CN103973582A - 测试数据流发送流量控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

为克服现有技术测试数据流发送流量控制方法存在的严重依赖锁相环允许调整的时钟频率，可行性低，或不能满足多个不同类型且长短不一的测试数据流收发等问题，本发明提出一种测试数据流发送流量控制方法及系统，根据介质访问控制MAC地址、协议类型和网络互连协议IP地址将多条不同类型且长短不一的测试数据流进行区分，通过计算确定在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间的帧间距G，并通过控制帧间距实现测试数据流的发送流量控制。本发明的有益技术效果是使用恒定的系统时钟频率，并通过调整收发的数据帧间隙达到流量控制的目的，能够满足多条不同类型且长短不一的测试数据流的收发，并且，具有较强的可行性和实用性。

Description

测试数据流发送流量控制方法及系统

技术领域

本发明涉及到一种网络互连设备性能测试技术，特别涉及到一种测试数据流发送流量控制方法及系统。

背景技术

网络互连设备是传输网、IP网络的核心，其性能的好坏直接影响传输网、IP网的网络规模、网络质量、网络稳定性和可扩展性。目前，主要依据RFC2544、Y.1564等标准对网络互连设备的性能进行测试，测试项目包括吞吐量、时延、丢包率以及分组传输网PTN配置测试等。通常，采用向目标网络互连设备发送测试数据流的方式对其性能进行测试，即由测试端构造各种仿真数据帧(通常也称为测试数据流)并以特定的或可变的速率向目标网络互连设备发送，目标网络互连设备接收到测试数据流后根据指令返回对应的测试数据流，测试端接收目标网络互连设备返回的测试数据流，并根据接收时延和测试数据流的数量等参数判断目标网络互连设备的性能。由于接收时延与测试数据流的发送速率直接相关，因此，保证测试数据流以特定的或可变的速率进行发送(即流量控制)是测试的关键。如果测试数据流不能以特定的或可变的速率进行发送，则计算出的接收时延将不准确，而以接收时延判断的网络传输速率也将不准确。

目前，主要采用调频法和流量均衡法对测试数据流的发送速率进行控制。所谓调频法是指根据网络模式的需要，将数据处理的时钟频率调整到一个合适点，然后，以此时钟频率为基础收发测试数据流。如在1000M电网口模式下，收发的测试数据流承载在8位数据总线上，此时，可将系统时钟频率调整为125MHz。由此，满足每秒处理1000M(125×8＝1000)比特数据流传输要求。然而，调频法虽然实现简单，但严重依赖锁相环允许调整的时钟频率，存在调整的时钟精确度不高、测量结果不准确、可行性低等缺点。例如：如果锁相环不支持产生57.85MHz等非整数的时钟频率，就无法实现462.8Mbps(假设系统总线位宽为8)等数据流量，从而大大降低了该算法的适用性。所谓流量均衡法是指在恒定的时钟频率下，将待发送的测试数据流均匀的划分为若干等份并将其分布在对应的发送时间点上。每当一个发送时间点到来，就向目标网络互连设备发送一部分的数据，从而达到了流量控制的目的。流量均衡法的实现难度较高，但具有调整的时钟精确度高、测量结果准确、可行性高等优点。但是，现有技术流量均衡法均是以单个测试数据流测试为基础的，即在单一类型、同一长度的测试数据流情况下，该方法很好地实现了发送数据流量的控制。但在多个不同类型且长短不一的测试数据流情况下，该方法不能有效调整不同数据帧之间的发送间隙，从而导致碎片产生，破坏了测试数据流的完整性。

显然，现有技术测试数据流发送流量控制方法存在着严重依赖锁相环允许调整的时钟频率，可行性低，或不能满足多个不同类型且长短不一的测试数据流收发等问题。

发明内容

为克服现有技术测试数据流发送流量控制方法存在的严重依赖锁相环允许调整的时钟频率，可行性低，或不能满足多个不同类型且长短不一的测试数据流收发等问题，本发明提出一种测试数据流发送流量控制方法及系统。本发明测试数据流发送流量控制方法，根据介质访问控制MAC地址、协议类型和网络互连协议IP地址将多条不同类型且长短不一的测试数据流进行区分，统计测试数据流数量并统计各条测试数据流的帧速率和帧长度，并将各条测试数据流缓存至相互独立的待发通道；以发送端设定的系统时钟频率和总线位宽为基础，根据下式(1)计算在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距G；

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

采用轮询或优先级的方式读取待发通道的数据并向目标网络互连设备发送，并在每发送完一条数据帧且等待一个帧间距G的时间后再发送下一条数据帧，直至所有测试数据流发送完毕；

其中，所述轮询方式是指在发送时段内以顺序的方式查询各个待发通道，如果该待发通道内有数据则向目标网络互连设备发送，如果没有，则跳转到下一个待发通道直至查询到待发通道有数据为止；所述优先级方式是指依据待发通道的优先级，从高到低依次发送该待发通道内的数据。

进一步地，本发明测试数据流发送流量控制方法，采用下式(2)计算发送端系统最大吞吐量：

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位。

进一步地，本发明测试数据流发送流量控制方法，采用下式(3)计算第i条测试数据流的发送速率Vi：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节。

进一步地，本发明测试数据流发送流量控制方法包括如下步骤：

⑴根据介质访问控制MAC地址、协议类型和网络互连协议IP地址将多条不同类型且长短不一的测试数据流进行区分；

⑵统计测试数据流数量、每条测试数据流的发送速率和每条测试数据流的帧长度；

⑶将各个测试数据流缓存至相互独立的待发通道内等待发送；

⑷以发送端设定的系统时钟频率和总线位宽为基础，根据下式(1)计算在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距G；

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间的用字节表述的帧间距，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

其中，采用下式(2)计算发送端系统最大吞吐量：

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；

采用下式(3)计算第i条测试数据流的发送速率Vi：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

⑸采用轮询或优先级的方式读取待发通道的数据并向目标网络互连设备发送，并在每发送完一条数据帧且等待一个帧间距G的时间后再发送下一条数据帧，直至所有测试数据流发送完毕；

其中，所述轮询方式是指在发送时段内以顺序的方式查询各个待发通道，如果该待发通道内有数据则向目标网络互连设备发送，如果没有，则跳转到下一个待发通道直至查询到待发通道有数据为止；所述优先级方式是指依据待发通道的优先级，从高到低依次发送该待发通道内的数据。

本发明测试数据流发送流量控制系统，包括控制部分、缓存部分以及输出部分，其中：

控制部分，用于根据介质访问控制MAC地址、协议类型和网络互连协议IP地址将多条不同类型且长短不一的测试数据流进行区分，统计测试数据流数量、每条测试数据流的发送速率和每条测试数据流的帧长度；将不同类型的数据流发送到独立的缓存通道内；以发送端设定的系统时钟频率和总线位宽为基础，根据下式(1)计算在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距G；

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

其中，采用下式(2)计算发送端系统最大吞吐量：

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；

采用下式(3)计算第i条测试数据流的发送速率Vi：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

缓存部分，用于设置相互独立的待发通道，并在各待发通道内缓存各测试数据流等待发送；

输出部分，采用轮询或优先级的方式读取待发通道的数据并向目标网络互连设备发送，并在每发送完一条数据帧且等待一个帧间距G的时间后再发送下一条数据帧，直至所有测试数据流发送完毕；

其中，所述轮询方式是指在发送时段内以顺序的方式查询各个待发通道，如果该待发通道内有数据则向目标网络互连设备发送，如果没有，则跳转到下一个待发通道直至查询到待发通道有数据为止；所述优先级方式是指依据待发通道的优先级，从高到低依次发送该待发通道内的数据。

进一步地，本发明测试数据流发送流量控制系统，控制部分包括类型区分单元、统计单元、帧间距G计算单元和帧间距调节单元，其中：

类型区分单元，用于区分不同类型的测试数据流；

统计单元，用于统计测试数据流数量、每条测试数据流的发送速率和每条测试数据流的帧长度；

帧间距G计算单元，用于以发送端设定的系统时钟频率和总线位宽为基础，根据下式(1)计算在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距G；

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

其中，采用下式(2)计算发送端系统最大吞吐量：

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；

采用下式(3)计算第i条测试数据流的发送速率Vi：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

帧间距调节单元，用于根据帧间距G向输出部分发出控制信号，以调整各测试数据流数据帧发送的时间间隙。

进一步地，本发明测试数据流发送流量控制系统，输出部分包括控制开关和多路复用器，其中：

控制开关，接收到帧间距调节单元的控制信号后，采用轮询或优先级的方式读取待发通道的数据并向目标网络互连设备发送；所述轮询方式是指在发送时段内以顺序的方式查询各个待发通道，如果该待发通道内有数据则向目标网络互连设备发送，如果没有，则跳转到下一个待发通道直至查询到待发通道有数据为止；所述优先级方式是指依据待发通道的优先级，从高到低依次发送该待发通道内的数据；

多路复用器，用于将不同待发通道读取的数据汇聚到一个输出口，向目标网络互连设备发送。

本发明测试数据流发送流量控制方法及系统的有益技术效果是使用恒定的系统时钟频率，并通过调整收发的数据帧间隙达到流量控制的目的，能够满足多条不同类型且长短不一的测试数据流的收发，并且，具有较强的可行性和实用性。

附图说明

附图1是本发明测试数据流发送流量控制方法的步骤示意图；

附图2本发明测试数据流发送流量控制系统的结构示意图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明测试数据流发送流量控制方法及系统作进一步的说明。

具体实施方式

附图1是本发明测试数据流发送流量控制方法的步骤示意图，由图可知，本发明测试数据流发送流量控制方法，根据介质访问控制MAC地址、协议类型和网络互连协议IP地址将多条不同类型且长短不一的测试数据流进行区分并统计测试数据流数量，统计各个测试数据流的发送速率和帧长度，并将各个测试数据流缓存至相互独立的待发通道；以发送端设定的系统时钟频率和总线位宽为基础，根据下式(1)计算在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距G；

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

采用轮询或优先级的方式读取待发通道的数据并向目标网络互连设备发送，并在每发送完一条数据帧且等待一个帧间距G的时间后再发送下一条数据帧，直至所有测试数据流发送完毕；

其中，所述轮询方式是指在发送时段内以顺序的方式查询各个待发通道，如果该待发通道内有数据则向目标网络互连设备发送，如果没有，则跳转到下一个待发通道直至查询到待发通道有数据为止；所述优先级方式是指依据待发通道的优先级，从高到低依次发送该待发通道内的数据。

本发明测试数据流发送流量控制方法，采用下式(2)计算发送端系统最大吞吐量。

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位。

本发明测试数据流发送流量控制方法，采用下式(3)计算第i条测试数据流的发送速率Vi：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节。

本发明测试数据流发送流量控制方法包括如下步骤：

⑴根据介质访问控制MAC地址、协议类型和网络互连协议IP地址将多条不同类型且长短不一的测试数据流进行区分；

⑵统计测试数据流数量、每条测试数据流的发送速率和每条测试数据流的帧长度；

⑶将各个测试数据流缓存至相互独立的待发通道内等待发送；

⑷以发送端设定的系统时钟频率和总线位宽为基础，根据下式(1)计算在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距G；

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

其中，采用下式(2)计算发送端系统最大吞吐量：

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；

采用下式(3)计算第i条测试数据流的发送速率Vi：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

⑸采用轮询或优先级的方式读取待发通道的数据并向目标网络互连设备发送，并在每发送完一条数据帧且等待一个帧间距G的时间后再发送下一条数据帧，直至所有测试数据流发送完毕；

其中，所述轮询方式是指在发送时段内以顺序的方式查询各个待发通道，如果该待发通道内有数据则向目标网络互连设备发送，如果没有，则跳转到下一个待发通道直至查询到待发通道有数据为止；所述优先级方式是指依据待发通道的优先级，从高到低依次发送该待发通道内的数据。

为克服现有技术测试数据流发送流量控制方法存在的严重依赖锁相环允许调整的时钟频率，可行性低，或不能满足多个不同类型且长短不一的测试数据流收发等问题，需要一次性同时考虑发送端需要发送的不同类型的测试数据流的数量、发送速率和帧长度，并保证在每个发送时段内，承载着相同大小的流量，有着相同大小的帧间距。

如发送端设定的系统时钟为F，单位为MHz，发送端总线位宽为N，单位为位；则系统的总吞吐量T为：

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；

如第i条测试数据流的帧速率为f_i，单位为fps；第i条测试数据流的帧长度为L_i，单位为字节；则发送速率为V_i为：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节。式中，第一个数字8表示一个字节占8个比特；第二个数字8表示IEEE802.3标准规定以太网帧的前导码所占用的字节数；数字12表示IEEE802.3标准规定的最小帧间距。

第i条测试数据流在发送时段所能发送的总比特数B_i为：

B_i＝(L_i+8+G)×8 (4)

式中，B_i为第i条测试数据流在发送时段所能发送的总比特数，单位为比特；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节。

由式(4)可知，通过调整帧间距G可以达到流量控制的目的。

另外，单位时间内第i条测试数据流发送的最大比特总数S_i为：

S_i＝B_i×f_i (5)

式中，S_i为单位时间内第i条测试数据流发送的最大比特总数，单位为bps；Bi为第i条测试数据流在发送时段所能发送的总比特数，单位为比特；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps。

根据公式(5)，在有n条测试数据流的情况下系统发送端单位时间内总吞吐量t等于单位时间内所有数据流发送的比特总数之和，即：

$t=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i=8\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(L_i+8+G)\×f_i---\left(6\right)$

式中，t为在有n条测试数据流的情况下系统发送端单位时间内总吞吐量，单位为bps；S_i为单位时间内第i条测试数据流发送的最大比特总数，单位为bps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节；n为测试数据流数量，单位为条。

显然，如果系统发送端总能以系统总吞吐量T发送测试流数据，则系统测试数据流的发送最为有效。因此，令在有n条测试数据流的情况下系统发送端单位时间内总吞吐量t等于系统总吞吐量T，则有，

$\mathrm{FN}=8\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(L_i+8+G)\×f_i,$ 则，

$G=\left(\frac{\frac{\mathrm{FN}}{8}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left[f_i(L_i+8)\right]}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_i}\right)\left(7\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节，F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节。

根据公式(3)和公式(7)，帧间距G与帧长度、发送速率之间的依赖关系为：

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节。

显然，用字节表述的帧间距G与发送该帧间距G所需要的时间，即两两帧之间的时间间隙TS，存在如下式(10)所表述的关系：

$\mathrm{TS}=G\×\frac{8}{\mathrm{FN}}---\left(8\right)$

式中，TS为两两帧之间的时间间隙，单位为ns；G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位是MHz；N为发送端总线位宽，单位为位。

具体实施例1

假设发送端系统时钟频率F为125MHz(即8ns一个时钟周期)，总线的位宽N为8，待发送测试数据流的帧长度为64字节，发送速率为100Mbps，那么根据公式(1)，发送时两两帧之间的帧间距G为：

$G=\frac{1000-100}{100}\×(64+20)+12=9\×(60+20)+12=768$

则两两帧之间的时间间隙TS为：

$\mathrm{TS}=G\×\frac{8}{\mathrm{FN}}=768\×\frac{8}{1000\×{10}^6}=768\×8\×{10}^{-9}s=6144\×{10}^{-9}s=6144\mathrm{ns}.$

其中，FN＝(125×10⁶)×8＝1000×10⁶

则，发送时前一数据帧的帧头到下一数据帧的帧头之间的时间间距为6720ns，即6144+8×(64+8)＝6720ns。

对比调频法，在理想状态下系统时钟频率F需要调整为12.5MHz(80ns一个时钟周期)，总线的位宽为8，那么前一数据帧的帧头到下一数据帧的帧头之间的时间间距为6720ns，即(64+12+8)×80＝6720ns。

可见，在单测试数据流条件下，本发明测试数据流发送流量控制方法与调频法在流量控制方面的效果是一致的。

具体实施例2

假设发送端系统频率F为125MHz，总线的位宽N为8，需要发送2条测试数据流，其帧长度分别为64字节和128字节，发送速率分别为200Mbps和300Mbps，那么根据公式(1)有：

$G=\frac{125\×8-200-300}{\frac{200}{64+20}+\frac{3600}{128+20}}+12=\frac{500}{\frac{200}{84}+\frac{300}{148}}+12=125.43$

根据公式(6)，在2条测试数据流的情况下系统发送端单位时间内总吞吐量t的总比特数为500Mbps(200+300＝500)，根据公式(2)系统总吞吐量为1000Mbps，因此，系统空余的总时间间隙为0.5s。

根据公式(3)，两条流的帧速率分别为297619、253378，且IEEE802.3标准规定两帧之间至少存在12个字节的帧间距，因此，总的剩余时间间隙为：

(297619+253378-1)×(125.43-12)×8＝499995810ns

可见，实际的总时间间隙为0.5s，与理论分析的结果基本一致(误差小于万分之一)。因此，经过本发明测试数据流发送流量控制方法调整后，每秒最多发送500Mbps的流量，从而达到了流量控制的目的。对比调频法，系统频率F需要调整为62.5MHz(16ns一个时钟周期)，总线的位宽为8，才能符合发送500Mbps流量的要求(62.5×8＝500)。

可见，在多流条件下，本发明测试数据流发送流量控制方法与调频法在流量控制方面的效果一致。

综上所述，本发明测试数据流发送流量控制方法能适应于绝大部分的复杂环境，且由于本发明测试数据流发送流量控制方法使用恒定的系统频率，并通过调整系统收发的帧间距来达到流量控制的目的，因此对硬件的依赖性很低，从而保证了算法的可实现性。本发明测试数据流发送流量控制方法充分吸收调频算法和流量均衡算法的优点，并在此基础上进行了技术的创新，使之流量控制的精度达到万分之一以上，同时又能适应PTN等设备的多流环境。所以，不管在测试领域还是在设备领域本发明都具有很大的可用性和实用性。

附图2本发明测试数据流发送流量控制系统的结构示意图，由图可知，本发明测试数据流发送流量控制系统，包括控制部分、缓存部分以及输出部分，其中：

控制部分，用于根据介质访问控制MAC地址、协议类型和网络互连协议IP地址将多条不同类型且长短不一的测试数据流进行区分，统计测试数据流数量、每条测试数据流的发送速率和每条测试数据流的帧长度；将不同类型的数据流发送到独立的缓存通道内；以发送端设定的系统时钟频率和总线位宽为基础，根据下式(1)计算在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间隙G；

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间隙，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

其中，采用下式(2)计算发送端系统最大吞吐量：

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；

采用下式(3)计算第i条测试数据流的发送速率Vi：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

缓存部分，用于设置相互独立的待发通道，并在各待发通道内缓存各测试数据流等待发送；

输出部分，采用轮询或优先级的方式读取待发通道的数据并向目标网络互连设备发送，并在每发送完一条数据帧且等待一个帧间距G的时间后再发送下一条数据帧，直至所有测试数据流发送完毕；

其中，所述轮询方式是指在发送时段内以顺序的方式查询各个待发通道，如果该待发通道内有数据则向目标网络互连设备发送，如果没有，则跳转到下一个待发通道直至查询到待发通道有数据为止；所述优先级方式是指依据待发通道的优先级，从高到低依次发送该待发通道内的数据。

所述控制部分包括类型区分单元、统计单元、帧间距G计算单元和帧间距调节单元，其中：

类型区分单元，用于区分不同类型的测试数据流；

统计单元，用于统计测试数据流数量、每条测试数据流的发送速率和每条测试数据流的帧长度；

帧间距G计算单元，用于以发送端设定的系统时钟频率和总线位宽为基础，根据下式(1)计算在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间隙G；

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间隙，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

其中，采用下式(2)计算发送端系统最大吞吐量：

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；

采用下式(3)计算第i条测试数据流的发送速率Vi：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节

帧间距调节单元，用于根据帧间距G向输出部分发出控制信号，以调整各测试数据流数据帧发送的字节距离。

所述输出部分包括控制开关和多路复用器，其中：

控制开关，接收到帧间距调节单元的控制信号后，采用轮询或优先级的方式读取待发通道的数据并向目标网络互连设备发送；所述轮询方式是指在发送时段内以顺序的方式查询各个待发通道，如果该待发通道内有数据则向目标网络互连设备发送，如果没有，则跳转到下一个待发通道直至查询到待发通道有数据为止；所述优先级方式是指依据待发通道的优先级，从高到低依次发送该待发通道内的数据；

多路复用器，用于将不同待发通道读取的数据汇聚到一个输出口，向目标网络互连设备发送。

显然，本发明测试数据流发送流量控制方法及系统的有益技术效果是使用恒定的系统时钟频率，并通过调整收发的数据帧间隙达到流量控制的目的，能够满足多条不同类型且长短不一的测试数据流的收发，并且，具有较强的可行性和实用性。

Claims (7)

1.一种测试数据流发送流量控制方法，其特征在于，根据介质访问控制MAC地址、协议类型和网络互连协议IP地址将多条不同类型且长短不一的测试数据流进行区分，统计测试数据流数量和统计各条测试数据流的帧速率和帧长度，并将各条测试数据流缓存至相互独立的待发通道；以发送端设定的系统时钟频率和总线位宽为基础，根据下式(1)计算在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距G；

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

采用轮询或优先级的方式读取待发通道的数据并向目标网络互连设备发送，并在每发送完一条数据帧且等待一个帧间距G的时间后再发送下一条数据帧，直至所有测试数据流发送完毕；

其中，所述轮询方式是指在发送时段内以顺序的方式查询各个待发通道，如果该待发通道内有数据则向目标网络互连设备发送，如果没有，则跳转到下一个待发通道直至查询到待发通道有数据为止；所述优先级方式是指依据待发通道的优先级，从高到低依次发送该待发通道内的数据。

2.根据权利要求1所述测试数据流发送流量控制方法，其特征在于，采用下式(2)计算发送端系统最大吞吐量：

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位。

3.根据权利要求1所述测试数据流发送流量控制方法，其特征在于，采用下式(3)计算第i条测试数据流的发送速率Vi：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节。

4.根据权利要求1所述测试数据流发送流量控制方法，其特征在于，所述测试数据流发送流量控制方法，包括如下步骤：

⑴根据介质访问控制MAC地址、协议类型和网络互连协议IP地址将多条不同类型且长短不一的测试数据流进行区分；

⑵统计测试数据流数量、每条测试数据流的发送速率和每条测试数据流的帧长度；

⑶将各个测试数据流缓存至相互独立的待发通道内等待发送；

⑷以发送端设定的系统时钟频率和总线位宽为基础，根据下式(1)计算在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距G；

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间的用字节表述的帧间距，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

其中，采用下式(2)计算发送端系统最大吞吐量：

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；

采用下式(3)计算第i条测试数据流的发送速率Vi：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

⑸采用轮询或优先级的方式读取待发通道的数据并向目标网络互连设备发送，并在每发送完一条数据帧且等待一个帧间距G的时间后再发送下一条数据帧，直至所有测试数据流发送完毕；

其中，所述轮询方式是指在发送时段内以顺序的方式查询各个待发通道，如果该待发通道内有数据则向目标网络互连设备发送，如果没有，则跳转到下一个待发通道直至查询到待发通道有数据为止；所述优先级方式是指依据待发通道的优先级，从高到低依次发送该待发通道内的数据。

5.一种测试数据流发送流量控制系统，其特征在于，该系统包括控制部分、缓存部分以及输出部分，其中：

控制部分，用于根据介质访问控制MAC地址、协议类型和网络互连协议IP地址将多条不同类型且长短不一的测试数据流进行区分，统计测试数据流数量、每条测试数据流的发送速率和每条测试数据流的帧长度；将不同类型的数据流发送到独立的缓存通道内；以发送端设定的系统时钟频率和总线位宽为基础，根据下式(1)计算在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距G；

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

其中，采用下式(2)计算发送端系统最大吞吐量：

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；

采用下式(3)计算第i条测试数据流的发送速率Vi：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

缓存部分，用于设置相互独立的待发通道，并在各待发通道内缓存各测试数据流等待发送；

输出部分，采用轮询或优先级的方式读取待发通道的数据并向目标网络互连设备发送，并在每发送完一条数据帧且等待一个帧间距G的时间后再发送下一条数据帧，直至所有测试数据流发送完毕；

其中，所述轮询方式是指在发送时段内以顺序的方式查询各个待发通道，如果该待发通道内有数据则向目标网络互连设备发送，如果没有，则跳转到下一个待发通道直至查询到待发通道有数据为止；所述优先级方式是指依据待发通道的优先级，从高到低依次发送该待发通道内的数据。

6.根据权利要求5所述测试数据流发送流量控制系统，其特征在于，控制部分包括类型区分单元、统计单元、帧间距G计算单元和帧间距调节单元，其中：

类型区分单元，用于区分不同类型的测试数据流；

统计单元，用于统计测试数据流数量、每条测试数据流的发送速率和每条测试数据流的帧长度；

帧间距G计算单元，用于以发送端设定的系统时钟频率和总线位宽为基础，根据下式(1)计算在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距G；

$G=\frac{\mathrm{FN}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_i}{(L_i+20)}}+12---\left(1\right)$

式中，G为在满足发送端最大吞吐量情况下各测试数据流发送时两两帧之间用字节表述的帧间距，单位为字节；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；n为测试数据流数量，单位为条；Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；Li为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

其中，采用下式(2)计算发送端系统最大吞吐量：

T＝F×N (2)

式中，T为发送端系统最大吞吐量，单位为bps；F为发送端设定的系统时钟频率，单位为MHz；N为发送端总线位宽，单位为位；

采用下式(3)计算第i条测试数据流的发送速率Vi：

V_i＝8f_i(L_i+12+8) (3)

式中，Vi为第i条测试数据流的发送速率，单位为bps；f_i为第i条测试数据流的帧速率，单位为fps；L_i为第i条测试数据流的帧长度，单位为字节；

帧间距调节单元，用于根据帧间距G向输出部分发出控制信号，以调整各测试数据流数据帧发送的时间间隙。

7.根据权利要求5所述测试数据流发送流量控制系统，其特征在于，输出部分包括控制开关和多路复用器，其中：

控制开关，接收到帧间距调节单元的控制信号后，采用轮询或优先级的方式读取待发通道的数据并向目标网络互连设备发送；所述轮询方式是指在发送时段内以顺序的方式查询各个待发通道，如果该待发通道内有数据则向目标网络互连设备发送，如果没有，则跳转到下一个待发通道直至查询到待发通道有数据为止；所述优先级方式是指依据待发通道的优先级，从高到低依次发送该待发通道内的数据；

多路复用器，用于将不同待发通道读取的数据汇聚到一个输出口，向目标网络互连设备发送。