRAM均包含在FPGA中，在物理上連續；且根據測試項劃分不同功能區域。本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的有益技術效果是克服了現有以 太網網絡性能測試儀存在的體積、重量較大和價格昂貴等問題，使得本發明便 攜式千兆乙太網網絡性能測試儀不僅能滿足千兆乙太網網絡性能的測試需求， 而且小巧輕盈，攜帶方便。
附圖1是本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的軟體構架的示意圖； 附圖2是本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的硬體構架的示意圖； 附圖3是下行和上行的雙埠為隨機存取記憶體DPRAM區間劃分示意圖。 下面結合附圖和具體實施方式
對本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀 作進一步的說明。
具體實施例方式
附圖1是本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的軟體構架的示意圖。 由圖可知，本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的軟體構架包括數據採 集模塊、數據分析模塊、數據仿真模塊、控制模塊和人機接口，並採用WinCE 作業系統作為系統平臺，其中
數據採集模塊的功能包括接收待測網絡的網絡數據並傳送到數據分析模 塊，同時，在作數據仿真測試時，把來自數據仿真模塊的測試數據發送到網絡；
數據分析模塊的功能包括對接收到的網絡數據進行分析，求得待測網絡 的性能；
數據仿真模塊的功能包括構建特定格式、特定速率、特定流量的千兆以 太網網絡數據並通過數據採集模塊向待測網絡發送；
控制模塊的功能包括控制、協調數據採集模塊、數據分析模塊和數據仿 真模塊的協調運行；
人機接口的功能包括接收人為控制信息，顯示測試信息。
進一步的，數據分析模塊通過對接收到的數據進行分析，求得的網絡性能指標包括吞吐量、流量發生、流量統計、三層環回、網絡流量、網絡協議分
布狀況、幀錯誤率、VLAN特性、網絡環回時延、網絡承載能力和網際網路工程任 務組2544號技術文檔網絡基準測試方法建議的測試指標，即Internet Engineering Task Force Request For Comments 2544 : Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices,簡禾爾為IETF RFC2544。
本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的軟體採用WinCE作業系統作為 系統平臺，該平臺界面接近於PC機上常用的windows XP界面，易於被用戶接 受並很快上手。
具體實施例
附圖2是本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的硬體構架的示意圖。 由圖可知，本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的製作方法採用薄膜晶體 管觸摸顯示屏(即ThinFilmTransistor,簡稱為TFT)作為人機接口及輸入輸 出平臺，採用千兆位物理層晶片(即Physical Layer晶片，簡稱為PHY晶片) 和介質訪問控制晶片(即Media Access Control晶片，簡稱為MAC晶片)構成數 據採集或發送通路，在現場可編程門陣FPGA中設置數據分析模塊和數據仿真模 塊，採用主頻頻率範圍為200MHz—600MHz的微處理器作為主控CPU;其中數 據採集模塊與數據分析模塊通過PHY晶片或/和MAC晶片進行數據交互；CPU和 FPGA之間通過共享內存方式進行數據交互。
本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的數據採集和發送通路包括電接 口、光接口、千兆位PHY晶片和千兆位MAC晶片等硬體器件。電接口採集的數 據通過千兆位PHY晶片和千兆位MAC晶片與被置於現場可編程門陣FPGA中數據 分析模塊和數據仿真模塊進行數據交互。光接口採集的數據通過千兆位MAC芯 片與被置於現場可編程門陣FPGA中數據分析模塊和數據仿真模塊進行數據交 互。在本實施例中，電接口的型號為RJ45，千兆位PHY晶片的型號為DP83865， 千兆位MAC晶片的型號為PM3387。在DP83865和PM3387之間採用GMII接口(即Gigabit Media Ind印endent Interface接口 )，此接口數據結構符合IEEE (即 Institute of Electrical and Electronics Engineers)乙太網標準，採用8 位接口數據，工作時鐘125圖z,因此傳輸速率可達1000Mbps。而PM3387與FPGA 之間採用P0S-PHY3 (即Packet over SONET-physical layer)接口，該接口規 範將分組交換能力提高到2.5Gbits/sec並被光網際網路論壇(OIF)組織定為系 統分組接口(SPI)-3標準，足夠支撐千兆位數據傳遞。
需要說明的是結合了可編程陣列邏輯PAL、通用陣列邏輯GAL和電可編程邏 輯器件EPLD等可編程器件的優點的現場可編程門陣技術FPGA(以下簡稱為FPGA 技術)的出現，即解決了定製電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數 有限的缺點，還能完成任何數字器件的功能。利用FPGA技術，可以通過傳統的 原理圖輸入法，或是硬體描述語言自由地設計一個數字系統，大大推動了 EDA (Electronic Design Automation,電子設計自動化)軟體和硬體描述語言HDL (硬體描述語言)的進步。因此，本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的 數據分析模塊和數據仿真模塊被置於FPGA中。在本實施例中選用了處理速率可 達3. 2G的xilinx公司V5系列的FPGA。
本實施例還採用了三星公司基於ARM (即Advanced RISC Machines)技術 的微處理器S3C2440作為核心CPU,由於ARM微處理器已普遍被用於工業控制、 消費類電子產品和通信系統、網絡系統、無線系統等各類產品，其可靠性、適 用性和使用壽命等都得到了實際驗證。
儘管在附圖2中沒有標明，本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀還可 根據需要外掛存儲晶片SDRAM、 FLASH (核心板內嵌)以及音頻解碼晶片，作為 數據保存及音頻輸出。
本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀採用鋰電池供電，較好的滿足了 輕盈，攜帶方便的使用要求。
附圖3是下行和上行的雙埠為隨機存取記憶體DPRAM區間劃分示意圖。由圖可知，為保證測試命令及測試數據的高效傳遞，本發明可攜式千兆乙太網
網絡性能測試儀在CPU和FPGA之間通過共享內存方式進行數據交互，在共享內 存區域內讀寫分開控制，避免CPU和FPGA同時對同一段內存的讀寫引起衝突。 其中，下行(CPU—FPGA)和上行(FPGA—CPU)的雙埠為隨機存取記憶體DPRAM 均包含在FPGA中，在物理上連續。根據測試項劃分不同功能區域，各區域互不 影響。CPU通過下行雙埠為隨機存取記憶體DPRAM傳遞測試命令給FPGA， FPGA 通過上行雙埠為隨機存取記憶體DPRAM傳遞分析結果給CPU,這樣設計的好處 在於讀寫不在同一片區間，以保持數據傳輸的可靠。
權利要求
1、一種可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀，其特徵在於該測試儀的軟體構架包括數據採集模塊、數據分析模塊、數據仿真模塊、控制模塊和人機接口，並採用WinCE作業系統作為系統平臺，其中數據採集模塊的功能包括接收待測網絡的網絡數據並傳送到數據分析模塊，同時，在作數據仿真測試時，把來自數據仿真模塊的測試數據發送到網絡；數據分析模塊的功能包括對接收到的網絡數據進行分析，求得待測網絡的性能指標；數據仿真模塊的功能包括構建特定格式、特定速率、特定流量的千兆乙太網網絡數據並通過數據採集模塊向待測網絡發送；控制模塊的功能包括控制、協調數據採集模塊、數據分析模塊和數據仿真模塊的協調運行；人機接口的功能包括接收人為控制信息，顯示測試信息。
2、 根據權利要求l所述可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀，其特徵在於 數據分析模塊通過對接收到的數據進行分析，求得的網絡性能指標包括吞吐 量、流量發生、流量統計、三層環回、網絡流量、網絡協議分布狀況、幀錯誤 率、VLAN特性、網絡環回時延、網絡承載能力和網際網路工程任務組2544號技術 文檔網絡基準測試方法建議的測試指標，即Internet Engineering Task Force Request For Comments 2544 : Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices,簡稱為IETF RFC2544。
3、 一種可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的製作方法，其特徵在於採用 薄膜電晶體TFT觸摸顯示屏作為人機接口及輸入輸出平臺，採用千兆位物理層 PHY晶片和介質訪問控制MAC晶片構成數據採集或發送通路，在現場可編程門陣 FPGA中設置數據分析模塊和數據仿真模塊，採用主頻頻率範圍為200MHz—600 MHz的微處理器作為主控CPU;其中數據採集模塊與數據分析模塊通過PHY芯 片或/和MAC晶片進行數據交互；CPU和FPGA之間通過共享內存方式進行數據交互。
4、 根據權利要求3所述可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的製作方法，其特徵在於數據採集模塊既能接收到光傳播信號，也能接收到電傳播信號。
5、 根據權利要求3所述可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的製作方法，其 特徵在於CPU和FPGA之間通過共享內存方式進行數據交互，包括，數據釆集 模塊下行和上行的雙埠為隨機存取記憶體DPRAM均包含在FPGA中，在物理上 連續；且根據測試項劃分不同功能區域。
全文摘要
本發明涉及可攜式千兆乙太網網絡性能的測試儀及製作方法。為解決現有乙太網網絡性能測試儀存在的體積、重量較大和價格昂貴等問題，本發明提出一種可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀及製作方法。本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀的軟體採用模塊化設計，硬體採用微型化設計，使得本發明可攜式千兆乙太網網絡性能測試儀不僅能滿足千兆乙太網網絡性能的測試需求，而且小巧輕盈，攜帶方便。
文檔編號H04L12/26GK101527658SQ20091010359
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月13日 優先權日2009年4月13日
發明者偉 劉, 蔣忠祥 申請人:重慶重郵東電通信技術有限公司