CN106027333A - 一种工业传感网中实现吞吐量解析和误码率测试的模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工业传感网中实现吞吐量解析和误码率测试的模块，主要由主控机模块和智能远端两部分组成，主控机模块主要包括三部分：智能远端的控制帧发生模块、全线速通用测试帧产生模块和接收测试帧解析模块；智能远端的控制帧发生模块控制智能远端的工作状态，启动远端智能吞吐量解析和误码率的下行测试，请求远端发回统计结果和发送其他智能端的数据统计结果包括吞吐量和误码率；其数据帧格式根据工业传感网中不同的设备进行统一的封装。本发明科学客观地完成传感网中误码率的测量，并且采用硬件线速产生测试帧的设计方法保证了吞吐量测试的准确性，实用性较强，测试效率较高。

Description

一种工业传感网中实现吞吐量解析和误码率测试的模块
技术领域
本发明涉及工业传感网监测技术领域，特别是一种工业传感网中实现吞吐量解析和误码率测试的模块。
背景技术
目前，在工业生产中，需要对产品的性能、生产线的环境和生产过程中周围生产设备的运行状态等信息进行监测，而工业传感网络是根据企业的需求，把分布在不同生产线的，不同类型的智能仪表和传感器设备，通过有线或无线网络，把所有的传感器设备和智能仪表进行连接，形成可以与各个传感器设备和智能仪表进行通信的网络。工业传感网络主要分为两部分，数据采集系统和监测显示系统。数据采集系统是通过用户设置的数据采集间隔，按照通信协议，周期性的与智能仪表进行通信，获取监测数据。监测显示系统是把获取的智能仪表信息在前端通过数据列表和曲线等形式进行显示，满足用户的需求。在传感器设备和智能仪表并入工业传感网络后，需要对工业传感网的通信状况进行监测和调试，由于目前没有相应的调试工具，中间环节较多，出现的问题多种多样，所以调试过程比较困难，周期较长。并且针对工业控制网络流量特性的研究很少，而且大部分对工业控制网络的研究仅采用网络仿真来获取流量数据进行分析，这使得结论和实际结果之间可能存在严重偏差。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种工业传感网中实现吞吐量解析和误码率测试的模块，用于工业传感网中吞吐量解析以及误码率的测试。
本发明采用的技术方案是，一种工业传感网中实现吞吐量解析和误码率测试的模块，其特征在于：它主要由主控机模块和智能远端两部分组成，主控机模块主要包括三部分：智能远端的控制帧发生模块、全线速通用测试帧产生模块和接收测试帧解析模块。
所述的智能远端的控制帧发生模块控制智能远端的工作状态，启动远端智能吞吐量解析和误码率的下行测试，请求远端发回统计结果和发送其他智能端的数据统计结果包括吞吐量和误码率；其数据帧格式根据工业传感网中不同的设备进行统一的封装，在帧数据指定长度位置加入控制帧标志68H。
所述的全线速通用测试帧产生模块是根据测试需要，生成不同网络线速的测试数据，最高可以达到全线速。其数据帧格式为智能设备定义的帧，帧头和帧数据内容可以根据要求进行设置，主机侧根据实际测试要求，按照折半搜索的方法进行网络数据吞吐量的测试，直到在设定的测试周期内数据帧未丢失为止。线速发生的关键点在于设计帧之间的间隔。
所述的数据帧格式针对工业传感网中不同类型的智能仪表开发不同的数据解析驱动，每一个数据驱动按照组件化进行设计封装，所有数据驱动都采用统一的命名格式和接口设计。开发的数据解析驱动，需要在数据解析驱动库中进行注册，数据发送过程中，根据智能仪表类型调用相应的驱动程序，按照通信协议格式发送相应的数据序列。
所述的接收测试帧解析模块通过识别测试帧标志68H来进行接收环回帧的个数统计，然后通过与在该时间段内的发生测试帧进行帧数比较，进而实现对当前吞吐量测试的判定。
所述的接收测试帧解析模块通过与设定的标准的帧数据进行比较，累计误码数量，如此一直循环，当通用测试帧产生模块的发送器发送的码数达到预定数量后，控制帧发生模块立即停止发送器的发送，读取接收所有数据，进行比较，完成误码率的计算。
所述的智能远端从机模块除了需要实现线速网络数据发生外，主要实现的功能是解析测试帧内的测试数据，识别吞吐量测试帧，统计上行吞吐量测试帧，并将统计结果根据要求回传到主控机端，根据主控机端指令形成下行的吞吐量测试帧。
所述的工业传感网中实现吞吐量解析和误码率测试的模块，采用软硬件结合的方式实现测试帧不同线速的生成，即采用软件的方法生成整个测试帧，然后启动硬件成帧发生器，根据设定的时间参数，FPGA按照设计的电路读取软件放置于DPRAM中的通用测试帧，将数据帧打上时间信息数据帧序号后通过接口电路发送出去，网络线速的控制根据接口实际适配结果而定。
本发明的有益效果是：本发明解决了工业传感网中吞吐量的解析和误码率测试的问题，通过有限时长的测试得到发生比特误码的概率估计，科学客观地完成传感网中误码率的测量，并且采用硬件线速产生测试帧的设计方法保证了吞吐量测试的准确性，实用性较强，测试效率较高。
附图说明
图1 为本发明测试模块的系统框图。
在图中，1、主控机模块 2、智能远端 11、控制帧发生模块 12、测试帧产生模块13、接收测试帧解析模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示，一种工业传感网中实现吞吐量解析和误码率测试的模块，提供了传感网中误码率的测量以及网络中吞吐量的解析，此系统主要由主控机模块1和智能远端2两部分组成。主控机模块1主要包括三部分：智能远端的控制帧发生模块11、全线速通用测试帧产生模块12、接收测试帧解析模块13。
所述的智能远端的控制帧发生模块11控制智能远端2的工作状态，启动远端智能吞吐量解析和误码率的下行测试，请求远端发回统计结果和发送其他智能端的数据统计结果包括吞吐量和误码率；其数据帧格式根据工业传感网中不同的设备进行统一的封装，在帧数据指定长度位置加入控制帧标志68H；
所述的全线速通用测试帧产生模块12根据测试需要，生成不同网络线速的测试数据，最高可以达到全线速；其数据帧格式为智能设备定义的帧，帧头和帧数据内容可以根据要求进行设置，主机侧根据实际测试要求，按照折半搜索的方法进行网络数据吞吐量的测试，直到在设定的测试周期内数据帧未丢失为止；
所述的接收测试帧解析模块13通过识别测试帧标志68H来进行接收环回帧的个数统计，然后通过与在该时间段内的发生测试帧进行帧数比较，进而实现对当前吞吐量测试的判定；接收测试帧解析模块通过与设定的标准的帧数据进行比较，累计误码数量，如此一直循环，完成误码率的计算；
所述的智能远端2从机模块，主要功能是解析测试帧内的测试数据，识别吞吐量测试帧，统计上行吞吐量测试帧，并将统计结果根据要求回传到主控机端，根据主控机端指令形成下行的吞吐量测试帧。
主控机工作流程如下：
1) 判断远端智能设备是否在同一工业传感子网内，是则直接发送测试启动帧，启动远端智能设备进入智能测试状态；否则先通过发送地址查询帧发现网关地址，然后发送透网测试启动帧，启动处于另一子网的远端智能设备进入智能测试状态。
2) 发送通路验证测试帧，以进行网络通路验证。
3) 按需求可分别进行上下行吞吐量及双向吞吐量测试。
上行吞吐量测试如下：
1) 结合硬件设计，在不同测试周期内以不同线速发送吞吐量测试帧，进行网络各种性能测试。
2) 一个测试周期完成，发送停止测试帧，让智能设备退出吞吐量数据帧测试状态。
3) 发送上行测试参数请求帧，请求智能端回传上行统计数据。
4) 解析智能端回传数据，计算数据帧有无丢失。如有丢失，返回步骤1)，降速测试。如无数据帧丢失，比较是否逼近步进线速，如果未逼近步进线速，则提高测试发生线速，直至无数据帧丢失，同时满足步进线速。此时为实际上行吞吐量测试。
下行吞吐量测试如下：
1) 开始一个测试周期，统计下行测试帧数量。
2) 一个测试周期完成，发送下行测试参数请求帧，请求智能端回传下行发送数据帧数量。
3) 解析智能端回传数据，计算数据帧有无丢失。如有丢失，发送测试控制帧给智能端，请求降速测试，返回步骤1) 。如无数据帧丢失，比较是否逼近步进线速，如果未逼近步进线速，则发送测试控制帧给智能端，请求提高测试发生线速，返回步骤1)，直至无数据帧丢失，同时满足步进线速。此时为实际下行吞吐量测试。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (3)

1.一种工业传感网中实现吞吐量解析和误码率测试的模块，其特征在于：主要由主控机模块和智能远端两部分组成；主控机模块主要包括三部分：智能远端的控制帧发生模块、全线速通用测试帧产生模块、接收测试帧解析模块；
所述的智能远端的控制帧发生模块控制智能远端的工作状态，启动远端智能吞吐量解析和误码率的下行测试，请求远端发回统计结果和发送其他智能端的数据统计结果包括吞吐量和误码率；其数据帧格式根据工业传感网中不同的设备进行统一的封装，在帧数据指定长度位置加入控制帧标志68H；
所述的全线速通用测试帧产生模块根据测试需要，生成不同网络线速的测试数据，最高可以达到全线速；其数据帧格式为智能设备定义的帧，帧头和帧数据内容可以根据要求进行设置，主机侧根据实际测试要求，按照折半搜索的方法进行网络数据吞吐量的测试，直到在设定的测试周期内数据帧未丢失为止；
所述的接收测试帧解析模块通过识别测试帧标志68H来进行接收环回帧的个数统计，然后通过与在该时间段内的发生测试帧进行帧数比较，进而实现对当前吞吐量测试的判定；接收测试帧解析模块通过与设定的标准的帧数据进行比较，累计误码数量，如此一直循环，完成误码率的计算；
所述的智能远端从机模块，主要功能是解析测试帧内的测试数据，识别吞吐量测试帧，统计上行吞吐量测试帧，并将统计结果根据要求回传到主控机端，根据主控机端指令形成下行的吞吐量测试帧。
2.根据权利要求1所述的一种工业传感网中实现吞吐量解析和误码率测试的模块，其特征在于：采用软硬件结合的方式实现测试帧不同线速的生成，即采用软件的方法生成整个测试帧，然后启动硬件成帧发生器，根据设定的时间参数，将数据帧打上时间信息数据帧序号后通过接口电路发送出去。
3.根据权利要求1所述的一种工业传感网中实现吞吐量解析和误码率测试的模块，其特征在于：所述的数据帧格式针对工业传感网中不同类型的智能仪表开发不同的数据解析驱动，每一个数据驱动按照组件化进行设计封装，所有数据驱动都采用统一的命名格式和接口设计。
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