CN111614513B - 一种基于ppp协议仿真的e1通道测试系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于PPP协议仿真的E1通道测试系统及其方法。该测试系统包括：第一E1接口模块、第一AD模块、FPGA模块、第二AD模块、第二E1接口模块、继电器模块和CPU模块；所述第一E1接口模块和所述第二E1接口模块均用于接入E1线路；所述第一AD模块和所述第二AD模块均用于将E1线路传输的模拟信号转换为数字信号，并提取E1线路的时钟同步信号；所述FPGA模块包括用于提供PPP接口的第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统；所述继电器模块用于根据FPGA模块的控制指令控制所述第一E1接口模块和所述第二E1接口模块的地线的连通状态；所述CPU模块用于配置所述第一AD模块、所述第二AD模块和所述FPGA模块，以及向所述FPGA模块发送ICMP测试指令并获取测试结果。

Description

一种基于PPP协议仿真的E1通道测试系统及其方法
技术领域
本发明涉及E1通道测试技术领域，尤其涉及一种基于PPP协议仿真的E1通道测试系统及其方法。
背景技术
目前，E1通道故障测试方法有三种：1）使用打环线将E1通道环回，在路由器等终端设备上观察信号状态；例如，“胡京.信号设备中E1广域网通道连通判断和故障处理[J].电气化铁道.2016(6):46-48”； 2）使用误码仪发送物理层PRBS码流判断通道故障；3）在路由器上使用测试命令发送ICMP数据包进行故障诊断；上述三种测试方法分别存在以下问题：1）使用打环线时物理通道为断开状态，数据传输很少，因此该方法只能检查物理特性，参考意义不是很大。2）误码仪发送的PRBS码流测量范围有限，只能测量部分通道。3）使用ICMP数据包需要保证路由器没有问题，但通道故障又往往是这些传输设备导致，并且在故障排查过程中可能需要重启路由器或者更换板卡，不利于快速维修的应用场景。
发明内容
针对现有E1通道测试方法中存在的测量范围有限、不利于快速维修的问题，本发明提供一种基于PPP协议仿真的E1通道测试系统及其方法。
本发明提供的一种基于PPP协议仿真的E1通道测试系统，包括：第一E1接口模块、第一AD模块、FPGA模块、第二AD模块、第二E1接口模块、继电器模块和CPU模块；
所述第一E1接口模块和所述第二E1接口模块均用于接入E1线路；
所述第一AD模块和所述第二AD模块均用于将E1线路传输的模拟信号转换为数字信号，并提取E1线路的时钟同步信号；
所述FPGA模块包括用于提供PPP接口的第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统；
所述继电器模块用于根据FPGA模块的控制指令控制所述第一E1接口模块和所述第二E1接口模块的地线的连通状态；
所述CPU模块用于配置所述第一AD模块、所述第二AD模块和所述FPGA模块，以及向所述FPGA模块发送ICMP测试指令并获取测试结果。
本发明提供的基于上述的E1通道测试系统的测试方法，包括：
步骤1：断开第一路由器和第二路由器之间的待测E1通道；
步骤2：将第一路由器侧的E1线路接入第一E1接口模块，将第二路由器侧的E1线路接入第二E1接口模块；
步骤3：启动第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统进行PPP接口仿真，并获取第一路由器和第二路由器的物理接口状态和PPP链路层协议状态，若所述物理接口状态和所述PPP链路层协议状态均为up状态，则执行步骤4；
步骤4：利用第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统分别获取对端路由器的IP地址，根据对端路由器的IP地址配置本端路由器的IP地址；
步骤5：利用CPU模块向第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统发送ICMP测试指令，第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统接收到测试指令后发送ICMP请求数据包；
步骤6：根据第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统接收到的ICMP返回数据包的数量统计待测E1通道的线路质量。
进一步地，所述PPP接口仿真包括PPP协商过程和PPP保持过程。
进一步地，所述PPP协商过程包括：
步骤3.1：发送LCP_CONF请求，若收到应答则进行步骤3.2，否则继续执行步骤3.1；
步骤3.2：发送NCP请求，若NCP协商成功则进行步骤3.3，否则执行步骤3.1；
步骤3.3：发送LCP_ECHO请求，若收到应答则表示连接建立成功，否则执行步骤3.1。
进一步地，所述PPP保持过程包括：
步骤3.4：连接建立成功后，每隔预设时长发送一次LCP_ECHO请求。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种基于PPP协议仿真的E1通道测试系统及其方法，无需改变既有网络电气环境，而是通过设计一种测试系统作为第三方，将该测试系统接入待测E1通道线路中，接入简单方便，提高了网络维护效率；相对于采用PRBS码流（由于路由器不能识别该类型数据流，因此必须把通道断开，将物理线缆环回）进行E1通道测量，本发明所采用的数据流是路由器可以识别的，不需要环回物理通道，且可以发现由于路由器导致的通道故障，扩大了测量范围；并且，通过利用该测试系统对PPP接口功能进行仿真，不再局限于对物理特性的检查，可以综合检测物理层、链路层、网络层故障。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于PPP协议仿真的E1通道测试系统的结构示意图；
图2为现有技术中的被测E1通道的连接方式示意图；
图3为本发明实施例提供的基于PPP协议仿真的E1通道测试系统接入被测E1通道的连接方式示意图；
图4为本发明实施例提供的PPP协商过程的示意图；
图5为本发明实施例提供的PPP保持过程的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种基于PPP协议仿真的E1通道测试系统，包括：第一E1接口模块、第一AD模块、FPGA模块、第二AD模块、第二E1接口模块、继电器模块和CPU模块；
所述第一E1接口模块和所述第二E1接口模块均用于接入E1线路，提供75欧姆/120欧姆阻抗平衡；
所述第一AD模块和所述第二AD模块均用于将E1线路传输的模拟信号转换为数字信号，并提取E1线路的时钟同步信号；
所述FPGA模块包括用于提供PPP接口的第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统；
所述继电器模块用于根据FPGA模块的控制指令控制所述第一E1接口模块和所述第二E1接口模块的地线的连通状态；
所述CPU模块用于配置所述第一AD模块、所述第二AD模块和所述FPGA模块，以及向所述FPGA模块发送ICMP测试指令并获取测试结果。
对应地上述测试系统，结合图2至图5所示，本发明实施例还提供一种基于PPP协议仿真的E1通道测试方法，该方法包括：
S101：断开第一路由器和第二路由器之间的待测E1通道；
S102：将第一路由器侧的E1线路接入第一E1接口模块，将第二路由器侧的E1线路接入第二E1接口模块；
S103：启动第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统进行PPP接口仿真，并获取第一路由器和第二路由器的物理接口状态和PPP链路层协议状态，若所述物理接口状态和所述PPP链路层协议状态均为up状态，则执行步骤S104；
具体地，所述PPP接口仿真包括PPP协商过程和PPP保持过程。
如图4所示，所述PPP协商过程包括：
S1031：第一PPP仿真子系统或第二PPP仿真子系统向对端的路由器发送LCP_CONF请求，然后检测是否接收到来自对端路由器的应答，若收到应答则进行步骤S1032，否则继续执行步骤S1031；
S1032：第一PPP仿真子系统或第二PPP仿真子系统向对端的路由器发送NCP请求，若NCP协商成功则进行步骤S1033，否则执行步骤S1031；
S1033：第一PPP仿真子系统或第二PPP仿真子系统向对端的路由器发送LCP_ECHO请求，然后检测是否接收到来自对端路由器的应答，若收到应答则表示连接建立成功，否则执行步骤S1031。
如图5所示，所述PPP保持过程包括：
S1034：连接建立成功后，每隔预设时长（例如每隔10秒）发送一次LCP_ECHO请求。
具体地，若连续发送多次（例如5次）LCP_ECHO请求后，均未接收到LCP_ECHO应答，则表示链路断开。
S104：利用第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统分别获取对端路由器的IP地址，根据对端路由器的IP地址配置本端路由器的IP地址；
S105：利用CPU模块向第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统发送ICMP测试指令，第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统接收到测试指令后向对端的路由器发送ICMP请求数据包；
S106：第一PPP仿真子系统或第二PPP仿真子系统接收来自对端路由器发送的ICMP返回数据包，根据第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统接收到的ICMP返回数据包的数量统计待测E1通道的线路质量。
具体地，ICMP请求如果被对端路由器收到，按照ICMP协议规定对端路由器需要回复应答，第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统如果接收不到对端路由器的应答，则证明通道故障或者路由器故障。
由于在PPP接口中，ICMP数据包包含在PPP帧内部，所以在接收时再加入PPP协议的CRC16校验，可以区分出通道故障或者路由器故障。
本发明实施例中的测试方法无需改变既有网络电气环境，而是通过设计一种测试系统作为第三方，将该测试系统接入待测E1通道线路中，接入简单方便，提高了网络维护效率；并且，通过利用该测试系统对PPP接口功能进行仿真，可以综合物理层、链路层、网络层故障。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种基于PPP协议仿真的E1通道测试系统，其特征在于，包括：第一E1接口模块、第一AD模块、FPGA模块、第二AD模块、第二E1接口模块、继电器模块和CPU模块；
所述第一E1接口模块和所述第二E1接口模块分别用于接入待测E1线路的两端；待测E1线路的两端还分别连接有既有的第一路由器和第二路由器；
所述第一AD模块和所述第二AD模块均用于将E1线路传输的模拟信号转换为数字信号，并提取E1线路的时钟同步信号；
所述FPGA模块包括用于提供PPP接口的第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统，进而启动第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统进行PPP接口仿真，并获取第一路由器和第二路由器的物理接口状态和PPP链路层协议状态；以及在所述物理接口状态和所述PPP链路层协议状态均为up状态时，利用第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统分别获取对端路由器的IP地址，根据对端路由器的IP地址配置本端路由器的IP地址；
所述继电器模块用于根据FPGA模块的控制指令控制所述第一E1接口模块和所述第二E1接口模块的地线的连通状态；
所述CPU模块用于配置所述第一AD模块、所述第二AD模块和所述FPGA模块，以及向所述FPGA模块发送ICMP测试指令并获取测试结果。
2.基于权利要求1所述的E1通道测试系统的测试方法，其特征在于，包括：
步骤1：断开第一路由器和第二路由器之间的待测E1通道；
步骤2：将第一路由器侧的E1线路接入第一E1接口模块，将第二路由器侧的E1线路接入第二E1接口模块；
步骤3：启动第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统进行PPP接口仿真，并获取第一路由器和第二路由器的物理接口状态和PPP链路层协议状态，若所述物理接口状态和所述PPP链路层协议状态均为up状态，则执行步骤4；
步骤4：利用第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统分别获取对端路由器的IP地址，根据对端路由器的IP地址配置本端路由器的IP地址；
步骤5：利用CPU模块向第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统发送ICMP测试指令，第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统接收到测试指令后发送ICMP请求数据包；
步骤6：根据第一PPP仿真子系统和第二PPP仿真子系统接收到的ICMP返回数据包的数量统计待测E1通道的线路质量。
3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于， 所述PPP接口仿真包括PPP协商过程和PPP保持过程。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述PPP协商过程包括：
步骤3.1：发送LCP_CONF请求，若收到应答则进行步骤3.2，否则继续执行步骤3.1；
步骤3.2：发送NCP请求，若NCP协商成功则进行步骤3.3，否则执行步骤3.1；
步骤3.3：发送LCP_ECHO请求，若收到应答则表示连接建立成功，否则执行步骤3.1。
5.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述PPP保持过程包括：
步骤3.4：连接建立成功后，每隔预设时长发送一次LCP_ECHO请求。
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