CN1417986A - 异步转移模式交换机业务互通测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一异步转移模式交换机业务互通测试方法及装置，让测试业务流遍历所有交换通道，最后ATM测试卡收到最终的业务流后与最初发送的业务流进行对比，统计并判断信元的丢失、差错数据，并报出测试结果。解决了高速信元的业务流的测试数据源问题，可以对整机交换机进行高负荷的业务测试；测试装置产生的业务流(信元)可以交换到任何一个通道，因此可以测试到网板的交叉通道，不存在漏测；测试中需要连接的端口只需要一次性地插拔光纤，突破了被测对象固有的测试通道多，数传速率高的测试障碍，实现了高效率的自动测试。
Description
技术领域：
本发明涉及一种异步转移模式(ATM)交换机业务互通测试方法及装置。
背景技术：
随着传输速率、交换容量的不断增加，ATM宽带交换机的设计变得日益复杂，因而对这类宽带交换产品的生产测试亦面临着日益严峻的挑战，而生产系统级测试中最为困难也是最为重要的是业务互通测试，这是为了检测产品各板间的业务互通，同时也检测整个交换机的交换能力。这个测试项是ATM交换机整机发货前进行一次全面检测整机业务的关键点，其意义重大可想而知。
如图1所示，ATM宽带交换机有三个部分：交换单元、接口单元和控制单元组成，而业务互通测试保证业务流必须经过任何接口单元、所有交换通道和业务通道，包括外部接口，只有这样该测试才能覆盖到交换机各通道的所有硬件系统。
目前，由于ATM交换机网板通道多、业务通道也相应多、工作速率很高(几百兆到上千兆)，业界生产线对交换机的整机业务互通测试大致有两种方法，一个是采用费用高昂的ATM测试仪，对每个端口进行业务互通测试，由于很多测试仪支持的ATM接口太少，不可能一次性对交换机进行全端口互通测试，需要不断插拔线缆(如光纤)，测试效率较低；另一种方法是采用SAR(分组及拆装子层)芯片发包至ATM端口的方式，就是从控制单板的SAR芯片产生数据包通过网板(交换单元)交换到各业务接口，这样就对各业务通道的硬件系统进行了测试，当然这需要主机软件的支持。
上述两种测试方法中，采用ATM测试仪的测试技术存在如下缺点：
①测试仪成本过高，这是由于产品处于生产复制阶段，需要调测的同类产品很多，这样就必须精打细算地考虑成本问题，因此批量测试成本很高。
②很多测试仪支持的ATM端口有限，测试时需要多次插拔光纤，降低了测试效率，不适合大批量生产的测试要求。
③外在仪器的介入，要求测试人员的素质有相应的提高，无形中增加了人力的成本。
采用SAR芯片发包的测试技术存在如下缺点：
①SAR发包的速率有限，很难达到交换通道所支持的速率，也考验不了诸如网板反压机制功能等性能。
②由于控制单板的SAR芯片发包至物理端口，仅仅覆盖了属于该当前被测I/O板的交换通道，无法测试网板的交叉通道(如果支持交叉通道，则软件更改工作量巨大)，存在漏测问题，显然覆盖率无法保证。
发明内容：
本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种异步转移模式交换机业务互通测试方法及装置，成本低、测试效率高，不存在漏测。
本发明为实现上述目的所提出的测试方法包括如下步骤：
将事先设置的测试用业务流发送到交换机中的第一端口的收端，走业务通道送到交换机中的交换网板；
再由交换机中的交换网板将业务流交换至第二端口的发端，由该发端将业务流发送到第三端口的收端，走业务通道把业务流再次送回到交换机中的交换网板；
再次由交换机中的交换网板将业务流交换至第四端口的发端，由该发端将业务流发送到第五端口的收端，走业务通道把业务流再次送回到交换机中的交换网板；
以此类推，最后当业务流送到最后一个待测端口第2n端口的发端时，将业务流送回本端口的收端，调反方向，业务流经反向链路PVC及交换机中的交换网板，依次通过第2n-1端口的发端、第2n-2端口的收端，最后到第一端口的发端，发往ATM测试卡的收端；其中n为自然数；
最后ATM测试卡收到最终的业务流后与最初发送的业务流进行对比，统计并判断信元的丢失、差错数据，并报出测试结果。
本发明为实现上述目的所提出的测试装置包括：
依次相连的测试用业务流设置产生装置、存储装置和发送装置，用于产生、存储业务流的信元和将其发送到被测交换机；
最终业务流接收装置，用于接收由被测交换机交换过的业务流；
比较装置，用于将最终业务流和业务流产生装置最初所产生的业务流进行比较，统计并判断信元的丢失、差错数据，并报出测试结果。
由于采用了以上的方案，通过业务流设置产生装置解决了高速信元的业务流的测试数据源问题，可以对整机交换机进行高负荷的业务测试；测试装置产生的业务流(信元)可以交换到任何一个通道，因此可以测试到网板的交叉通道，不存在漏测；测试中需要连接的端口只需要一次性地插拔光纤，突破了被测对象固有的测试通道多，数传速率高的测试障碍，实现了高效率的自动测试。
附图说明：
图1是ATM交换机组成示意图。
图2是本发明实施例业务流示意图。
图3是本发明实施例ATM测试卡系统组成示意图。
图4是本发明实施例ATM测试卡软件系统模块结构示意图。
图5是程序运行的状态变迁示意图。
具体实施方式：
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
见图2，该方案只需要一台PC计算机、一个自行设计开发的ATM测试卡、被测ATM交换机、若干根线缆。该测试卡可以插入PC计算机，能够提供高速(155M/622M/2.5Gbit/s)的业务流，对交换网板各个端口的误码率进行测试，并统计收发和错误信元计数，同时在测试卡硬件基础上开发了相关软件，实现了对测试信元的产生、发送、接收、统计、比较和报错，测试卡工作模式的设置等功能。
如图2所示，按照图中用符合各个端口电气特性的线缆把该端口和下一端口收发外部环回，PC计算机上的测试卡用相应线缆与第一端口(下文及附图中简称端口1，其余同)对接，用控制台命令登录到系统建立链路PVC，即端口1与端口2建立双向链路PVC，…，端口2n-1与端口2n建立建立双向链路PVC，其中n为自然数。这样，启动测试流程，测试卡发送高速率信元业务，业务流通过接口单元、交换单元，回到测试卡，由测试卡软件把接收到的信元进行分析判断每一次信元轮回测试是否成功，并保存记录。
其中ATM测试卡是一种插在微机PCI总线扩展插槽上的设备，因此，它应该符合的PCI总线的规范，支持即插即用的设计标准，由BIOS和操作系统来分配设备所需的各种资源，通过微机的PCI总线完成与微机系统之间的数据交换，由于所交换的数据量不是很大，而且传输速率也要求不高，因此主要由对微机系统端口的读写操作来实现。如图3所示，测试卡上的主要功能模块有：比较与主控逻辑模块、ATM物理层模块、变换模块、光接口模块、时钟模块和电源模块等。测试卡上由于有光接口模块和高速收发模块，故它能满足不同测试环境的要求。
针对图3，对各模块作以如下介绍：
光接口模块：分为接收部分和发送部分。接收部分把STM-1、STM-4或STM-16的SDH光信号转换成PECL电平的差分信号送给物理层模块处理。发送部分把物理层模块送过的PECL电平的差分信号经处理后变为光信号再送出去。
物理层模块：主要完成155Mbit/s、622Mbit/s或2.5Gbit/s高速SDH帧到ATM信元的转换，实现B-ISDN ATM协议物理层功能。
时钟模块：为工作在19.44M和50M及100M的器件提供时钟时钟驱动信号。
电源模块：它是利用计算机PCI总线插槽的5V电源处理后为单板提供5V和3.3V的电源。
减速8B/10B、CRC16变换模块：分为发送接收两部分。在接收部分，把10位接收数据经8B/10B解码后，经CRC16校验，输出报错信号，把8位数据变成16位输出；在发送部分，把16位数据变成8位，加入CRC16校验子，经8B/10B编码输出10位宽数据到高速收发器。
收发RAM模块：用来存储接收到的信元，要求能存储2K信元，分为发送和接收RAM。图3中DPRAM为发送RAM，用来存储预定的发送信元，而比较控制模块在发送RAM中读出信元用于发送，初始化测试卡时可以通过PCI总线读出信元并存放在发送RAM中。图3中SRAM为接收RAM。
比较与主控逻辑模块：是该单板的核心模块，它从PCI总线接收命令和数据。负责从PCI总线接收发送信元存入发送RAM中，通过从PCI总线接收的命令字控制把发送RAM中的信元发送到光口或高速串行口，又从光口或高速串行口收回信元。同时又从发送RAM中取出信元与接收信元进行比较，对错误信元计数和捕捉，把结果返回到PCI总线通过主机显示分析。另外，它还作为物理层芯片寄存器配置的一个通道。
高速收发模块：ATM测试卡可以扩展，可以与其它高速单板直接相连(如高速网板)，把ATM信元直接送到扩展板，它是测试卡与扩展板的接口。模块中的高速芯片能把变换模块发送接口送来的100MHz并行数据转换为1GHz串行PECL差分信号，然后通过高速电缆线发往扩展板；同时通过电缆接收1GHz的串行PECL差分信号，转换为100MHz的并行数据后，发往变换模块的接收接口，并提供恢复时钟信号。另外，本模块也可以不与扩展板相连，通过软件控制可以设置自环，即与扩展板的接口收发内部环回。
3)ATM测试卡软件系统的模块结构
由于本测试软件是采用了面向对象方法的Win32下的应用程序，因此各个模块之间相对而言比较独立，模块的结构大致如图4所示。
测试程序开始运行时，首先进入到TMain模块中，该模块在程序运行过程中一直存在，TMain模块负责其他功能模块的调度，协调它们之间的关系。当用户执行与各个功能模块相对应的命令时，就进入了该模块对话框。对话框中有许多控件，它们的属性设置值保存在TMain模块的公共数据变量中。从TMain模块出发可以到达任何一级模块，设置完相应的功能或者查看完有关属性后，最终都应回到TMain模块中。
软件系统中所有模块都是用类来实现的，这些类的定义如下：
CPayloadLink：净荷类模块；
为了让用户能够定义信元的净荷部分，需要在内存中动态的建立一个链表，而且应该能够方便对该链表的修改，同时也应该保证有一定的健壮性，因此将其设计为双向链表，而CPayloadLink类的实例就是该双向链表中的一个节点。每一个节点都有指向前一个节点和后一个节点的指针和一个48字节的信元净荷区域，用户在操作时，每插入一个新的净荷节点就动态生成该类的一个对象。
TMain：主程序模块；
TGenCell：设置、产生信元的模块；
TBoard：设置测试卡工作模式的模块；可设的模式包括：正常模式——不设置环回、环回模式——物理层环回模式、ATM层环回模式、高速收发接口环回模式、光模块内部环回模式、光模块外部环回模式。
TCapture：设置捕捉错误信元类型的模块；可设的类型包括：丢失信元、CRC错误、信元内容错误、奇偶校验错误等。
TCompare：比较发送信元和接收信元，得出比较报告的模块；
TEditPayload：编辑修改信元净荷内容的模块；ATM交换机处理的数据包单元就是信元，信元又分为信元头和净荷；每个信元共有53个字节，信元头5个字节，净荷为48个字节。编辑它主要考验被测交换机对“各种信元”的处理能力，便于全面测试交换机业务互通性能；如，可以编辑信元净荷为全0或全1，也可以为01交替。
TCellDetails：查看信元具体比较字节的模块；本发明原理之一就是测试卡发送信元与接收信元进行比较，来证实交换机的业务互通性能。其中比较的内容之一是比较收发信元中的内容(即各个字节内容，8个bit的“01”代码是否一样，顺序是否一致)；TCellDetails主要提供比较后的结果，供其它模块使用。另外，还有其它的比较内容，如收发信元的数量等。
TViewTxBuffer：查看发送缓冲区信元内容的模块；
TViewRxBuffer：查看接收缓冲区信元内容的模块；
TViewStatus：查看特定芯片中有关的中断寄存器内容的模块；
TAboutBox：应用程序有关信息的模块。
综上所述，ATM测试卡中的软硬件及与之相连的PC机中的软件和ATM交换机控制台软件共同构筑一个ATM交换机业务互通测试装置，它包括：
(1)依次相连的测试用业务流设置产生装置(此部分包括软件)、存储装置(包括图3中的DPRAM、SRAM等)和发送装置(包括图3中的光接口模块、高速收发模块等)，用于产生、存储业务流的信元和将其发送到被测交换机；
(2)最终业务流接收装置(包括图3中的光接模块、高速收发模块等)，用于接收由被测交换机交换过的业务流；
(3)比较装置(包括图3中的比较与主控逻辑模块等)，用于将测试卡的接收业务流和业务流产生装置所产生的业务流(即发送业务流)进行比较，统计并判断信元的丢失、差错数据，并报出测试结果。
(4)测试卡工作模式设置装置和捕捉错误信元的类型设置装置(包括TboardTcapture等)，它们与业务流产生装置相连。
所述测试用业务流设置产生装置还与校验子加入装置、编码装置(在减速8B/10B、CRC16变换模块中)相连；所述比较装置还与解码装置、校验装置相连。
(4)程序运行的状态变迁
程序实际上是一个状态机，其功能的实现主要体现在其内部状态变迁上。
应用程序的运行过程可以用图5来进行比较清楚的说明。在程序开始运行时首先进入初始化状态，在这个状态时需要建立起软件、硬件运行的环境：在系统堆中申请两片2048*64字节的发送、接收信元缓冲区域，然后是对测试卡的一些初始化，包括初始化测试卡工作模式、信元净荷内容等(不需要用户登录到软件上述模块，用户只需要操作测试卡的用户界面，选择相应按钮即可)，并关闭测试卡的数据通道。接着，就进入了停止状态，在这个状态下，测试卡系统已经做好了运行前的准备，用户可以对测试卡和信元进行一些必要的设置，包括选择测试卡工作模式、信元内容(包括信元头内容)、对外接口速率(是155/622Mbit/s、2.5Gbit/s等)、是否插入空信元(全为0)、是否插入全1信元等(用户只需要操作用户界面即可完成)。每次设置完成以后都自动地将测试卡系统当前的各种状态复位，用户也可以随时复位系统的状态。另外，在停止状态下，用户也可以查看接收缓冲区的信元，但是，最开始时接收缓冲区没有信元可以查看。当用户按下开始按钮后，整个系统就开始工作了，进入了运行状态，此时，程序不断把测试卡系统的当前状态反馈给用户，用户可以对发生错误的信元进行捕捉，这时就进入了捕捉状态，在捕捉的过程中如果取消捕捉，那么就回到捕捉前的状态。否则，一旦出现了错误的信元，系统自动的转移到捕捉到状态，此时，用户就可以查看捕捉到的信元内容，也可以回到停止状态或者运行状态。
5)测试业务流
图2是一次完成所有业务通道和交换通道测试的信元数据流示意图。如图2所示，在测试前需要做如下准备：
①在PC上安装ATM测试卡软件；
②用线缆(如光纤)把测试卡与端口1对接起来；
③用线缆(如光纤)把端口X与下一个端口X+1对接起来；
④用线缆(如光纤)把最后一个端口2n自身外部环回；
⑤登录到ATM交换机控制台模块，发送建立链路PVC命令，在端口1与端口2，…，端口2n-1与端口2n之间建立双向链路PVC；
⑥操作ATM测试卡界面，进行业务互通测试，用户可设置信元、测试时间等，可随时查看测试结果，也可随时中断测试。
粗体箭头为信元在交换机内部的流向，从ATM测试卡发端送出业务流，进入端口1的收端，走业务通道送到网板，由网板交换至端口2的发端，由于端口2的发端与下一个端口3的收端用线缆外部相连，故端口3的收端把业务流又送到网板，由网板完成交换，以此类推，最后业务流送到端口2n的收端；这样反方向，业务流经过反向链路PVC，通过网板交换至端口2n-1的收端，进而一直流向ATM测试卡的收端，最后由测试卡统计并判断信元的丢失、差错等数据，并及时报出测试结果。
Claims (6)
1、一种异步转移模式交换机业务互通测试方法，其特征是包括如下步骤：
将事先设置的测试用业务流发送到交换机中的第一端口的收端，走业务通道送到交换机中的交换网板；
再由交换机中的交换网板将业务流交换至第二端口的发端，由该发端将业务流发送到第三端口的收端，走业务通道把业务流再次送回到交换机中的交换网板；
再次由交换机中的交换网板将业务流交换至第四端口的发端，由该发端将业务流发送到第五端口的收端，走业务通道把业务流再次送回到交换机中的交换网板；
以此类推，最后当业务流送到最后一个待测端口第2n端口的发端时，将业务流送回本端口的收端，调反方向，业务流经反向链路(PVC)及交换机中的交换网板，依次通过第2n-1端口的发端、第2n-2端口的收端，最后到第一端口的发端，发往ATM测试卡的收端；其中n为自然数；
最后ATM测试卡收到最终的业务流后与最初发送的业务流进行对比，统计并判断信元的丢失、差错数据，并报出测试结果。
2、如权利要求1所述的异步转移模式交换机业务互通测试方法，其特征是：在设置测试用业务流的同时或之前，还设置测试卡的工作模式和捕捉错误信元的类型。
3、如权利要求1或2所述的异步转移模式交换机业务互通测试方法，其特征是：在设置测试用业务流时，在其中加入校验子，并对其进行编码；在收到最终的业务流后，对其进行解码并进行校验。
4、一种异步转移模式交换机业务互通测试装置，其特征是包括：
依次相连的测试用业务流设置产生装置、存储装置和发送装置，用于产生、存储业务流的信元和将其发送到被测交换机；
最终业务流接收装置，用于接收由被测交换机交换过的业务流；
比较装置，用于将最终业务流和业务流产生装置最初所产生的业务流进行比较，统计并判断信元的丢失、差错数据，并报出测试结果。
5、如权利要求4所述的异步转移模式交换机业务互通测试装置，其特征是：还包括测试卡工作模式设置装置和捕捉错误信元的类型设置装置，它们与业务流产生装置相连。
6、如权利要求4或5所述的异步转移模式交换机业务互通测试装置，其特征是：所述测试用业务流设置产生装置还与校验子加入装置、编码装置相连；所述比较装置还与解码装置、校验装置相连。
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