CN116346694A - 一种时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置及方法，可以在不对低速测试仪进行改装的前提下，将低速测试仪和带宽扩展转接器连接，再连接高速被测设备进行测试。转接器可以保证速率转换过程中产生的时延固定，或对发送流量进行带宽扩展后对接收流量带宽进行恢复，以此满足高速被测设备的测试需求。本发明根据是否需要带宽扩展、是否需要保证时延和是否需要流量调度将所有网络测试场景分为三类，转接器在不同的测试场景中采用不同的流量处理策略，保证流量在经过速率转换后依然能够展现关键流量特性，从而可以直接通过低速测试仪的统计参数对测试结果进行分析，无需转接器提供额外统计信息，简化了转接器的系统复杂度和使用难度。

Description

一种时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置和方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置和方法。

背景技术

在传统的二三层网络测试仪中，网络测试仪(Tester)通常使用发送大带宽流量的方式测试被测设备(Device Under Test-DUT)的转发和调度性能，这意味着网络测试仪通常只能测试端口速率与测试仪相同或者端口速率小于测试仪的被测设备。同时，由于高速率网络测试仪系统复杂度更高，设计难度更大，导致网络测试仪厂商设计新网络协议的测试方案和产品时，低速率设备的开发进度更快，上市时间更早。在高速率测试仪上市后，其价格通常也比低速率设备高很多，这很大程度上增加了网络设备的开发时间和成本。

对于TSN(Time Sensitive Network，时间敏感网络)而言，高速率TSN设备的测试需求同样迫切。对于有些网络协议的测试，低速率测试仪只需通过简单的端口速率转换后连接至被测设备即可满足测试需求。然而在时间敏感网络协议簇中，有些协议的测试对测试帧的转发时延非常敏感，例如在对IEEE802.1Qbv协议中定义的时间门控机制的测试中，需要通过接收时间确定被测设备输出端口的开门时间，若速率转换器的额外时延较大或无法确定，则测试无法正常进行；有些协议需要向被测设备发送大带宽流量来测试被测设备的带宽预留功能，因此，简单的端口速率转换无法满足时间敏感网络的测试需求。为此，亟需研究实现一种新的，能够协助低速率网络测试仪测试高速率时间敏感网络设备的转接装置，解决随着时间敏感网络技术的发展和成熟日益突出的高速率测试问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置和方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置包括：具备高速端口和低速端口的转换器；所述转换器通过低速端口与低速测试仪相连，通过高速端口与高速被测设备相连；

所述测试仪通过低速端口发送测试帧给所述转接器，所述转接器根据配置对流量进行不同控制模式的带宽扩展和时延控制，从而使得所述测试帧经过转换器的速率转换后，通过高速端口进入被测设备完成对所述被测设备的测试。被测设备转发测试帧返回转接器后，所述转接器再根据配置对测试帧进行不同策略的采样，最后将能够表现被测设备转发流量特性的测试帧通过低速端口发送回测试仪，最后在测试仪内计算分析后展现测试结果。

本发明的有益效果：

针对使用低速率TSN测试仪测试高速率被测设备的需求，本发明提出了一种时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置及方法，可以在不对低速测试仪进行改装的前提下，将低速测试仪和带宽扩展转接器连接，再连接高速被测设备进行测试。转接器可以保证速率转换过程中产生的时延固定，或对发送流量进行带宽扩展后对接收流量带宽进行恢复，以此满足高速被测设备的测试需求。本发明根据是否需要带宽扩展、是否需要保证时延和是否需要流量调度将所有网络测试场景分为三类，转接器会在不同的测试场景中采用不同的流量处理策略，保证流量在经过速率转换后依然能够展现关键流量特性，从而可以直接通过低速测试仪的统计参数对测试结果进行分析，无需转接器提供额外统计信息，简化了转接器的系统复杂度和使用难度。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明提供的一种时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置的示意图；

图2是本发明提供的转接器功能模块图；

图3是本发明提供的需求一发送端示意图；

图4是本发明提供的需求一接收端示意图；

图5是本发明提供的需求二发送端示意图；

图6是本发明提供的需求二接收端示意图；

图7是本发明提供的需求三发送端示意图；

图8是本发明提供的需求三接收端示意图；

图9是本发明提供的Qav突发整流测试原理示意图；

图10是本发明提供的Qbv门控基本功能测试原理示意图；

图11a是本发明提供的Qbv开门时间测试示意图；

图11b是本发明提供的Qbv开门时间测试示意图；

图12a是本发明提供的转接器发送端系统框图；

图12b是本发明提供的转接器接收端系统框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

参考图1，本发明提供了一种时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置包括：具备高速端口和低速端口的转换器；所述转换器通过低速端口与测试仪相连，通过高速端口与被测设备相连。

所述转接器通过低速端口接收测试仪发送的测试帧，之后根据配置对流量进行不同控制模式的带宽扩展和时延控制，最后将测试帧通过所述高速端口发给被测设备。所述转接器接收被测设备转发的测试帧，再根据配置对测试帧进行不同策略的采样，最后将能够展现被测设备发出流量特性的测试帧通过低速端口发送回测试仪，最后在测试仪内计算分析后展现测试结果。

实施例二

为了能够在不同策略下进行带宽转换的同时保证测试帧的时延或者调度方式，本发明所提测试系统功能模块组成如附图2所示：

本发明的转换器包括：测试模式配置单元、低速端口测试单元、高速端口测试单元、发送端队列与计数存储单元、发送端测试帧时延控制与调度单元、接收端测试帧时延控制与采样单元以及接收端队列与存储单元；

所述测试模式配置单元用于配置带宽转换策略；例如是否需要进行带宽扩展，是否需要保证测试测试帧的时延，是否需要进行流量调度等。

所述低速端口测试单元为连接测试仪的接口，所述高速端口测试单元为被测设备的接口，低速和高速端口数量相同，且一一对应，每个端口都可以作为发送或者接收端口使用；

所述发送端队列与计数存储单元负责按照配置信息存储测试仪发来的测试帧；其中，根据配置信息不同，队列的数量、长度和存储方式也不同；

所述发送端测试帧时延控制与调度单元负责控制队列中的测试帧的发送时间和发送方式；

所述测试仪发送出去的测试帧经过被测设备之后，其时延和顺序会受到被测设备相关功能的改变，之后经过高速端口单元返回到接收端队列与存储单元；接收端测试帧时延控制与采样单元会根据配置信息完成测试帧不同模式的采样，最后通过低速端口发送回测试仪。

实施例三

所述转接器根据配置信息对流量进行三种不同模式的带宽扩展和时延控制，分别为：不需要带宽扩展，但需要保证时延的第一种控制模式；需要带宽扩展和保证时延，但不需要发送调度的第二种控制模式；或，需要带宽扩展和发送调度，但不需要保证时延的第三种控制模式；

在三种不同的控制模式下，所述转换器具备与三种控制模式对应的测试流程。

根据TSN测试和以太网性能测试场景需求，可以根据是否需要带宽扩展、是否需要保证时延和是否需要保证发送调度将转接器的场景分为三类，分别对应三种控制模式，三类场景分别是：1.不需要带宽扩展，需要保证时延；2.需要带宽扩展和保证时延，不需要发送调度；3.需要带宽扩展和发送调度，不需要保证时延。下面将分别介绍三种场景下转接器的发送和接收原理：

第一种控制模式对应场景一：

在第一种控制模式中，需要保证测试帧在转接器内的转发时延是固定的，这样在测试帧发送回到测试仪后，通过总时延减去转接器固定时延即可计算出DUT的转发时延。

作为发送端，转接器通过低速端口收到测试仪发来的测试帧后，自开始接收起等待最大帧长在低速端口速率下的发送时间，记为T_l，之后将当前测试帧从高速端口发出，从而保证测试帧在转接器内发送的时延为T_l，如附图3所示；

作为接收端，转接器通过高速率端口收到所述被测设备转发的测试帧后，自开始接收起等待最大帧长在高速端口速率下的发送时间，记为T_h，之后将当前测试帧从低速率端口发出，以保证测试帧在转接器内接收的时延为T_h，如附图4所示。

第二种控制模式对应场景二：

在第二种控制模式中，转接器不会对测试帧进行调度，DUT也不会改变接收帧的顺序。由于在接收端进行带宽恢复时，是在接收复制后的最后一帧后再发帧给测试仪，因此需要保证发送端中复制后的最后一个测试帧的时延时固定的。

作为发送端，转接器接收测试仪发送的测试帧后，将收到的测试帧复制N个，并自开始接收当前测试帧起等待2_l后发送复制后的最后一帧，如附图5所示，以保证最后一帧在转换器内的时延为2_l；

作为接收端，转接器在收到被测设备的N个完全相同的测试帧后，再向测试仪发送一个当前测试帧，如果没有收到N个完全相同的测试帧则认为被测设备发生丢帧，不会将当前测试帧发送回测试仪；此外，转接器在接收到第N帧时需要等待T_h后发送此帧至测试仪，如附图6所示，以保证该帧在转换器内的时延是T_h；

为了避免转接器在发送相邻两帧时，发送时间产生冲突，从而导致后面的帧产生额外的随机等待时延，记测试仪发送端两帧间隔为Δ_l，相邻两帧前帧在低速率短裤发送时间为t_A，后帧为T_B，DUT速率为测试仪N倍，则可以在测试发送端限制

或只发送等长测试帧来避免发送冲突。

当DUT发生丢包时，可分为两种情况：固定帧格式丢帧和均匀随机丢帧。其中固定帧格式丢帧为DUT全部丢掉固定格式的测试帧；均匀随机丢帧为DUT由于吞吐量小于数据接收量而导致的无规律随机丢帧。在固定格式丢帧的情况下，可以根据丢掉的测试帧特性分析DUT丢帧行为；在随机丢帧情况下，由于转接器只要接收不到全部N个复制后的帧，则将当前测试帧全部丢弃，因此测试仪中得到的丢帧率将大于DUT的实际丢帧率，记DUT丢帧率为y，测试仪测到的丢帧率为x，则二者关系为：

在发生随机丢帧后，通过上式即可得到DUT的实际丢帧率。

第三种控制模式对应场景三：

如附图7所示，在第三种控制模式下，作为发送端，转接器将接收的测试帧复制N个后，进行多个队列调度后才能发出测试帧；作为接收端，转发器的每个队列中只要收到N帧，就将第N帧发出。在该需求下，将接收到的测试帧复制N个后，还需要经过队列间的调度才能发出，图7所示是经过CBS调度后发出的测试帧。

在接收端，需要使测试仪中得到的每个优先级的丢帧率等于DUT实际丢帧率，因此，在接收端队列接收策略改为每个队列中只要收到N帧，就将第N帧发出，如附图8所示。

本发明提供了一种时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试方法，使用时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置，所述时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试方法包括：

根据TSN测试和以太网性能测试场景需求，确定转换器对流量进行带宽扩展和时延控制的控制模式；

其中，转换器对流量进行三种不同模式的带宽扩展和时延控制，分别为：不需要带宽扩展，但需要保证时延的第一种控制模式；需要带宽扩展和保证时延，但不需要发送调度的第二种控制模式；或，需要带宽扩展和发送调度，但不需要保证时延的第三种控制模式；

作为发送端，转换器接收测试仪发送的测试帧后，按照对应的控制模式发送测试帧至被测设备；

作为接收端，转换器接收到被测设备的测试帧后，按照对应的控制模式回传测试帧至测试仪。

依据上述原理和测试方法，本发明与低速测试仪连接后，测试高速TSN被测设备的测试方法如下。其中，本发明所指的测试仪需要具备一般数据链路层协议测试所具有的一般功能以及TSN协议测试功能，并在此基础上连接本发明所提出的转接器装置，基本测试连接关系仍然如前面附图1所示。

IEEE802.1Qav：

该协议中，主要通过基于信用整形调度机制(Credit Based Shaper，CBS)完成对高优先级流量的带宽预留和突发整形。该协议主要有两个测试点：带宽预留和突发整形。下面将对这两个测试点的测试方法进行详细介绍。

测试点1：带宽预留测试主要通过测试仪向被测设备以不同的带宽发送特定优先级流量，根据DUT发回的流量是否发生丢帧以及丢帧比例来确定预留带宽是否准确。在测试中，首先向DUT发送带宽与DUT配置带宽相同的各个优先级流量，后续测试中依次发送超出各个优先级配置带宽的流量，统计测试仪接收端各个优先级流量带宽是否等于配置带宽，若等于，则DUT带宽预留功能正确，若小于或大于，则DUT带宽预留不准确。在协议中，要求两个最高优先级流量的预留带宽分别为端口速率的50％和25％，则低速率测试仪流量带宽无法满足测试要求。在连接转接器后，测试仪需要将发送端各优先级流量带宽配置为DUT配置带宽的1/N，转接器在发送端按照模式3进行带宽扩展后即可达到测试的带宽要求；在接收端，转接器需要将丢帧模式配置为模式3中的丢帧模式，这样，在测试仪收到的各类优先级帧接收带宽即为DUT发出的1/N，即可完成测试分析。

上述方法与高速率测试仪直接测试的区别：由于转接器发送端要对复制后的测试帧进行调度，因此测试仪中的时延数据会比DUT实际转发时延大得多，但是由于本测试不不要参考时延数据，因此不会对测试结果产生影响。

测试点2：突发整形测试通过测试仪向被测设备在带宽占比符合配置的前提下突发发送流量，经DUT转发后根据接收流量是否依然以突发方式发送回测试仪来判断DUT的整形效果。假如只将低速率突发数据流进行简单的速率转化，则低速突发数据流在高速率下会产生很大的帧间隔，导致测试不可行。在连接转接器后，需要将转接器发送端配置为模式3中无调度的模式，使带宽扩展后的数据流依然以突发的方式发给DUT，如附图9中第一个和第二个时间轴所示；转接器接收端需要配置为模式3，如果DUT能够对流量进行整形，那么连续收到的10帧之间的间隔也会扩大，转接器向测试仪发出的低速测试帧之间也会产生等比例的帧间隔如附图9中第三个和第四个时间轴所示，这样便可以在测试以内根据帧间隔信息完成测试分析。

上述方法与高速率测试仪直接测试的区别：在相同帧长情况下，转接器向测试仪发送的测试帧之间的间隔为DUT连续发送的10个帧间隔之和，因此测试仪收到的低速数据流的帧间隔是DUT发出的高速数据流帧间隔的等比例放大，因此该测试与高速率测试仪直接测试的分析结论相同。

IEEE802.1Qbv：

该协议中，主要通过时间感知门控机制(Time-Aware Shaper，TAS)在特定的时间段发送特定优先级的流量。该协议主要需要测试时间门控机制正确性和门控表各项参数是否符合标称。

测试点1：等间隔依次发送各个优先级帧，观察接收端各个优先级帧是否按照门控顺序突发接收，如附图10所示，若是，则DUT有基本的门控功能。在该测试中，只需要发少量测试帧，因此需要将转接器按需求1进行配置。

上述方法与高速率测试仪直接测试的区别：DUT发回给测试仪的测试帧在转接器内经历了固定的时延，在计算DUT开门时间时需要将改固定时间减去。测试仪收到的除第一帧以外的后续突发的相同优先级测试帧，都在转接器内经过了排队，因此时延并不准确，但是由于只要关注第一帧的接收时间，因此这个现象并不影响测试结果的准确性。

测试点2：测试仪每周期向DUT突发发送一个门控周期对应长度的数据流，之后根据接收数据的突发长度来判断开门持续时间是否准确，若准确，则第二次测试中每周期发送超出一个门控周期对应长度的数据流，观察接收流量突发长度是否与开门时间相同，若相同则开门时间准确，若超出则开门时间过长。在该测试中，需要用测试帧填满DUT的开门时间，因此转接器需要进行带宽扩展，发送按照模式3进行配置，为了体现丢帧，接收端需要按照模式2进行配置。

测试结果分析：假设DUT开门时间内可以恰好通过m个某长度测试帧，那么，①若测试仪在每个门控周期内能全部收到m个背靠背的测试帧，则表明DUT开门时间没有变短；反之则表明DUT开门时间变短。②转接器每收到10个完全相同的测试帧后，向测试仪发送1帧。若DUT开门时间过长，则会导致转接器在一次开门周期内多收到若干个本该下次周期发来的测试帧，则在若干个周期后，会收到上一测试帧的最后若干帧，以及后续两个测试帧的所有复制帧，导致本周期转接器会向测试仪发送(m+1)帧，如附图10所示。因此若测试仪每周期都能收到m个测试帧，则表明DUT开门时间正确，若测试仪在①通过的前提下，某些周期内收到的测试帧超过m个，则表明DUT开门时间长于配置时间。

上述方法与高速率测试仪直接测试的区别：高速率测试仪能精细的统计到DUT每个周期转发的测试帧数量，从而更精确的反映出DUT每个周期的开门时间；通过低速率和转接器测试时，则是将每个周期的误差累计到一个测试帧长度时在当前周期内体现，最终的测试结论相同，但是细粒度有所下降。

在其他对门控表参数进行测试的样例中，整个测试过程中均只少量发送测试帧，只需要关注帧的时延即可，因此全部按照需求1进行配置，且与高速率测试仪直接测试结果完全相同。

依据本发明的装置和测试方法，本发明的一个实施例如下，基本测试连接关系仍然如附图1所示。其中，本发明所指TSN测试仪需要具备一般数据链路层协议和TSN测试所具有的一般功能，并在此基础上连接转接器进行更高速率测试。

为了满足上述需求，以1G测试仪和10G被测设备为例，本发明所提转接器发送端系统如图12a所示：

转接器发送端主要由帧分类模块、队列模块和调度器模块组成。帧分类模块有两种模式，在需要分类的模式下，根据测试帧vlan标签中的Priority字段将测试帧分成8个类，分别送入对应的队列中；在不需要分类的模式下，直接将测试帧送入队列0中。队列模块共有8个队列，在需要帧复制的情况下，队列每收到一帧，需要向DUT发送10帧，因此每个队列都需要维护一个计数器，用于记录当前队列中首帧还需要发送的帧数量；在不需要帧复制的情况下只需要一个队列，收到帧后等待调度发送即可。同时，队列模块还需要完成测试帧的速率转换，因此队列输入速率为测试仪端口速率1G，输出速率为DUT端口速率10G。调度器主要有两种调度方式，延迟发送和信用值整形调度，延迟发送功能根据测试帧长度和配置的计算模式计算出延迟时间，计数结束后使能队列发送；信用值整形调度则是在需要带宽扩展的模式下，与测试仪同步开启使用，需要根据IEEE802.1Qav协议中定义CBS调度机制分别为队列3和队列2维护信用值，之后根据队列是否为空和信用值是否大于0两个因素进行调度发送。

在接收端，为了能在不同模式下通过低速数据流表现高速数据流的关键特性，本发明所提转接器接收端模块如图12b所示：

转接器接收端主要由帧分类模块、队列模块和延迟控制模块组成。帧分类模块与发送端相同，在不同的模式下根据测试帧的优先级将其送入不同的队列。队列模块由8个队列组成，在不需要带宽扩展或只需要扩展而不需要分类时，只有队列0工作，在需要扩展且分类时，8个队列分别存储对应优先级的测试帧，每个队列维护一个计数器，用于记录当前已经接收的相同帧的数量。同时，队列模块还需将新输入的帧与队列中已有的帧进行内容对比，因此在帧输入过程中，同时读取队列中现有帧的内容，输入完毕后对比完毕，若二者相同，则将计数器加一，同时删除新帧避免重复存储；若二者不同，则将旧帧删除，同时将计数器置1，也就是新帧此时的数量。除此以外，队列模块的输入速率为DUT端口速率10G，输出速率为测试仪端口速率1G。时延控制模块根据当前满足发送条件的测试帧的长度计算其需要等待的时延，并通过计数计时后将测试帧发出。

开始测试前，首先要对转接器发送端和接收端的流处理模式进行配置。在发送端，需要根据测试是否关注时延、是否需要带宽扩展和不同优先级测试流量是否需要整形后发送配置发送模式，其中，转接器各优先级流量调度发送方式应当与测试仪相同；在接收端，需要根据测试是否关注时延、是否需要带宽裁减和是否需要等比例反映丢帧配置接收模式。配置完毕后，即可连接低速测试仪和高速被测设备进行测试。本实施例中，均以1G测试仪和10G被测设备为例，其他不同速率的测试与本实施例原理相同，也在本专利保护范围内。下面将分别介绍原理部分中所述三种场景下的实施例。

场景一：

在测试需求符合场景一的测试中，在发送端收到测试帧后，帧分类模块直接将其送入队列0。队列模块以1G速率将其存储，等待收到调度器使能信号后将其以10G速率发出。调度器在帧分类模块收到第一个比特时开始计时，等待T_l后给队列发送使能信号。

在接收端收到DUT转发回的测试帧后，帧分类模块直接将其送入队列0。队列模块以10G速率将其存储，等待收到调度器使能信号后将其以1G速率发出。调度器在帧分类模块收到第一个比特时开始计时，等待Th后给队列发送使能信号。

转接器发送端和接收端延迟时间计算如下：

转接器延迟需要考虑测试帧传输时物理端口的占用时间，因此发送延迟时间需要考虑以太网测试帧的固定开销，包括以太网最小帧间间隔、前导码和帧定界符，共20B。记以太网最大帧长为L_max，帧固定开销长度为L_inte，则转接器发送端时延T_send为：

接收端时延T_recv为：

因此，DUT转发时延T_DUT为总时延减去转接器时延为：

T_DUT＝T_total-T_send-T_recv＝T_total-13.5344us

场景二：

在测试需求符合场景二的测试中，发送端收到测试帧后，帧分类模块直接将其送入队列0。队列以1G速率将其存储后，将计数器置为10，等待收到使能信号后以背靠背方式发送10帧。以调度器收到第一个比特的时间为起始点，记当前帧长为L，端口速率分别为P_1G和P_10G，为了保证复制后的最后一帧发送时间为2T_l，可以得到第一帧的发送时间为

计时器到达该时间点后背靠背发送10帧。

在接收端收到DUT转发回的测试帧后，帧分类模块直接将其送入队列0。队列模块在接收过程中同时读取队列中已有帧的内容并与当前帧进行内容对比，在接收结束后，若二者相同，则将计数器加一，同时删除新帧避免重复存储；若二者不同，则将旧帧删除，同时将计数器置为1，也就是新帧此时的数量。当计数器为9时，调度模块计时器会在接收到下一帧的第一比特时开始计时，若该帧与队列中已有帧相同，则表明复制后的10帧全部接收完毕，计时器在T_h后使能队列将帧发出。

根据上述原理分析，为了保证转接器内的时延固定，需要测试仪发送端保证

或发送等长测试帧。类似场景一中的分析，复制后的最后一帧在转接器发送端的时延T_send为：

接收端时延T_recv为：

因此，DUT转发时延T_DUT为总时延减去转接器时延：

T_DUT＝T_total-T_send-T_recv＝T_total-25.8384us

同时，在转接器接收方式为收到相同10帧后发送一帧的情况下，若DUT发生随机丢帧，则DUT实际丢帧率y和测试仪测出的丢帧率x之间的关系为：

可以通过泰勒展开后取低阶项进行近似计算：

场景三：

在测试需求符合场景三的测试中，在发送端收到测试帧后，帧分类模块根据其优先级信息将其送入对应的队列中。队列模块中的队列收到测试帧后，会为帧维护一个初值为10的计数器，队列每发送一帧，计数器减一，直至计数器减为0时把该帧从队列中删除。调度器模块则按照CBS规则进行调度，分别为队列3和队列2分别维护信用值，之后根据队列是否为空和队列信用值是否大于0进行调度。

在接收端收到DUT转发回的测试帧后，帧分类模块根据优先级信息将其送入对应的队列中。由于在这种模式下，队列每收到10帧就会将第10帧发送，而不会判断这10帧内容是否相同，因此每个队列维护一个计数器，每收到一帧计数器数值加一，当计数器值为0到8时，队列直接将当前送入的测试帧丢弃；当计数器值为9时，队列将下一个送入的测试帧存入并以10G速率发出。

在该测试场景下，无需考虑测试帧转发时延，同时测试仪测出丢帧率与DUT实际丢帧率相同，无需换算。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。并且，上述“帧”、“丢帧”、“丢帧率”等相关概念完全适用于其它用于网络数据传输的封装单位的相关描述，比如“包”、“丢包”和“丢包率”等。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置，其特征在于，包括：具备高速端口和低速端口的转换器；所述转换器通过低速端口与低速测试仪相连，通过高速端口与高速被测设备相连；

所述测试仪通过低速端口发送测试帧给所述转接器，所述转接器根据配置对流量进行不同控制模式的带宽扩展和时延控制，从而使得所述测试帧经过转换器的速率转换后，通过高速端口进入被测设备完成对所述被测设备的测试。被测设备转发测试帧返回转接器后，所述转接器再根据配置对测试帧进行不同策略的采样，最后将能够表现被测设备转发流量特性的测试帧通过低速端口发送回测试仪，最后在测试仪内计算分析后展现测试结果。

2.根据权利要求1所述的时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置，其特征在于，所述转换器包括：测试模式配置单元、低速端口测试单元、高速端口测试单元、发送端队列与计数存储单元、发送端测试帧时延控制与调度单元、接收端测试帧时延控制与采样单元以及接收端队列与存储单元；

所述测试模式配置单元用于配置带宽转换策略；

所述低速端口测试单元为连接测试仪的接口，所述高速端口测试单元为被测设备的接口，低速和高速端口数量相同，且一一对应，每个端口都可以作为发送或者接收端口使用；

所述发送端队列与计数存储单元负责按照配置信息存储测试仪发来的测试帧；其中，根据配置信息不同，队列的数量、长度和存储方式也不同；

所述发送端测试帧时延控制与调度单元负责控制队列中的测试帧的发送时间和发送方式；

所述测试仪发出的测试帧经过被测设备转发后，其时延和顺序会受到被测设备相关功能的改变，之后经过高速端口单元返回到接收端队列与存储单元；接收端测试帧时延控制与采样单元会根据配置信息完成测试帧不同模式的采样，最后通过低速端口发送回测试仪。

3.根据权利要求2所述的时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置，其特征在于，所述转接器根据配置信息对流量进行三种模式的带宽扩展和时延控制，分别为：不需要带宽扩展，但需要保证时延的第一种控制模式；需要带宽扩展和保证时延，但不需要发送调度的第二种控制模式；或，需要带宽扩展和发送调度，但不需要保证时延的第三种控制模式；

在三种控制模式下，所述转换器具备与三种控制模式对应的测试流程。

4.根据权利要求3所述的时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置，其特征在于，

在第一种控制模式中，

作为发送端，转接器通过低速端口收到测试仪发来的测试帧后，自开始接收起等待最大帧长在低速端口速率下的发送时间，记为T_l，之后将当前测试帧从高速端口发出，从而保证测试帧在转接器内发送的时延为T_l；

作为接收端，转接器通过高速率端口收到所述被测设备转发的测试帧后，自开始接收起等待最大帧长在高速端口速率下的发送时间，记为T_h，之后将当前测试帧从低速率端口发出，以保证测试帧在转接器内接收的时延为T_h。

5.根据权利要求3所述的时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置，其特征在于，在第二种控制模式中，

作为发送端，转接器接收测试仪发送的测试帧后，将收到的测试帧复制N个，并自开始接收当前测试帧起等待2_l后发送复制后的最后一帧，以保证最后一帧在转换器内的时延为2_l；

作为接收端，转接器在收到被测设备的N个完全相同的测试帧后，再向测试仪发送一个当前测试帧，如果没有收到N个完全相同的测试帧则认为被测设备发生数据帧丢失，不会将当前测试帧发送回测试仪；转接器在接收到第N帧时需要等待T_h后发送此帧至测试仪，以保证该帧在转换器内的时延是T_h；

其中，记测试仪向转接器发送的测试帧间隔为Δ_l，相邻两帧前帧在低速率端口发送时间分别为t_A和t_B，角标A为前一帧，B为后一帧，被测设备的高速端口速率为测试仪的低速端口的N倍，Δ_l需要满足

或只发送等长测试帧进行测试，以避免转接器发送冲突。

6.根据权利要求5所述的时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置，其特征在于，所述被测设备发生数据帧丢失时，分为固定帧格式丢帧和均匀随机丢帧；

其中固定帧格式丢帧为被测设备全部丢掉固定格式的测试帧；均匀随机丢帧为被测设备由于吞吐量小于数据接收量而导致的无规律随机丢帧；

所述测试仪根据固定帧格式丢帧和均匀随机丢帧两种情况进行对应的实际丢帧率分析。

7.根据权利要求6所述的时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置，其特征在于，在均匀随机丢帧的情况下，实际丢帧率为：

其中，测试仪测到的丢帧率为x。

8.根据权利要求3所述的时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置，其特征在于，在第三种控制模式下，

作为发送端，转接器将接收的测试帧复制N个后，进行多个队列调度后才能发出测试帧；

作为接收端，转发器的每个队列中只要收到N帧，就将第N帧发出，则测试仪得到的丢帧率等于被测设备实际丢帧率。

9.一种时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试方法，其特征在于，使用权利要求1至7任一项的时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试装置，所述时间敏感网络测试仪端口带宽拓展测试方法包括：

根据TSN测试和以太网性能测试场景需求，确定转换器对流量进行带宽扩展和时延控制的控制模式；

其中，转换器对流量进行三种不同模式的带宽扩展和时延控制，分别为：不需要带宽扩展，但需要保证时延的第一种控制模式；需要带宽扩展和保证时延，但不需要发送调度的第二种控制模式；或，需要带宽扩展和发送调度，但不需要保证时延的第三种控制模式；

作为发送端，转换器接收测试仪发送的测试帧后，按照对应的控制模式发送测试帧至被测设备；

作为接收端，转换器接收到被测设备的测试帧后，按照对应的控制模式回传测试帧至测试仪。

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