CN111147334A

CN111147334A - 一种网络测试仪

Info

Publication number: CN111147334A
Application number: CN201911422200.5A
Authority: CN
Inventors: 李占有
Original assignee: Beijing Teletest Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Teletest Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2039-12-31
Also published as: CN111147334B

Abstract

本申请实施例公开了一种网络测试仪，包括机箱结构、电源模块、系统主控模块、时钟模块、系统背板和业务板卡。电源模块、系统主控模块、时钟模块、系统背板和业务板卡固定在机箱结构中。电源模块、系统主控模块、时钟模块与系统背板的第一平面连接，业务板卡与系统背板的第二平面连接。其中，业务板卡包括CPU模块、FPGA模块，CPU模块与FPGA模块建立通信，一个FPGA模块包括一个FPGA器件和FPGA器件驱动的网络端口，CPU模块与FPGA模块是可拆装的。由于CPU模块与FPGA模块独立存在的模块，且FPGA模块以FPGA器件为粒度进行划分，可以简化升级或降级的操作，降低成本，可以灵活地满足客户多变的需求。

Description

一种网络测试仪

技术领域

本申请涉及网络测试技术领域，特别是涉及一种网络测试仪。

背景技术

网络测试仪是网络通信中的一种常用仪器，对用户呈现出若干个以太网网络端口。通过此网络端口与被测系统对接。用户通过软件界面的配置，使得网络测试仪产生网络流量或者发起协议交互发送到被测系统，被测系统的响应通过同一个网络端口或者另外的网络端口被测试仪表接收并分析，从而实现对被测系统进行测试。

业务板卡是网络测试仪的重要组成，主要通过业务板卡实现测试任务。目前的网络测试仪中，需要通过更换不同的业务板卡，来实现不同端口速率、不同性能规格的测试功能。

然而，网络测试仪的业务板卡更换较为困难，且成本高，网络测试仪的不灵活硬件架构难以满足客户多变的需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种网络测试仪，简化了升级或降级的操作，降低成本，可以灵活地满足客户多变的需求。

本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例提供了一种网络测试仪，所述网络测试仪包括机箱结构、电源模块、系统主控模块、时钟模块、系统背板和业务板卡：

所述电源模块、所述系统主控模块、所述时钟模块、所述系统背板和所述业务板卡固定在所述机箱结构中；

所述电源模块、所述系统主控模块、所述时钟模块与所述系统背板的第一平面连接，所述业务板卡与所述系统背板的第二平面连接；

所述业务板卡包括中央处理器CPU模块、现场可编程逻辑门阵列FPGA模块，所述CPU模块与所述FPGA模块建立通信，一个所述FPGA模块包括一个FPGA器件和所述FPGA器件驱动的网络端口，所述CPU模块与所述FPGA模块是可拆装的。

可选的，所述网络测试仪还包括通信互联模块，所述CPU模块与所述FPGA模块分别与所述通信互联模块连接，所述CPU模块通过所述通信互联模块与所述FPGA模块建立通信。

可选的，所述CPU模块与所述FPGA模块分别与所述通信互联模块通过接插的方式连接。

可选的，所述FPGA模块中还包括网络端口物理层，所述FPGA器件通过所述网络端口物理层驱动其对应的网络端口。

可选的，所述CPU模块与所述FPGA模块上具有在位标识，所述在位标识用于反映其所在模块的工作状态和配置信息。

可选的，所述业务板卡包括多种端口类型。

可选的，若所述业务板卡包括多个所述FPGA模块，每个所述FPGA模块中包括一个所述网络端口物理层，不同FPGA模块之间的网络端口物理层存在不同。

可选的，所述FPGA模块上具有模块类型标识，所述模块类型标识用于反映其所在FPGA模块所对应网络端口的网络端口类型和网络端口速率。

由上述技术方案可以看出，本申请实施例提供的网络测试仪包括机箱结构、电源模块、系统主控模块、时钟模块、系统背板和业务板卡。电源模块、系统主控模块、时钟模块、系统背板和业务板卡固定在机箱结构中。电源模块、系统主控模块、时钟模块与系统背板的第一平面连接，业务板卡与系统背板的第二平面连接。其中，业务板卡包括中央处理器CPU模块、现场可编程逻辑门阵列FPGA模块，CPU模块与FPGA模块建立通信，一个FPGA模块包括一个FPGA器件和FPGA器件驱动的网络端口，CPU模块与FPGA模块是可拆装的。由于CPU模块与FPGA模块独立存在的模块，且FPGA模块以FPGA器件为粒度进行划分，当需要对网络测试仪进行升级或者降级时例如增或减网络端口的数量，只需拆卸或者安装CPU模块或者FPGA模块即可，无需更换整个业务板卡，简化升级或降级的操作，降低成本，可以灵活地满足客户多变的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中一种网络测试仪的结构图；

图2为相关技术中一种网络测试仪的结构图；

图3为本申请实施例提供的一种网络测试仪的结构图；

图4为本申请实施例提供的一种网络测试仪的结构图；

图5为本申请实施例提供的一种网络测试仪的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

目前的业务板卡的实现，针对目标的网络端口数量和网络端口速率，将所需要的现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)芯片一次性焊装在业务板卡上，一个业务板卡，一旦生产出来，它的尺寸，它上面焊装的芯片就已经确定了，后续很难再更改。

然而，由于客户的需求非常多样，例如高端客户希望系统高性能、高端口密度而对价格不太敏感；中低端客户更加关注流量测试功能而对协议测试的需求较低；各种不同速率的网络设备并存，从100M到100G，甚至400G，中小规模的客户希望购买尽量少的硬件实现对多种速率的流量测试。这就导致客户对网络测试仪的业务单板存在较大可能的更改需求。

例如图1所示，图1示出了一种网络测试仪表的结构图，该图以包括一张业务板卡为例。图1中包括m个中央处理器(central processing unit，CPU)和n个FPGA芯片，每个FPGA芯片可以驱动3个网络端口，CPU、FPGA芯片和网络端口焊接在业务板卡上，作为一个整体，如图1中加粗黑色实线框所示。若n＝4，则图1示出的网络测试仪表可以驱动12个网络端口。如果客户只需要6个网络端口，那么厂商在生产的时候就只焊装1个CPU、2个FPGA芯片和6个网络端口即可，如图2所示。一旦后续客户想要升级到12个网络端口，他只能重新买一张6个网络端口的业务板卡与当前业务板卡结合使用，或者重新买一张12个网络端口的业务板卡更换当前业务板卡。

而对于网络测试仪来说，其各个网络端口的数据流和控制流是相互独立的，并非像交换机那样的网络端口之间数据的交换或者耦合关系。举例来说，一个支持4个100G网络端口的网络测试仪，理论上来说，去掉其中的3个，2个或者1个网络端口，不影响该网络测试仪剩余网络端口的使用和功能，这是流量层面的考虑；从协议层面的考虑，每个网络端口分得的CPU计算资源越多，协议仿真的性能越强，但是，不同的客户，对协议仿真的性能要求是不同的，另外，软件代码在不同的CPU上运行是同质的，也就是说，协议仿真的代码，在2个CPU上运行，和在一个CPU上运行，功能上没有任何差异，只是性能上的差别。

基于网络测试仪的特性，为了解决上述技术问题，本申请实施例将网络测试仪中的业务板卡以FPGA芯片和CPU为中心进行精细单元化分割，从而在不影响系统功能性能的基础上，将业务板卡以FPGA芯片和CPU为中心分割为独立的模块，实现更精细粒度的灵活配置能力，以在同一个硬件的基本架构下适应不同的客户需求。

接下来，将结合附图对本申请实施例提供的网络测试仪进行介绍。

参见图3，图3示出了一种网络测试仪的结构图，所述网络测试仪30包括机箱结构100、电源模块200、系统主控模块300、时钟模块400、系统背板500和业务板卡600。

所述电源模块200、所述系统主控模块300、所述时钟模块400、所述系统背板500和所述业务板卡600固定在所述机箱结构100中；

所述电源模块200、所述系统主控模块300、所述时钟模块400与所述系统背板500的第一平面连接，所述业务板卡600与所述系统背板500的第二平面连接；

所述业务板卡600包括中央处理器CPU模块601、现场可编程逻辑门阵列FPGA模块602，所述CPU模块601与所述FPGA模块602建立通信，一个所述FPGA模块602包括一个FPGA器件6021和所述FPGA器件6021驱动的网络端口6022，所述CPU模块601与所述FPGA模块602是可拆装的。其中，每个独立的模块例如CPU模块601或FPGA模块602参见图3中加粗黑色实线框所示。CPU模块601或FPGA模块602可以包括一个或多个，图3中以包括m个CPU模块601(CPU模块1、CPU模块2、……、CPU模块m)，n个FPGA模块602(FPGA1、FPGA2、……、FPGAm)为例进行介绍。

一个FPGA器件6021可以驱动一个或多个网络端口6022，若一个FPGA器件6021驱动多个网络端口6022，多个网络端口6022的端口类型可以相同，也可以不同。

需要说明的是，所述电源模块200、所述系统主控模块300、所述时钟模块400与所述系统背板500的第一平面可以通过插接的方式连接，所述业务板卡600与所述系统背板500的第二平面可以通过插接的方式连接，业务板卡600通过系统背板500通向电源模块200、系统主控模块300、时钟模块400等公共资源。网络测试仪中可以包括一个或多个业务板卡600，本实施例以一个业务板卡600为例进行介绍。

电源模块200用于对网络测试仪中其他模块进行供电，保证其他模块的正常工作。系统主控模块300可以控制业务板卡600中的CPU模块601和FPGA模块602执行测试任务，CPU模块601和FPGA模块602可以根据时钟模块400执行测试任务。

其中，CPU模块601主要用于实现协议仿真功能，以进行协议测试，另外，也要对FPGA模块602进行配置，例如配置流量类型、比例等，读取运行时信息，例如测试状态、测试结果等。FPGA模块602主要用于实现网络流量的生成和分析。

在一个网络测试仪中，CPU模块601的数量可能是一个或多个，为了在CPU模块601和FPGA模块602的不同数量组合下，都能实现CPU模块601和FPGA模块602之间的通信，参见图4所示，网络测试仪中还包括通信互联模块700，所述CPU模块601与所述FPGA模块602分别与所述通信互联模块700连接，所述CPU模块601通过所述通信互联模块700与所述FPGA模块602建立通信。

为了便于网络测试仪的升级或降级，所述CPU模块601与所述FPGA模块602分别与所述通信互联模块700通过接插的方式连接。这样，在根据不同客户的需要更改硬件配置时，只需要拔插CPU模块601和/或FPGA模块602，甚至可以在产品已经交付给客户后，通过现场的简单装配升级或降级原有的硬件配置，大大保护了客户的早期投资，降低成本，对生产厂家来说，也大大降低了备货的种类和难度。

可以理解的是，在本实施例中，不同应用场景下FPGA模块602中的FPGA器件6021驱动其对应的网络端口6022的方式可以不同。在一些场景下FPGA器件6011可以直接驱动其对应的网络端口6022，而在一些场景中，参见图4所示，FPGA模块602中还包括网络端口物理层(Physical，PHY)6023，所述FPGA器件6021通过所述网络端口物理层6023驱动其对应的网络端口6022。其中，网络端口6022的端口速率可以与FPGA器件6011的速度和容量有关，还可以与PHY 6023有关。

需要说明的是，为了支撑这种更大的灵活度，网络测试仪中增加了一些独特的部件，由于网络测试仪中的CPU模块601和FPGA模块602都是可以灵活配置的，如图3所示，为了使同一套软件能适应各种不同的硬件配置，以及CPU模块601知晓FPGA模块602是否在位以及其配置，或FPGA模块602知晓CPU模块601是否在位以及其配置，可以在各CPU模块601和FPGA模块602上增加在位标识，在位标识用于反映其所在模块的工作状态和配置信息，参见图5所示。

由于面向FPGA器件6021实现了最小粒度的模块化，单个业务板卡600甚至可以包括多种端口类型，实现混合不同的端口类型的测试。对于一个业务板卡600，可以通过更换其上的FPGA模块602，实现不同端口类型的重新组合。

若所述业务板卡600包括多个所述FPGA模块602，每个所述FPGA模块602中包括一个所述网络端口物理层6023，不同FPGA模块602之间的网络端口物理层6023存在不同。

例如，在图4中，第三个PHY 6023(PHY B)和第四个PHY 6023(PHY C)是不同于第一个和第二个PHY 6023(第一个和第二个PHY 6023是PHY A)的，也就是实现了不同的端口速率。相应的，为了支持这种情况，在FPGA模块602中增加了模块类型标志，参见图5所示，模块类型标识用于反映其所在FPGA模块602所对应网络端口6022的端口类型和端口速率。

基于上述网络测试仪表中业务板卡600的模块化特性，生产厂家可以根据客户订单需要的配置，装配合适的CPU模块601和FPGA模块602，得到客户需要的网络测试仪表。在网络测试仪启动后，系统主控模块300对应的软件读取CPU模块601和FPGA模块602的在位标识，以及FPGA模块602的模块类型，得知各模块的配置情况(包括配置信息、工作状态、端口类型、端口速率等)，从而根据当前各模块的配置情况执行测试任务。

如果客户要对网络测试仪进行升级或者降级(例如增将端口数量、改变端口速率等)，只需取下业务板卡600，拆卸或者安装CPU模块601或者FPGA模块602即可，从而利用升级或降级后的网络测试仪进行测试任务。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质可以是下述介质中的至少一种：只读存储器(英文：read-only memory，缩写：ROM)、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种网络测试仪，其特征在于，所述网络测试仪包括机箱结构、电源模块、系统主控模块、时钟模块、系统背板和业务板卡：

2.根据权利要求1所述的网络测试仪，其特征在于，所述网络测试仪还包括通信互联模块，所述CPU模块与所述FPGA模块分别与所述通信互联模块连接，所述CPU模块通过所述通信互联模块与所述FPGA模块建立通信。

3.根据权利要求2所述的网络测试仪，其特征在于，所述CPU模块与所述FPGA模块分别与所述通信互联模块通过接插的方式连接。

4.根据权利要求1所述的网络测试仪，其特征在于，所述FPGA模块中还包括网络端口物理层，所述FPGA器件通过所述网络端口物理层驱动其对应的网络端口。

5.根据权利要求1-4任一项所述的网络测试仪，其特征在于，所述CPU模块与所述FPGA模块上具有在位标识，所述在位标识用于反映其所在模块的工作状态和配置信息。

6.根据权利要求1-4任一项所述的网络测试仪，其特征在于，所述业务板卡包括多种端口类型。

7.根据权利要求4所述的网络测试仪，其特征在于，若所述业务板卡包括多个所述FPGA模块，每个所述FPGA模块中包括一个所述网络端口物理层，不同FPGA模块之间的网络端口物理层存在不同。

8.根据权利要求7所述的网络测试仪，其特征在于，所述FPGA模块上具有模块类型标识，所述模块类型标识用于反映其所在FPGA模块所对应网络端口的网络端口类型和网络端口速率。