CN103401724B - 数据通信性能测试仪及其实现方法 - Google Patents

Abstract

一种数据通信性能测试仪及其实现方法，涉及数据通信技术领域，包括控制及计算单元1、数据发生单元2、数据扩展单元3、数据接收处理单元4；所述的控制及计算单元1与所述的数据发生单元2连接，所述的数据发生单元2与所述的数据扩展单元3连接，所述的控制及计算单元1与所述的数据接收处理单元4连接。本发明的测试数据流的产生先是简化数据流，简化数据流速率要比发送到被测实体的测试数据流速率低得多，使得测试数据流的产生实现起来容易，以较低成本产生较复杂的测试数据流，克服网络性能测试设备的灵活性和速率之间的矛盾。

Description

数据通信性能测试仪及其实现方法

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种数据通信性能测试仪（数据通信性能测试仪在本发明描述中也简称测试仪）。

背景技术

RFC2544协议是RFC组织提出的用于评测含数据通信功能的设备或网络设备的国际标准。主要是对RFC1242中定义的性能评测参数的具体测试方法、结果的提交形式作了较详细的规定。RFC2544也被实际应用于评测整个含数据通信功能的网络或系统。RFC2544中规定了许多测试不同网络设备的参数，其中4个最为重要的参数为吞吐率(Throughput)、丢包率(Lost Rate)、时延(Latency)和背对背(Back-to-Back)。RFC2544提出的测试方法实现这一系列测试是使用一个同时带发送端口和接收端口的测试仪。将测试仪的发送端口与测试设备的接收端口连接，将测试设备的发送端口连接回测试仪的接收端口。因为测试仪同时发送并接收数据流，在数据流已经被测试仪发送但没有被测试设备转发时，测试仪能够很容易地判断出是否所有的已发送数据包都已被接收并验证正确的数据包被接收。同样的功能也能通过分离的发送、接收设备获得。

RFC2544协议十多年前就已经公布，对所提出的参数的测试采用性质简单的测试数据流，可以用现有的测试仪来完成测试，随着数据通信设备（包括网络设备）、数据通信传输系统、数据通信网络（包括计算机网络、互联网）的技术发展，采用性质简单的测试数据流不能完全满足对性能的考核要求。例如，对于无源光网络（Passive Optical Network） 的性能考核，比较好的考核方法是采用这样的测试手段：在设置数据流(traffic)的性质是长相关（Long Range Dependence）和短相关（Short Range Dependence）的不同状态下，测试仪发送并接收数据流，测试吞吐率、丢包率、时延和抖动等参数。这样的测试手段能够更好的反映具有数据通信功能的设备、传输系统以及网络的服务质量，现有的测试仪内部的产生测试数据流的功能单元一般用硬件（包括用现场可编程门阵列FPGA）来实现，软件只是作为配置、辅助控制和人机界面，测试仪缺乏灵活性，是难以胜任这样的测试手段，或者成本很高；用软件代替硬件直接产生测试数据流的方法，虽然具有灵活性但数据流的速率受到限制。

申请号为200910103591.4的发明专利公开了一种便携式千兆以太网网络性能测试仪及制作方法，属于一种已述的现有测试仪及制作方法，存在着所述的灵活性和速率之间的矛盾。申请号为200510123357.X的发明专利公开了一种网络性能测试方法、系统及网络设备，利用该发明提供的性能测试方法以及通过网络链路相连的测试起点网络设备和测试终点网络设备以及测试管理设备，来实现基于宽带实际网络业务应用的测试，但利用该发明提供的网络性能测试方法、系统及网络设备不能够克服网络性能测试设备的所述的灵活性和速率之间的矛盾。申请号为200910103589.7的发明专利公开了一种以太网网络性能的测试方法及装置，利用该发明提供的测试方法及装置也不能够克服所述的网络性能测试设备的灵活性和速率之间的矛盾。

发明内容

为了克服所述的灵活性和速率之间的矛盾，使得测试仪能够产生性质复杂的高速的测试数据流，因而能够胜任先进的对被测实体性能的测试手段，本发明所述的被测实体指的是要测试的具有数据通信功能的设备、传输系统或者网络，本发明提供一种测试仪的实现方法：

一种数据通信性能测试仪实现方法，所述方法包括如下步骤：

A.产生测试用的简化数据流；

B.接收有用信息；

C.计算出所要求的测试参数。

所述的简化数据流的速率应不大于测试用的输入到被测实体的数据流的速率的二分之一；具体地，所述的简化数据流包含供测试用的完整数据流的全部信息，即仅仅根据简化数据流所提供的信息就能够确定供测试用的完整数据流；具体地，所述的简化数据流包含一连串数据指令和操作指令，数据指令指示出的信息包括每个数据包发送时间标记（时间戳）和数据包长度，操作指令指示出的信息包括对关联单元、部件或设备的操作和控制信息。

所述的有用信息包括从被测实体返回过来的根据测试要求所选择接收到数据流经处理所获得的信息；有些场合(如测试数据流的转发和存储)，所述的有用信息还包括所选择接收到的数据流的全部信息，即根据所述的有用信息可以复原所选择接收到的数据流，所述的有用信息的速率不大于选择接收到的数据流的速率的二分之一。

作为一种扩展方案，一种数据通信性能测试仪实现方法包括如下步骤：

A.产生测试用的简化数据流；

B.所述的简化数据流扩展转化为完整的供测试用的数据流；

C.接收有用信息；

D.并计算出所要求的测试参数。

作为一种优选的扩展方案，一种数据通信性能测试仪实现方法包括如下步骤：

A.产生测试用的简化数据流；

B.所述的简化数据流先存储，再扩展转化为完整的供测试用的数据流；

C.接收有用信息；

D.计算出所要求的测试参数。

作为一种可选方案，可应用于主（master）测试仪的从（slave）测试仪的实现，一种数据通信性能测试仪实现方法包括如下步骤：

A.接收从被测实体接收到并提取到的有用信息；

B.产生测试用的简化数据流。

作为一种可选方案的扩展，一种数据通信性能测试仪实现方法包括如下步骤：

A.接收从被测实体接收到并提取到的有用信息；

B.产生测试用的简化数据流；

C.所述的简化数据流扩展转化为完整的供测试用的数据流。

作为一种可选方案的优化扩展，一种数据通信性能测试仪实现方法包括如下步骤：

A. 接收从被测实体接收到并提取到的有用信息；

B. 产生测试用的简化数据流；

C. 所述的简化数据流先存储，再扩展转化为完整的供测试用的数据流。

本发明还提供一种应用了所述实现方法的测试仪：

一种数据通信性能测试仪，包括控制及计算单元、数据发生单元；所述的控制及计算单元与所述的数据发生单元连接；所述的控制及计算单元功能包括：控制与之相连接的所有单元的工作、接收有用信息并计算出所请求的测试参数（测试参数是根据测试要求提出请求的）；优选地，所述的控制及计算单元功能还包括：根据从被测实体接收到并提取到的有用信息来控制测试仪工作；所述的数据发生单元功能包括：产生所述的简化数据流。

作为一种扩展方案，上述的测试仪还包括数据扩展单元和数据接收处理单元；所述的数据扩展单元连接所述的数据发生单元，所述的数据接收处理单元连接所述的控制及计算单元；

所述的数据扩展单元功能包括：接收所述的简化数据流，对它进行扩展从而转化为完整的供测试用的数据流；

所述的数据接收处理单元功能包括：接收被测实体返回的数据流，提取测试所用的数据流并进一步提取所述的有用信息，把所提取的所述的有用信息递交给所述的控制及计算单元。

作为测试仪扩展方案的一个选项，所述的数据扩展单元功能包括：接收所述的简化数据流，先对它进行存储，再扩展从而转化为完整的供测试用的数据流。

作为测试仪一种可选方案，可作为主（master）测试仪的从（slave）测试仪，一种数据通信性能测试仪，包括控制及计算单元、数据发生单元；所述的控制及计算单元与所述的数据发生单元连接；所述的控制及计算单元功能包括：根据从被测实体接收到并提取到的有用信息控制测试仪的工作；所述的数据发生单元功能包括：产生所述的简化数据流。

作为上述可选方案的一种扩展方案，上述的测试仪还包括数据扩展单元和数据接收处理单元；所述的数据扩展单元连接所述的数据发生单元，所述的数据接收处理单元连接所述的控制及计算单元；所述的数据扩展单元功能包括：接收所述的简化数据流，对它进行扩展从而转化为完整的供测试用的数据流；所述的数据接收处理单元功能包括：接收被测实体返回的数据流，提取测试所用的数据流并进一步提取所述的有用信息，把所提取的所述的有用信息递交给所述的控制及计算单元。

测试仪可以分成核心装置和外围装置两部分，核心装置包括控制及计算单元和数据发生单元，外围装置包括数据扩展单元和数据接收处理单元，外围装置与被测实体连接，核心装置与外围装置连接。优选地，核心装置全部由软件完成。

与现有的数据通信性能测试仪及其实现方法相比，本发明的优势在于测试数据流的产生先是简化数据流，简化数据流速率要比发送到被测实体的测试数据流速率低得多，使得测试数据流的产生实现起来容易，以较低成本产生较复杂的如长相关和短相关性质的数据流。简化数据流先存储再扩展，一方面可以缓存简化数据流，另一方面可以重复发生部分测试流，进一步降低对简化数据流的发送平均速率和突发速率的要求。此外，控制及计算单元和数据发生单元可以独立出来用软件实现，整个测试仪可以用电脑（含测试软件）加上一个外部设备（包含有数据扩展单元、数据接收处理单元）来实现，体现低成本和灵活性，而速率不会受到太多限制。另外，本发明还提供主从方式的测试仪及其实现方法，为分布式测试提供方便。

附图说明

图1为本发明测试仪与被测实体连接方法示意图，箭头表示数据流方向；

图2为本发明分布式测试仪与被测实体连接方法示意图，箭头表示数据流方向，分布式测试仪由主测试仪和多个从测试仪组成；

图3为实施例一的结构框图，是所述的简化数据流的一个实施例；

图4为实施例二的流程图，是本发明数据通信性能测试仪实现方法的一个实施例；

图5为实施例三的流程图，是本发明数据通信性能测试仪实现方法的一个实施例；

图6为实施例四的结构框图，是本发明数据通信性能测试仪的一个实施例；

图7为实施例五的结构框图，是本发明数据通信性能测试仪的一个实施例；

图8为实施例六的结构框图，是本发明数据通信性能测试仪的一个实施例，可分为核心装置和外围装置2个部分。

具体实施方式

实施例一：图3所示是所述的简化数据流的一个实施例，简化数据流包含N条数据指令和M条操作指令，M和N都是正整数；数据指令指示出的信息包括每个数据包的编号、发送时间标记（时间戳）和数据包长度，操作指令指示出的信息包括对关联单元、部件或设备的操作和控制信息；数据指令和操作指令的顺序安排和间插是根据具体数据流的要求而定。

实施例二：如图4所示，一种数据通信性能测试仪实现方法，包括如下步骤：（1）产生测试用的简化数据流；（2）简化数据流（可以先存储）经扩展转化为完整的供测试用的数据流向被测实体发送；（3）从被测实体接收数据流并提取有用信息；（4）计算出所要求的测试参数。

实施例二所述的方法可以用于实现单个测试仪，也可以用于实现网络式测试仪的主测试仪。

实施例三：如图5所示，一种数据通信性能测试仪实现方法，包括如下步骤：（1）从被测实体接收数据流并提取有用信息；（2）产生测试用的简化数据流；（3）简化数据流（可以先存储）经扩展转化为完整的供测试用的数据流向被测实体发送。

实施例三所述的方法可以用于实现网络式测试仪的从测试仪。

实施例四：如图6所示，一种数据通信性能测试仪，包括控制及计算单元1和数据发生单元2，所述的控制及计算单元1与所述的数据发生单元2连接；控制及计算单元1，数据发生单元2能够产生简化数据流；控制及计算单元1能够控制数据发生单元2的工作、接收有用信息和计算出所要求的测试参数。

实施例四是本发明测试仪的一个基本结构，通常需要一个外围设备配合完成测试工作。

实施例五：如图7所示，一种数据通信性能测试仪，包括控制及计算单元1、数据发生单元2、数据扩展单元3、数据接收处理单元4；所述的控制及计算单元1与所述的数据发生单元2连接，所述的数据发生单元2与所述的数据扩展单元3连接，所述的控制及计算单元1与所述的数据接收处理单元4连接；控制及计算单元1能够控制数据发生单元2和数据接收处理单元4的工作，数据发生单元2能够产生简化数据流，数据扩展单元3接收简化形式的数据流，进行存储（或不存储），再对它进行扩展从而转化为完整的供测试用的数据流发送到被测实体，被测实体向数据接收处理单元4返回数据流，数据接收处理单元4提取测试数据流，并且进一步提取有用信息递交给控制及计算单元1，控制及计算单元1能够控制数据发生单元2的工作、接收有用信息和计算出所要求的测试参数。

实施例五的测试仪能够独立完成测试工作。

实施例六：如图8所示，一种数据通信性能测试仪可分为核心装置和外围装置2个部分，核心装置包括控制及计算单元1和数据发生单元2，外围装置包括数据扩展单元3和数据接收处理单元4，外围装置与被测实体连接，核心装置与外围装置连接；核心装置可以完全用软件实现。

控制及计算单元1的功能包括控制数据发生单元2和数据接收处理单元4的工作；数据发生单元2功能包括产生简化数据流；数据扩展单元3功能包括接收简化形式的数据流，进行存储（或不存储），再对它进行扩展从而转化为完整的供测试用的数据流发送到被测实体；数据接收处理单元4功能包括接收被测实体返回数据流，提取测试数据流，并且进一步提取有用信息递交给控制及计算单元1；控制及计算单元1功能包括控制数据发生单元2的工作、接收有用信息和计算出所要求的测试参数。

Claims (5)

1.一种数据通信性能测试仪，其特征在于，

该数据通信性能测试仪可以分成核心装置和外围装置两部分，核心装置包括控制及计算单元和数据发生单元，外围装置包括数据扩展单元和数据接收处理单元，外围装置与被测实体连接，核心装置与外围装置连；

控制及计算单元和数据发生单元独立出来用软件实现；

数据发生单元功能包括：产生简化数据流；

简化数据流的速率应小于测试用的输入到被测实体的数据流的速率的二分之一，简化数据流包含供测试用的完整数据流的全部信息，即仅根据简化数据流所提供的信息就能够确定供测试用的完整数据流，简化数据流包含数据指令，数据指令指示每个数据包发送时间标记和数据包长度信息；

有用信息包括从被测实体返回过来的测试所用的数据流经处理所获得的信息，它包括根据测试要求所选择接收到的数据流的全部信息，根据有用信息可以复原所选择接收到的数据流，有用信息的速率小于选择接收到的数据流的速率的二分之一。

2.根据权利要求1所述的数据通信性能测试仪进行测试的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A.产生测试用的简化数据流；

B.简化数据流扩展转化为完整的供测试用的数据流；

C.接收有用信息；

D.计算出所要求的测试参数。

3.根据权利要求1所述的数据通信性能测试仪进行测试的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A.从被测实体接收数据流并提取有用信息；

B.产生测试用的简化数据流；

C.简化数据流经扩展转化为完整的供测试用的数据流向被测实体发送。

4.根据权利要求1所述的数据通信性能测试仪，包括控制及计算单元、数据发生单元；其特征在于，控制及计算单元与数据发生单元连接；

控制及计算单元功能包括：控制与之相连接的所有单元的工作、接收有用信息、计算出所请求的测试参数。

5.根据权利要求4所述的数据通信性能测试仪，还包括数据扩展单元、数据接收处理单元；其特征在于，数据扩展单元连接数据发生单元，数据接收处理单元连接控制及计算单元；

数据扩展单元功能包括：接收简化数据流，对它进行扩展从而转化为完整的供测试用的数据流；

数据接收处理单元功能包括：接收被测实体返回的数据流，提取测试所需要的数据流并进一步提取有用信息，把所提取的有用信息递交给控制及计算单元。