CN102307120B

CN102307120B - Mvb和wtb物理层一致性测试平台的搭建方法及搭建的平台

Info

Publication number: CN102307120B
Application number: CN201110241447.4A
Authority: CN
Inventors: 陈高华; 丁荣军; 陈超录; 申慧; 冯江华; 黄赫; 邓珩
Original assignee: Zhuzhou CSR Times Electric Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou CRRC Times Electric Co Ltd
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2031-08-22
Also published as: CN102307120A

Abstract

本发明公开了一种MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法及搭建的平台，该方法为：测试平台需求分析；测试平台各设备参数确定；测试平台搭建；测试平台误差修正；测试平台不确定度评定，本发明的方法能够系统地测试出MVB和WTB设备的多项指标，全面地评估出MVB和WTB设备的物理特性，以及它的指标是否能够满足标准上的相应要求。

Description

MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法及搭建的平台

技术领域

本发明涉及通信领域，具体是一种MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法及搭建的平台。

背景技术

列车通信网络是用于列车这一流动性大、环境恶劣、可靠性要求高、实时性强、与控制系统紧密相关的特殊的计算机网络。1999年6月，由国际电工委员会(IEC)制定的列车通信网络正式成为国际标准(标准号IEC61375-1：1999)，标准定义了列车通信网络由WTB连接MVB的二层拓扑结构组成。为保证不同国家、不同厂商的列车通信网络产品能够稳定互联，国际电工委员会(IEC)于2001年成立了主要是处理一致性测试的工作组WG38，并制定发布列车通信网络一致性测试标准(标准号IEC61375-2：2001)，一致性测试是列车通信网络设备互操作的基础。2007年，国际电工委员会(IEC)颁布了最新的列车通信网络标准IEC 61375-1：2007和列车通信网络一致性测试标准IEC 61375-2：2007。IEC 61375-2：2007标准定义了列车通信网络测试的项目，各项目的测试要求，及部分推荐测试装置。

IEC 61375-2：2007标准中未定义实现测试需要用到的具体测试仪器，测试仪器的参数要求，及如何利用测试仪器实现标准规定的测试功能。在本发明之前，国内并没有MVB和WTB物理层一致性测试平台，所谓的测试也只是新的TCN网络设备在应用之前，和其他设备相连，仅仅通过有没有数据通信来判断设备的互联性，无法量化设备的性能参数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法及基于该方法搭建的平台，系统地测试MVB和WTB设备的多项指标，全面地评估MVB和WTB设备的物理特性，以及MVB和WTB设备的指标是否能够满足标准上的相应要求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法，该方法为：

1)测试平台需求分析：实现MVB和WTB物理层一致性测试需包括如下设备：运行测试软件的专用计算机，采集并分析测试数据的测试仪器，提供测试负载电路并提供测试仪器和被测设备接入点的测试板，用于信号路由的信号路由器，用于从设备发送器测试给被测设备发送请求主帧的陪试设备，用于上位机、测试仪器、信号路由器、陪试设备互连通信的交换机，用于放置测试仪器的网络机柜，测试仪器包括示波器、函数信号发生器、网络分析仪、数字万用表、电源；

2)确定测试平台测试仪器的参数；

3)依据测试平台测试仪器的参数要求，搭建测试平台：专用计算机和测试仪器通过交换机与陪试设备和信号路由器连接，陪试设备通过通信线缆与被试设备和信号路由器连接，被试设备通过通信线缆与信号路由器连接，测试仪器通过仪器探头与信号路由器连接；

4)测试平台搭建完成后，对测试平台的误差进行修正，修正测试板和信号路由器引入的系统误差；

5)对测试平台进行不确定度评定。

上述步骤2)中，示波器信号带宽≥200MHz，采样率≥800MSa/s，存储深度≥10.5MB，差分探头带宽≥200MHz，测试幅值范围为-7.0V～+7.0V，电流探头带宽≥20MHz。

上述步骤2)中，可设置函数信号发生器内阻为120欧姆，正弦波输出频率0.5MHz～3.0MHz，幅值≥11.4Vpp；可设置任意波形输出幅值≥11.4Vpp，频率≥1kHz，时基精度≤10ns，存储深度≥2.5MB。

上述步骤2)中，网络分析仪带宽≥4.5GHz，端口数为4。

上述步骤2)中，数字万用表测量精度大于4位半。

上述步骤2)中，电源的直流电压输出≥48V，带过流保护功能。

采用所述的MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法搭建的平台为：专用计算机和测试仪器通过交换机与陪试设备和信号路由器连接，陪试设备通过通信线缆与被试设备和信号路由器连接，被试设备通过通信线缆与信号路由器连接，测试仪器通过仪器探头与信号路由器连接。

所述的信号路由器可以设置在测试板上。

本发明给出了搭建MVB和WTB设备的物理层一致性测试平台的详细步骤，及各测试仪器的详细参数要求，本发明的方法能够系统地测试出MVB和WTB设备的多项指标，全面地评估出MVB和WTB设备的物理特性，以及它的指标是否能够满足标准上的相应要求。

附图说明

图1为本发明测试平台搭建方法流程图；

图2为本发明所搭建的平台的总体结构图；

图3为本发明所搭建的平台的面板图。

具体实施方式

平台的搭建流程见附图图1，包含如下步骤：

1、测试平台需求分析；

2、测试平台各设备参数确定；

3、测试平台搭建；

4、测试平台误差修正；

5、测试平台不确定度评定。

测试平台需求分析：

要实现MVB和WTB物理层一致性测试，需包括如下设备：运行测试软件的专用计算机，采集并分析测试数据的测试仪器，提供测试负载电路并提供测试仪器和被测设备接入点的测试板，用于信号路由的信号路由器，用于从设备发送器测试给被测设备发送请求主帧的陪试设备，用于上位机、测试仪器、信号路由器、陪试设备互连通信的交换机，用于放置测试仪器的网络机柜。

测试平台各设备参数确定：

构成测试平台的各设备参数要求如下：

a)专用计算机能够提供以下三项功能：

1)远程控制测试仪器进行测试操作；

2)控制信号路由器的线路切换操作；

3)整合检测结果，生成试验报告。

b)测试板提供以下两项功能：

1)提供测试所需的负载电路，包括轻载、重载、空载、短路负载电路；

2)提供测试仪器和被测设备的测试接入点。

注：因MVB设备和WTB设备提供的测试接口均为DB9型通信接头，而如示波器、数字万用表、函数信号发生器等测试仪器无法直接连接至DB9型通信接头上，因此需要一块测试板。

c)信号路由器实现信号路由，用于自动化测试，将测试仪器的探针通过线路切换加载至被测量点。

注：测试板和信号路由器可分开实现，也可作为一个整体实现。

d)陪试设备为一套已经通过了一致性测试的设备。用于被测设备为从设备时，给被测设备发送过程数据请求主帧。

e)交换机用于连接专用计算机和测试仪器、信号路由器、陪测设备。

f)网络机柜用于放置测试仪器，高度依据所选仪器的实际高度确定。

g)测试仪器包括示波器、函数信号发生器、网络分析仪、数字万用表、电源。其中示波器用于测量发送器波形，函数信号发生器用于测试接收器性能，网络分析仪用于测量特性阻抗和插入损失，数字万用表用于电阻、电压的测试，电源用于提供测试电源。各测试仪器至少需满足如下参数要求：

1)示波器：

带宽：最小带宽105MHz，推荐带宽大于200MHz。

分析：示波器的带宽BWscope需大于3倍被测信号带宽，即BWscope≥3×BW。其中BW为信号带宽，由被测信号上升沿时间确定，公式为：

BW＝0.35/被测信号上升沿时间。

依据MVB和WTB的信号特征，最小上升沿时间为10ns，因此最大BW为35MHz，因此最小BWscope为105MHz。

采样率：最小采样率420MSa/s，推荐采样率大于800MSa/s。

分析：针对MVB和WTB的信号特征，其属于非重复性的脉冲波形，要利用数字示波器进行测试，需采用实时采样，正弦内插算法。采样率与示波器带宽的关系有：

采样率＝K×Bwscope

其中K为比例系数；

当被测信号为脉冲波形，且采用正弦内插算法时，K取4，所以示波器最小采样率为420MSa/s。

存储深度：≥10.5MB。

分析：存储深度可由采样率和采样时间确定，公式为：

存储深度＝采样率×采样时间。

测试需要利用示波器进行信号进行分析，因此至少能够采集一个完整的基本周期信号，MVB的基本周期为1ms～2.5ms，WTB的基本周期为25ms，因此存储深度最小为420MSa/s×25ms，即10.5MB。

示波器需具备抖动分析功能。

分析：在进行MVB和WTB的发送器测试时，需要测量“周期-周期”抖动，且应能显示信号偏离理想信号3sigma范围的百分比。

差分探头：最小带宽105MHz，推荐带宽大于200MHz。测试幅值范围大于-5.5V～+5.5V，推荐测试幅值范围-7.0V～+7.0V。

分析：MVB和WTB的信号均为差分信号，因此示波器需要配备差分探头，带宽要求与示波器带宽要求相同。

因MVB和WTB的标准信号均在-5.5V～+5.5V范围内，因此差分探头测试幅值范围应大于此范围，考虑到信号传输过程可能导致波形畸变，推荐测试幅值范围为-7.0V～+7.0V。

电流探头：带宽大于20MHz。

分析：在进行WTB发送器容错测试时需要用到。

编程接口：支持计算机远程控制。

2)函数信号发生器：

内阻可调：可设为120欧姆、高阻模式。

分析：MVB和WTB传输线缆特性阻抗均为120欧姆，函数信号发生器内阻可调为120欧姆以实现阻抗匹配。

正弦波输出：频率0.5MHz～3.0MHz，幅值≥11.4Vpp。

分析：执行MVB物理层一致性测试时，需要提供0.75MHz～3.0MHz的正弦波，幅值要求为10Vpp。执行WTB物理层一致性测试时，需要提供频率0.5MHz～2MHz的正弦波，峰峰值≥11.4Vpp。

任意波形输出：幅值≥11.4Vpp，频率≥1kHz，时基精度≤10ns，存储深度≥2.5MB。

分析：函数信号发生器的任意波形主要用于模拟MVB和WTB接收器测试所需的测试波形。幅值要求为11.4Vpp。MVB基本周期为1ms～2.5ms，时基精度要求为10ns，则需完成MVB接收器测试频率要求≥1kHz，时基精度要求≤10ns，存储深度≥2.5ms/10ns＝250kB。WTB基本周期为25ms，时基精度要求为10ns，则需完成WTB接收器测试频率要求为≥400Hz，时基精度要求≤10ns，存储深度≥25ms/10ns＝2.5MB。

编程接口：支持计算机远程控制。

3)网络分析仪：

带宽：4.5GHz。

分析：目前市面上的网络分析仪测量频率有4.5GHz、6.5GHz、8.5GHz、14GHz或更高，因MVB和WTB物理层一致性测试所需测量频率为MHz级，因此如无特殊要求，选用4.5GHz网络分析仪即可。

端口数：4端口。

分析：因MVB和WTB传输均采用差分传输，需利用网络分析仪实现差分信号的插入损失，特性阻抗等测试，至少需要4端口。

具有平衡输出阻抗。

编程接口：支持计算机远程控制。

4)数字万用表：

进行电阻、直流电压测量，精度：大于4位半。

分析：MVB和WTB物理层一致性测试需要用到数字万用表主要用于电阻阻值和直流电压测量，依据各项目的测试精度要求，测得值应至少保有4位有效数字，因此万用表精度应大于4位半。

编程接口：支持计算机远程控制。

5)电源：

分析：MVB和WTB物理层一致性测试需用到的电源主要有如下两项：

MVB端接器测试：需要电源提供直流5V带有1W短路保护；

WTB中间设定的输入阻抗测试：需要电源提供直流48V，限定电流为10mA。

因此电源应满足如下要求：

直流电压输出：≥48V。

保护功能：带有过流保护功能。

编程接口：支持计算机远程控制。

测试平台搭建：

依据测试平台个设备的参数要求，进行设备的采购/生产，搭建总体结构如附图图2的测试平台。附图图3为依据测试平台总体结构搭建的测试平台，图3仅为一推荐的平台搭建方案。

测试平台误差修正：

测试平台搭建完成后，利用高精度的校准源对测试平台的误差进行修正，以修正测试板、信号路由器等设备引入的系统误差。

测试平台不确定度评定：

对测试平台进行不确定度评定，并在测试报告中体现测试平台的不确定度。

Claims

1.一种MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法，其特征在于，该方法为：

1）测试平台需求分析：实现MVB和WTB物理层一致性测试需包括如下设备：运行测试软件的专用计算机，采集并分析测试数据的测试仪器，提供测试负载电路并提供测试仪器和被测设备接入点的测试板，用于信号路由的信号路由器，用于被测设备为从设备时，给被测设备发送过程数据请求主帧的陪试设备，用于专用计算机、测试仪器、信号路由器、陪试设备互连通信的交换机，用于放置测试仪器的网络机柜，测试仪器包括示波器、函数信号发生器、网络分析仪、数字万用表、电源；

2）确定测试平台测试仪器的参数；

3）依据测试平台测试仪器的参数要求，搭建测试平台：专用计算机和测试仪器通过交换机与陪试设备和信号路由器连接，陪试设备通过通信线缆与被测设备和信号路由器连接，被测设备通过通信线缆与信号路由器连接，测试仪器通过仪器探头与信号路由器连接；

4）测试平台搭建完成后，对测试平台的误差进行修正，修正测试板和信号路由器引入的系统误差；

5）对测试平台进行不确定度评定。

2. 根据权利要求1所述的MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法，其特征在于，上述步骤2）中，示波器信号带宽≥200MHz，采样率≥800MSa/s，存储深度≥10.5MB，差分探头带宽≥200MHz，测试幅值范围为-7.0V~+7.0V，电流探头带宽≥20MHz。

3.根据权利要求1所述的MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法，其特征在于，上述步骤2）中，函数信号发生器内阻为120欧姆，正弦波输出频率0.5MHz～3.0MHz，幅值≥11.4Vpp；任意波形输出峰峰值≥11.4 Vpp，频率≥1kHz，时基精度≤10ns，存储深度≥2.5MB。

4.根据权利要求1所述的MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法，其特征在于，上述步骤2）中，网络分析仪带宽≥4.5GHz，端口数为4。

5.根据权利要求1所述的MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法，其特征在于，上述步骤2）中，数字万用表测量精度大于4位半。

6.根据权利要求1所述的MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法，其特征在于，上述步骤2）中，电源的直流电压输出≥48V。

7.采用权利要求1的MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法搭建的平台，其特征在于，专用计算机和测试仪器通过交换机与陪试设备和信号路由器连接，陪试设备通过通信线缆与被测设备和信号路由器连接，被测设备通过通信线缆与信号路由器连接，测试仪器通过仪器探头与信号路由器连接。

8.根据权利要求7所述的采用权利要求1的MVB和WTB物理层一致性测试平台的搭建方法搭建的平台，其特征在于，所述的信号路由器在测试板上。