CN105207847A - 一种以太网测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太网测试系统，应用于网络测试中，包括：第一转换单元连接以太网接口，用以将与待测试的以太网相关联的差分信号转换为单端信号；第二转换单元连接设备终端或测试设备，用以将单端信号还原为差分信号；射频通路连接于第一转换单元和第二转换单元之间，射频通路包括衰减通路和正常通路，衰减通路用以根据预设条件调节单端信号的衰减量，正常通路用以正常传输单端信号；切换单元分别连接第一转换单元、第二转换单元和射频通路，切换单元可操作的切换将第一转换单元和第二转换单元连接于衰减通路，或将第一转换单元和第二转换单元连接于正常通路；第一转换单元、第二转换单元及射频通路的数目与以太网相关联的差分信号数目相匹配。

Description

一种以太网测试系统

技术领域

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种以太网测试系统。

背景技术

虽然无线网络最近几年发展迅速，但是信号不稳容易掉线，而传统的有线以太网具有连接稳定、不易掉线的优点，因此，仍被广泛使用。从中心机房到住宅小区，以及大厦的不同楼层之间，都设置有线以太网络。交换机(Switch)与终端设备(Device)之间有时仍需要较长的网线(RJ45Cable)连接，有时为了评估长距离下的交换网络通信质量，也需要将很长的网线跨接在交换机和测试仪器(Instruments)之间进行评估。

当网线增长后通信距离也相应的增加，信号在传输线路上将产生一定的衰减，严重的衰减会影响到接收端的信号质量，甚至会导致系统无法正常通信。在没有中继情况下，双绞线以太网络点对点通信距离在100米以内，因此，以太网线缆的长度一般都不超过100米。在实际应用中，经常需要拖着几十米常的网线进行组网测试、性能测试等，由于网线太长，当网线缠绕在一起时，网络环境凌乱，且不便于测试。

发明内容

针对现有的有线以太网测试存在的上述问题，现提供一种旨在实现可模拟衰减变化下不同设备互联时的性能表现并降低了网络测试时布线长和减少了布线的复杂度的以太网测试系统。

具体技术方案如下：

一种以太网测试系统，应用于网络测试中，包括：

第一转换单元，连接以太网接口，用以将与待测试的以太网相关联的差分信号转换为单端信号；

第二转换单元，连接设备终端或测试设备，用以将所述单端信号还原为所述差分信号；

射频通路，连接于所述第一转换单元和所述第二转换单元之间，所述射频通路包括衰减通路和正常通路，所述衰减通路用以根据预设条件调节所述单端信号的衰减量，所述正常通路用以正常传输所述单端信号；

切换单元，分别连接所述第一转换单元、所述第二转换单元和所述射频通路，所述切换单元可操作的切换将所述第一转换单元和所述第二转换单元连接于所述衰减通路，或将所述第一转换单元和所述第二转换单元连接于正常通路；

所述第一转换单元、所述第二转换单元及所述射频通路的数目与以太网相关联的差分信号数目相匹配。

优选的，所述衰减通路包括一数字衰减器。

优选的，所述正常通路包括一射频线。

优选的，所述预设条件为：

当待测试以太网信号为10M以太网信号时，所述射频通路的衰减量在1dB至5dB之间；

当待测试以太网信号为100M以太网信号时，所述射频通路的衰减量在1dB至25dB之间；

当待测试以太网信号为1000M以太网信号时，所述射频通路的衰减量在1dB至28dB之间。

优选的，所述切换单元包括：

一第一射频开关，连接于所述第一转换单元和所述射频通路之间；

一第二射频开关，连接于所述第二转换单元和所述射频通路之间。

优选的，所述第一射频开关和所述第二射频开关均采用单刀双掷开关。

优选的，所述第一转换单元包括：

第一以太网接口电路，用以接收与以太网相关联的差分信号；

第一转换器，连接于所述第一以太网接口电路和所述第一射频开关之间，用以将与以太网相关联的差分信号转换为所述单端信号；

所述第一转换器的数目与以太网相关联的差分信号数目相匹配。

优选的，所述第一转换器采用平衡至非平衡转换器。

优选的，所述第二转换单元包括：

第二以太网接口电路，用以将与以太网相关联的差分信号输出；

第二转换器，连接于所述第二以太网接口电路和所述第二射频开关之间，用以将所述单端信号转换为与以太网相关联的差分信号；

所述第二转换器的数目与以太网相关联的差分信号数目相匹配。

优选的，所述第二转换器采用平衡至非平衡转换器。

上述技术方案的有益效果：

本技术方案中，采用射频通路可模拟测试时布线长度衰减变化下不同设备互联时的性能表现，并且可调节衰减变化，降低了网络测试时布线长，并减少了布线的复杂度。

附图说明

图1为本发明所述的以太网测试系统的一种实施例的整体框图；

图2为本发明衰减通路的一种实施例的电路图；

图3为本发明正常通路的一种实施例的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，一种以太网测试系统，应用于网络测试中，包括：

第一转换单元A，连接以太网接口，用以将与待测试的以太网相关联的差分信号转换为单端信号；

第二转换单元B，连接设备终端或测试设备，用以将单端还原为所述差分信号；

射频通路，连接于第一转换单元A和第二转换单元B之间，射频通路包括衰减通路和正常通路，衰减通路用以根据预设条件调节单端信号的衰减量，正常通路用以正常传输单端信号；

切换单元，分别连接第一转换单元A、第二转换单元B和射频通路，切换单元可操作的切换将第一转换单元A和第二转换单元B连接于衰减通路，或将第一转换单元A和第二转换单元B连接于正常通路；

第一转换单元A、第二转换单元B及射频通路的数目与以太网相关联的差分信号数目相匹配。

在本实施例中，采用射频通路可模拟验证网络布线长度以及衰减变化下不同设备互联时的性能表现，并且可调节衰减变化，降低了网络测试时布线长，并减少了布线的复杂度。仅需要少量的短网线、射频线(RFCable)即可完成以太网性能测量，为网络布线和以太网性能优化设计提供必要的参考依据。

在优选的实施例中，衰减通路包括一数字衰减器。

在本实施例中，所有的数字衰减器需要同步设置，即相同的工作频率下需要保持各路射频通路的数字衰减器的衰减量一致。在测试时为了避免衰减量过大导致出现测试异常，可将各数字衰减器的初始衰减值设置为1dB，然后逐渐增加衰减量。通过数字衰减器调节射频通路上的衰减损耗，不同频率下网线的衰减特性是不同的，通常频率越高，衰减越大。

在优选的实施例中，正常通路包括一射频线。

在优选的实施例中，预设条件为：

当待测试以太网信号为10M以太网信号时，射频通路的衰减量在1dB至5dB之间；

当待测试以太网信号为100M以太网信号时，射频通路的衰减量在1dB至25dB之间；

当待测试以太网信号为1000M以太网信号时，射频通路的衰减量在1dB至28dB之间。

在本实施例中，不同类型网线衰减量如下表：

网线类型	衰减(单位：dB/100m)(f：MHz)
		3类	<2.320*sqrt(f)+0.238*(f)
4类	<2.050*sqrt(f)+0.1*(f)
		5类	<1.9267*sqrt(f)+0.075*(f)

目前普遍采用的以太网电缆是5类线(CAT5)、超5类线(CAT5e)。常用的5类线工作频率与衰减量对应关系遵从上表中的衰减量计算公式，定义衰减量为s(单位：dB/100m)，工作频率为f(单位：MHz)，那么：s<1.9267*sqrt(f)+0.075*(f)。

本实施例中采用的网线主要是5类线(CAT5)和超5类线(CAT5e)，数字衰减模块可根据不同类型网线调节衰减量，具体调节过程如下：

以太网信号为10M以太网信号时：按照10MHz频率计算，最大衰减量s<1.9267*sqrt(10)+0.075*10＝6.84dB，考虑到数字衰减模块精度以及射频通路的损耗等，可调衰减量控制在5dB以内；

以太网信号为100M以太网信号时：按照100MHz频率计算，最大衰减量s<1.9267*sqrt(100)+0.075*100＝26.767dB，考虑到数字衰减模块精度以及射频通路的损耗等，可调衰减量控制在25dB以内；

以太网信号为1000M以太网信号时：按照125MHz频率计算，最大衰减量s<1.9267*sqrt(125)+0.075*125＝30.915dB，考虑到数字衰减模块精度以及射频通路的损耗等，可调衰减量控制在28dB以内。

在优选的实施例中，切换单元包括：

一第一射频开关，连接于第一转换单元A和射频通路之间；

一第二射频开关，连接于第二转换单元B和射频通路之间。

进一步地，第一射频开关和第二射频开关均可采用单刀双掷开关。

如图2所示，当所有单刀双掷开关Kmn(m＝1，2，3，4；n＝1，2)的端子1被选通后，形成射频通路，数字衰减器(ATT1～ATT4)对相应的单端信号进行衰减。

如图3所示，当所有射频开关Kmn(m＝1，2，3，4；n＝1，2)的端子2被选通后，形成正常通路，射频线处于导通状态。

射频通路用于测试网络线路上衰减变化情况下的以太网性能，按照以太网信号工作频率不同，分别对10M/100M/1000M信号下的衰减量控制设置；正常通路用于测试系统的连通性，当以太网端口之间串接以太网测试系统进行测试时，需要先检测端口之间的连通性，可以通过以太网端口链接状态进行连通性判断(譬如链接状态正常时网口指示灯正常点亮)，端口连接正常后才会继续测试。

因为10M以太网信号工作频率较低，所以百米网线在10M时的衰减也相对较小。在衰减量精度要求不高的情况下，正常通路同时也可以作为10M以太网信号射频通路，该种情况下衰减量无须进行调整(可调整范围太小)。

如图1所示本实施例中共有4个第一射频开关(K11、K21、K31、K41)和4个第二射频开关(K12、K22、K32、K42)。第一射频开关与第二射频开关一一对应，因此共有4对组合，即一对射频开关(K11、K12)、一对射频开关(K21、K22)、一对射频开关(K31、K32)、一对射频开关(K41、K42)，每对射频开关的端子按照端子序号依次连接，譬如形成衰减通路时第一射频开关K11的端子1与第二射频开关K12的端子1相连；形成正常通路时第一射频开关K11的端子2与第二射频开关K12的端子2相连。

在优选的实施例中，第一转换单元A包括：

第一以太网接口电路，用以接收与以太网相关联的差分信号；

第一转换器，连接于第一以太网接口电路和第一射频开关之间，用以将与以太网相关联的差分信号转换为单端信号；

第一转换器的数目与以太网相关联的差分信号数目相匹配。

在本实施例中，每一转换器的单端信号接口连接第一射频开关。如图1所示共有4个第一射频开关(K11、K21、K31、K41)。

在优选的实施例中，第二转换单元B包括：

第二以太网接口电路，用以将与以太网相关联的差分信号输出；

第二转换器，连接于第二以太网接口电路和第二射频开关之间，用以将单端信号转换为与以太网相关联的差分信号；

第二转换器的数目与以太网相关联的差分信号数目相匹配。

在本实施例中，每二转换器的单端信号接口连接第二射频开关。第一以太网接口电路和第一以太网接口电路均采用RJ45端口，每个RJ45端口的4对差分信号经4个第一转换器分别转换成单端信号后被依次连接至4个第一射频开关，通过数字衰减器对单端信号进行衰减后经4个第二射频开关及相应的4个第二转换器将单端信号转换为差分信号并发送至RJ45端口输出。

在进行测试时，以太网测试系统仅需通过短网线与测试设备(仪器)和以太网端口相连接，省去了几十米长的网络布线。

在优选的实施例中，第一转换器和第二转换器均采用平衡至非平衡转换器。

在本实施例中，平衡至非平衡转换器可称为巴伦(Balance-unbalance，BALUN)，如图1所示，第一转换器与第二转换器一一对应，因此共有4对转换器即8个巴伦。

采用巴伦的目的在于将差分信号转换为单端信号，同时100欧姆的差分阻抗将转换为50欧姆单端阻抗。如图1所示，以太网接口电路的RJ45-1接口的差分信号对TX+-、RX+-、TR3+-、TR4+-分别连接至相应的巴伦，这些巴伦的单端阻抗为50欧姆，然后通过射频传输线或同轴电缆分别连接至射频开关。

以太网测试系统可尽可能缩短射频线的长度，以减小射频端子之间的线缆损耗，射频开关的端子之间线缆衰减损耗控制在1dB以内，射频开关与巴伦之间的衰减损耗控制在0.5dB以内，再加上巴伦本身的插入损耗，射频开关本身的衰减可控制在3dB以内。

测试时需将以太网测试系统串接入测试系统中，在以太网测试系统的两端分别连上短网线，并连接至测试设备(仪器)和交换机端口；然后根据测试需要，适当调整网络线路上的衰减量；调整好线路衰减后，开启测试设备(仪器)和交换机，以测试验证不同衰减下的以太网性能；根据以太网线长度与衰减对应关系，获取不同网线长度下的以太网性能结果，为最终的网络布线和以太网性能优化设计提供必要的参考依据。

采用以太网测试系统进行测试操作的具体过程如下：

(1)将以太网测试系统串接入测试系统中，在测试装置的两端分别连上短网线，并连接至测试设备(仪器)和交换机端口；

(2)控制以太网测试系统中射频开关Kmn(m＝1，2，3，4；n＝1，2)的端子2被选通，进入校准测试模式，以形成正常通路。校准测试时需要关注端口链接状态，确保测试系统能正常连通(譬如端口链接状态正常时，以太网口指示灯正常点亮)；校准测试通过后，才继续下一步测试，否则，需要排查原因，继续校准测试；

(3)控制以太网测试系统中射频开关Kmn(m＝1，2，3，4；n＝1，2)的端子1被选通，进入系统测试模式，以形成射频通路。根据测试需要，适当调整可调数字衰减器(ATT1～4)的衰减量：

10M以太网测试时，数字衰减器ATT1～4可调衰减量控制在1～5dB以内；

100M以太网测试时，数字衰减器ATT1～4可调衰减量控制在1～25dB以内；

1000M以太网测试时，数字衰减器ATT1～4可调衰减量控制在1～28dB以内。

(4)调整好线路衰减后，开启测试设备(仪器)和交换机，测试验证不同衰减下的以太网性能。根据以太网线长度与衰减对应关系，获取不同网线长度下的以太网性能结果，为最终的网络布线和以太网性能优化设计提供必要的参考依据。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种以太网测试系统，应用于网络测试中，其特征在于，包括：

第一转换单元，连接以太网接口，用以将与待测试的以太网相关联的差分信号转换为单端信号；

第二转换单元，连接设备终端或测试设备，用以将所述单端信号还原为所述差分信号；

射频通路，连接于所述第一转换单元和所述第二转换单元之间，所述射频通路包括衰减通路和正常通路，所述衰减通路用以根据预设条件调节所述单端信号的衰减量，所述正常通路用以正常传输所述单端信号；

切换单元，分别连接所述第一转换单元、所述第二转换单元和所述射频通路，所述切换单元可操作的切换将所述第一转换单元和所述第二转换单元连接于所述衰减通路，或将所述第一转换单元和所述第二转换单元连接于正常通路；

所述第一转换单元、所述第二转换单元及所述射频通路的数目与以太网相关联的差分信号数目相匹配。

2.如权利要求1所述的以太网测试系统，其特征在于，所述衰减通路包括一数字衰减器。

3.如权利要求1所述的以太网测试系统，其特征在于，所述正常通路包括一射频线。

4.如权利要求1所述的以太网测试系统，其特征在于，所述预设条件为：

当待测试以太网信号为10M以太网信号时，所述射频通路的衰减量在1dB至5dB之间；

当待测试以太网信号为100M以太网信号时，所述射频通路的衰减量在1dB至25dB之间；

当待测试以太网信号为1000M以太网信号时，所述射频通路的衰减量在1dB至28dB之间。

5.如权利要求1所述的以太网测试系统，其特征在于，所述切换单元包括：

一第一射频开关，连接于所述第一转换单元和所述射频通路之间；

一第二射频开关，连接于所述第二转换单元和所述射频通路之间。

6.如权利要求5所述的以太网测试系统，其特征在于，所述第一射频开关和所述第二射频开关均采用单刀双掷开关。

7.如权利要求5所述的以太网测试系统，其特征在于，所述第一转换单元包括：

第一以太网接口电路，用以接收与以太网相关联的差分信号；

第一转换器，连接于所述第一以太网接口电路和所述第一射频开关之间，用以将与以太网相关联的差分信号转换为所述单端信号；

所述第一转换器的数目与以太网相关联的差分信号数目相匹配。

8.如权利要求7所述的以太网测试系统，其特征在于，所述第一转换器采用平衡至非平衡转换器。

9.如权利要求5所述的以太网测试系统，其特征在于，所述第二转换单元包括：

第二以太网接口电路，用以将与以太网相关联的差分信号输出；

第二转换器，连接于所述第二以太网接口电路和所述第二射频开关之间，用以将所述单端信号转换为与以太网相关联的差分信号；

所述第二转换器的数目与以太网相关联的差分信号数目相匹配。

10.如权利要求9所述的以太网测试系统，其特征在于，所述第二转换器采用平衡至非平衡转换器。