CN102377608B - 物理层故障模拟系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物理层故障模拟系统及方法，其中物理层故障模拟系统包括系统CPU和专用功能芯片，系统CPU起主控作用并通过系统总线与专用功能芯片相连接，该系统总线上传输系统CPU的控制指令，专用功能芯片按照系统CPU的指示进行动作，该专用功能芯片具有用以在使用测试时与被测数据通信设备相连接的具有若干端口的下行端口以及用于进行各端口间的数据交换从而模拟物理链路的交换处理单元，所述若干端口包括第一端口及第二端口。通过本发明，可以实现故障模拟全自动化，大大提高了测试效率。

Description

物理层故障模拟系统及方法
技术领域
本发明涉及网络通讯技术，尤其涉及用于数据通信网络自动化测试系统以及相应的控制链路通断及数据传输的方法。
背景技术
网络发展中一个重要里程碑便是ISO(International StandardOrganization，国际标准组织)对OSI(Open System Interconnection，开放系统互连)七层网络模型的定义。物理层是OSI模型的最低层或第一层，物理层的故障主要表现在设备的物理连接方式是否恰当。数据通信厂商的交换机设备通常提供二、三层网络交换功能，为了验证其设备的健壮性，通常需要在实验室里进行各种异常测试，其中就包括处理物理层链路异常的能力。当前在实验室里模拟物理层链路异常，一般是通过测试人员人工插拔网线来实现。
人工插拔网线方式来模拟物理层链路异常，存在几方面的不足：1)不能做到全天24小时不间断测试；2)模拟故障精度不高，如毫秒级的链路闪断很难模拟，而且模拟的故障具有不可重复性，链路中断时间不能精确控制；3)频繁插拔网线容易损坏网络接口(如RJ45水晶头，光纤)；4)只能模拟物理中断，无法模拟物理层逻辑中断。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是在于一种全自动化的物理层故障模拟系统及方法。
为了实现前述发明目的，本发明提供了一种物理层故障模拟系统，包括系统CPU和专用功能芯片，系统CPU起主控作用并通过系统总线与专用功能芯片相连接，该系统总线上传输系统CPU的控制指令，专用功能芯片按照系统CPU的指示进行动作，该专用功能芯片具有与被测数据通信设备相连接的具有若干端口的下行端口以及用于进行各端口间的数据交换从而模拟物理链路的交换处理单元，所述若干端口包括第一端口及第二端口，所述第一端口连接第一被测数据通信设备，所述第二端口连接第二被测数据通信设备，所述交换处理单元具体用于将所述下行端口与所述被测数据通信设备进行物理层协商，并且协商完成后将被测数据通信设备之间的物理链路建立起来。
为了实现前述发明目的，本发明提供了一种物理层故障模拟方法，包括以下步骤：步骤一、提供物理层故障模拟系统，物理层故障模拟系统包括系统CPU和专用功能芯片；步骤二、将专用功能芯片与被测数据通信设备相连接，前述步骤一中的系统CPU起主控作用并通过系统总线与专用功能芯片相连接，该系统总线上传输系统CPU的控制指令，专用功能芯片按照系统CPU的指示进行动作，该专用功能芯片具有与若干被测数据通信设备相连接的具有若干端口的下行端口，以及用于进行各端口间的数据交换从而模拟物理链路的交换处理单元，若干端口包括与第一被测数据通信设备相连接的第一端口和与第二被测数据通信设备相连接的第二端口；物理层故障模拟方法还包括步骤三、即，故障模拟系统的下行端口与所述被测数据通信设备进行物理层协商，协商完成后被测数据通信设备之间的物理链路建立起来；步骤四、系统CPU下发交换建立指令将故障模拟系统的第一端口和第二端口建立交换，则被测数据通信设备之间形成的前述物理链路可以双向可交换数据。
相较于现有技术，本发明提供的物理层故障模拟系统通过专用功能芯片，替代现有技术中的人工模拟物理层故障，实现故障模拟全自动化，大大提高测试效率，扩大测试的覆盖率，并且由于测试过程中不再有插拔网线过程，可以把资源损耗降到最低。
附图说明
图1为本发明实施例中的物理层故障模拟系统的示意图。
图2为本发明实施例中的专用功能芯片内部逻辑结构的示意图。
图3是本发明物理层故障模拟系统与两台交换机之间配合的示意图。
图4是四台交换机之间组建的网络的拓扑结构的示意图。
图5是本发明物理层故障模拟系统与图4中的交换机之间进行配合的示意图。
具体实施方式
下面参照附图具体介绍本发明的实施例，图中相同的结构或功能用相同的数字标出。应该指出的是，附图的目的只是便于对本发明具体实施例的说明，不是一种多余的叙述或是对本发明范围的限制。
请参考图1中本发明所提供的物理层故障模拟系统，其中，系统CPU10通过系统总线与专用功能芯片20相连接，该总线上主要传输CPU10的控制指令，控制专用功能芯片20按照CPU10的指示进行动作，系统CPU10与专用功能芯片20之间有控制通道；专用功能芯片20的下行端口21在使用时与被测数据通信设备(如交换机)相连接；专用功能芯片20之间有数据通道。
图2是本发明所涉及的专用功能芯片2内部逻辑结构示意图。其中，下行端口21与外部被测数据通信设备相连接，上行端口22用于系统扩展、多个专用功能芯片20堆叠时，与其他专用功能芯片20通信使用，交换处理单元23用于进行各端口间数据交换，以此来模拟一条物理链路。
图3示意的是本发明物理层故障模拟系统与两台交换机进行连接测试。在该测试中，所示物理层故障模拟系统只设有一个专用功能芯片20，该芯片具有24个物理端口，最多可组成12条模拟链路。现在要测试被测设备交换机A和交换机B之间一条链路出现物理层故障后对交换机A和交换机B的影响，可按照图3所示连接各设备，下行端口21具有第一、第二、第三、第四、第五、第六端口1、6、2、3、4、5，交换机A的一个端口连接到故障模拟系统下行端口21的第一端口1，交换机B的一个端口连接到故障模拟系统下行端口21的第二端口6，首先故障模拟系统的下行端口与对端交换机端口进行物理层协商，协商完成后对端交换机端口物理链路建立起来，此时交换机A与交换机B认为相互之间的物理链路已经建立。但此时真正的数据通信还无法完成，还需要通过系统CPU10下发交换建立指令将本故障模拟系统的第一端口1和第二端口6建立交换，则交换机A和交换机B之间就形成了一条双向可交换数据的物理链路。
当要求模拟链路中断时，可支持两种中断方式，一种是通过系统CPU下发交换拆除指令将本故障模拟系统的第一端口1和第六端口6间交换拆除，则交换机A和交换机B之间的通信通路被切断，但交换机A和B相应的端口仍旧处于连通状态，这种中断方式我们称之为逻辑中断。
另一种中断称为物理中断，即通过系统CPU下发关闭下行端口21的第一端口1和第六端口6指令，使交换机A和B相应的端口处理不连通状态。当要求模拟链路快速闪断时，同上述模拟链路中断类似，只是需要增加CPU发出控制指令的时间间隔的控制，来实现用户所要求的闪断。由于此处时间间隔由系统CPU来控制，因此可以达到毫秒级的精度。上述所述的所有故障模拟都涉及一条链路的双向控制，相应的，如果只控制其中单个方向，则可进行链路单通的故障模拟。
本故障模拟系统为了方便用户的使用，根据实际应用场景，还预定义了各种故障模型供用户选用。其中包括：物理中断、逻辑中断、物理单通、逻辑单通、物理周期性闪断、物理随机性闪断、逻辑周期性闪断、逻辑随机性闪断、物理周期性单通闪断、物理随机性单通闪断、逻辑周期性单通闪断、逻辑随机性单通闪断，对于闪断的时间间隔及总次数，用户都可控。
图5示意的是本发明物理层故障模拟系统与图4中的交换机之间进行测试，在该测试中，用户原本要组建的一个复杂网络拓扑，并对其中若干条物理链路进行故障模拟测试，现在通过使用故障模拟系统，将所有交换机需要连接的端口都与故障模拟系统的端口相连，通过向故障模拟系统发出各建立交换连接指令，就可组建出用户期望的网络拓扑，并且该拓扑中的任意一条链路都可接受指令进行故障模拟，且各链路的故障模拟可以同时进行，互不干涉。
当用户需要换一个拓扑进行测试，只需要向故障模拟系统发出相应的拆除交换及新的建立交换连接指令，就可以更换拓扑，在新的拓扑下进行故障模拟测试，整个过程中不再需要插拔网线，变换拓扑也能在1秒内瞬间完成。
本发明提供的物理层链路故障模拟系统，替代现有技术中的人工模拟物理层故障，实现故障模拟全自动化。使用本发明设备模拟的物理故障，精度可以达到毫秒级，测试过程中不再需要插拔网线，可以全天24小时不间断测试，且提供各种故障模型，用户只需要提前选择好测试模型，设备即可自动开始测试，中途不需人工干预。使用本发明提供的物理层链路故障模拟系统，可以把测试人员从频繁的重复性劳动中完全解放出来，大大提高测试效率，扩大测试的覆盖率，并且由于测试过程中不再有插拔网线过程，可以把资源损耗降到最低。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。

Claims (9)

1.一种物理层故障模拟系统，包括系统CPU和专用功能芯片，其特征在于：系统CPU起主控作用并通过系统总线与专用功能芯片相连接，该系统总线上传输系统CPU的控制指令，专用功能芯片按照系统CPU的指示进行动作，该专用功能芯片具有与被测数据通信设备相连接的具有若干端口的下行端口以及用于进行各端口间的数据交换从而模拟物理链路的交换处理单元，所述若干端口包括第一端口及第二端口，所述第一端口连接第一被测数据通信设备，所述第二端口连接第二被测数据通信设备，所述交换处理单元具体用于将所述下行端口与所述被测数据通信设备进行物理层协商，并且协商完成后将被测数据通信设备之间的物理链路建立起来。 
2.如权利要求1所述的物理层故障模拟系统，其特征在于，所述专用功能芯片为不止一个，专用功能芯片上设有用于在专用功能芯片之间进行通信使用的上行端口。 
3.如权利要求1所述的物理层故障模拟系统，其特征在于，系统CPU下发交换拆除指令将第一端口和第二端口间的交换拆除，以模拟链路中断。 
4.如权利要求1所述的物理层故障模拟系统，其特征在于，系统CPU下发关闭下行端口的第一端口和第二端口指令，以模拟链路中断。 
5.一种物理层故障模拟方法，包括以下步骤：步骤一、提供物理层故障模拟系统，物理层故障模拟系统包括系统CPU和专用功能芯片；步骤二、将专用功能芯片与被测数据通信设备相连接，其特征在于：前述步骤一中的系统CPU起主控作用并通过系统总线与专用功能芯片相连接，该系统总线上传输系统CPU的控制指令，专用功能芯片按照系统CPU的指示进行动作，该专用功能芯片具有与若干被测数据通信设备相连接的具有若干端口的下行端口，以及用于进行各端口间的数据交换从而模拟物理链路的交换处理单元，若干端口包括与第一被测数据通信设备相连接的第一端口和与第二被测数据通信设备相连接的第二端口；物理层故障模拟方法还包括步骤三、即，故障模拟系统的下行端口与所述被测数据通信设备进行物理层协商，协商完成后被测 数据通信设备之间的物理链路建立起来；步骤四、系统CPU下发交换建立指令将故障模拟系统的第一端口和第二端口建立交换，则被测数据通信设备之间形成的前述物理链路双向可交换数据。 
6.如权利要求5所述的物理层故障模拟方法，其特征在于，要求模拟链路中断时，系统CPU下发交换拆除指令将第一端口和第二端口间交换拆除，则切断被测数据通信设备之间的物理链路。 
7.如权利要求5所述的物理层故障模拟方法，其特征在于，要求模拟链路中断时，系统CPU下发关闭下行端口的第一端口和第二端口指令，则切断被测数据通信设备之间的物理链路。 
8.如权利要求5所述的物理层故障模拟方法，其特征在于，被测数据通信设备之间组建是网络拓扑时，故障模拟测试的端口与被测数据通信设备都相连，系统CPU下发建立交换连接指令，就可组建出用户期望的网络拓扑，并且该拓扑中的任意一条链路都可接受指令进行故障模拟。 
9.如权利要求8所述的物理层故障模拟方法，其特征在于，当需要换一个拓扑进行测试，系统CPU发出相应的拆除交换及新的建立交换连接指令，以更换拓扑，在新的拓扑下进行故障模拟测试。 
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