CN1614939A - 一种时延测试的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种时延测试的实现方法，以解决现有技术中存在的测试不可靠性、不准确和适用范围窄等问题。该方法包含以下步骤：a.在数据包中插入发送时间戳信息，并将该数据包发送给待测试设备或待测路径后返回；b.接收该返回的数据包，并在该数据包中插入接收时间戳信息；c.从数据包中分别取出该发送时间戳信息和接收时间戳信息后，进行计算得到的待测试设备或待测路径的时延值。本发明适用范围非常广泛，可以测试几乎任何数据在网路上的时延信息，不管其是否带有帧结构；测试的准确性、可靠性大大提高。

Description

一种时延测试的实现方法

技术领域

本发明涉及通讯测试技术领域，具体来说是一种时延测试的实现方法。

背景技术

所谓通信产品时延(Latency)是指一个特定的帧到达通信产品的输入端口的最后一个字节位bit的时刻与从其输出口出来的第一个字节位bit的时间差。随着通信技术的发展，对通信产品的时延特性要求也越来越严格，该时延特性的准确性直接关系到通信产品的质量及其安全运行。如何对通信产品的时延特性进行准确的测试，是业界普通关心的问题。

现有技术提出了两种解决方案，现分别说明如下：

一种是脉冲测试法，如图1所示，其是通过脉冲源产生一个周期性的脉冲序列后输出，该输出一方面送给待测设备或待测路径，另一方面同时送给一个标准的可调延迟线上，再用比较电路比较这两路输出脉冲的时间差。通过调节可调延迟线的延迟时间，使比较电路中两路脉冲同时到达，这时可调延迟线的延迟时间就等于待测设备或待测路径的时延。

另一种是M序列测试法，该M序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称，它是由带线性反馈的移位寄存器产生的周期最长的一种序列，如图2所示，其工作原理基本和前述的脉冲测试法相同，将脉冲变换为M序列，利用具有较好相关特性的序列测量时延，通过移位M序列与原序列的相位差，再由相关电路计算得到时延。

显然，上述现有技术存在以下不足：

1、时延测试不可靠性、不准确；脉冲测试法测量的精度易受到脉冲宽度及可调延迟线的精度限制，另外，当传输的速率太快(如现在的光纤通信)或传输距离过长时，M序列测试法或脉冲测试法测试时延就更加不可靠性、不准确，而相应的硬件实现，如高速的脉冲、序列的发生和相关分析电路、比较电路的实现都很困难；

2、适用范围窄；对采用帧结构方式的通信设备进行时延测试不太适用，由于把序列放到帧中要经过变换和提取，而且在增加帧头后，长序列和相关性就不连续。

发明内容

本发明提出了一种时延测试的实现方法，以解决现有技术中存在的测试可靠性差及适用范围窄的问题。

本发明的解决方案是这样的：

一种时延测试的实现方法，其中，该方法包含以下步骤：

a、在数据包中插入发送时间戳信息，并将该数据包发送给待测试设备或待测路径后返回；

b、接收该返回的数据包，并在该数据包中插入接收时间戳信息；

c、从数据包中分别取出该发送时间戳信息和接收时间戳信息后，进行计算得到的待测试设备或待测路径的时延值。

其中，所述步骤a中的在数据包中插入发送时间戳信息具体是指：在数据包的数据区中插入发送时间戳信息。

所述步骤b中的在数据包中插入接收时间戳信息具体是指：在数据包的数据区中插入接收时间戳信息。

所述步骤c还包括有：对该时延值进行直方图统计。

所述的数据包是指具有帧结构的数据包。

本发明所述的时延测试的实现方法的有益效果如下：

首先，由于其测试时延时，是将时间信息是放在测试数据包上，尤其是具有帧结构的数据包上，因此本发明适用范围非常广泛，可以测试几乎任何数据在网路上的时延信息，不管其是否带有帧结构。

其次，由于本发明只关注正确的接收数据，而不受网络带宽和传输距离的限制，即使对于高速网络(如带宽高的网络)，只需要提升所用的逻辑器件的系统时钟和增加测试数据的位数即可实现测试，从而使得测试的准确性、可靠性大大提高。

下面结合附图说明和具体实现方式来详细介绍本发明。

附图说明

图1是现有技术中脉冲测试法的方法流程示意图；

图2是现有技术中M序列测试法的方法流程示意图；

图3是本发明实施例的方法流程图；

图4是本发明实施例的用于时延测试的数据包的结构示意图；

图5是本发明实施例时延统计模块的数据流向示意图；

图6是本发明实施例中测试仪接收数据包时的处理流程图。

具体实现方式

为了更好地了解本实施例，首先简单介绍一下时延测试的一些基本知识。

通信设备的时延特性是其众多特性中的一个很重要的参数，它是衡量通信设备业务能力的重要指标之一，如通常在执行QoS(Qualityof Service：业务质量)测试时关注时延特性，因此在ATM(Asynchronous Transfer Mode：异步传送方式)交换机、以太网交换机等通信设备的性能测试中都要对其时延进行测试。

业界往往采用测试仪对待测通讯设备进行时延特性的测试，此时，时延值是指从测试仪发送的数据包到被测设备回来后的时间差值，对时延的测试主要关注平均时延、最大时延和最小时延。

时延测试过程中，要求从待测通讯设备输出的用于测试的数据包内容是正确的，其中，所有的时延值可用以下表达式计算Data TransferDelay(DTD：数据传输延迟)：

DTD＝tr-ts

其中，tr：数据接收的时刻，即数据从待测通信设备输出到达测试仪的特定时刻。

ts：数据发送的时刻，即数据从测试仪到待测通信设备接收输入端口的特定时刻。

最大时延，是经过待测通信设备中的DTD最大的时延值；

最小时延，是经过待测通信设备中的DTD最小的时延值；

平均时延，是在一段时间t内，所有时延值的平均值MeanDTD(MDTD)：

MDTD(t)＝Sdtd/a

a为接收的正确数据包总数，Sdtd为全部a个正确的数据的DTD的总和。

本发明也是通过一个测试仪将一个数据包发送给待测通信设备，然后经该待测通信设备处理输出，该测试仪接收处理后的数据包，该数据包具有帧结构，如ATM信元、MAC帧等，下面具体描述本发明

实施例。

该测试仪产生帧结构数据包后，将该数据包发送给待测试通信设备，其采用的协议为ATM协议。该测试仪包含有三个模块和多个寄存器，分别为发送模块、接收模块和时延统计模块，这三个模块均可以通过编程逻辑简单实现，所述寄存器主要包含有：

(1)、时延测试复位控制寄存器R1：用于预估计时延均值和直方图统计复位，即各寄存器清0(1为有效，0为脱离复位)；

其为可读写；数据宽度：8位；用Bit0。

(2)、预估计时延均值的估计数设置寄存器R2：用于设置预估计时延均值的估计数，当逻辑收到的数据包数目达到该值时，则逻辑计算正式的时延均值；

其为可读写；数据宽度：32位(也可以根据具体情况来设置位数)；BIT[16:0]：预估计时延均值的估计数，必须为2的整数次幂；BIT[28:24]：预估计时延均值的估计数的对数值，即BIT[16:0]＝2ABIT[28:24]。

(3)、直方图参数设置寄存器R3：用于限定直方图每格的统计数；

其为可读写；数据宽度：32位(也可以根据具体情况来设置位数)；BIT[23:0]：直方图每格的统计数m(逻辑认为实际每格时间间隔为m*T，T是逻辑器件的系统时钟)；BIT[28:24]：统计数的对数值，即BIT[23:0]＝2＾BIT[28:24]。

(4)、平均时延值寄存器R4：用于存放测试的结果信息之一，平均时延值；

其为只读。

(5)、最大时延值寄存器R5：用于存放测试的结果信息之一，最大时延值；

其为只读。

(6)、最小时延值寄存器R6：用于存放测试的结果信息之一，最小时延值；

其为只读。

(7)、用于时延测试的接收数据包总数寄存器R7：用于存放总的用于时延测试的数据包总数n；

其为只读。

而其中该帧结构数据包为ATM数据包，其结构如图4所示，包括有包头区和数据区，该包头区为公知的ATM信元头，该数据区为该数据包的净荷，在其开始位置，本实施例定义了两个32位的数据字节空间，其中：

一个数据字节空间是在数据包发送时由发送模块填写发送时间戳(ts)，下称第一字节空间；

一个数据字节空间是在数据包接收时由接收模块填写接收时间戳(tr)，下称第二字节空间。

本发明实施例所述的一种时延测试的实现方法，如图3所示，其包含有如下步骤：

第一、测试仪在数据包中插入发送时间戳信息，并将该数据包发送给待测试通信设备后返回该测试仪。

在开始发送数据包时，在发送模块、接收模块中分别各启动一个定时计数器，测试仪依次发送每个数据包时，通过发送模块将发送时的定时计数器的数值填写至各个数据包的第一字节空间，然后将数据包发送给待测试通信设备。

该待测试通信设备接收到数据包后，按照其内部的业务逻辑进行处理(或者直接转发)，并将处理后的数据包输出后送至测试仪。当然，如果是待测路径，那么直接在待测路径的两端进行发送和接收测试即可。

第二、接收该返回的数据包，并在该数据包中插入接收时间戳信息。

测试仪接收到返回的数据包后，由接收模块进行处理，该接收模块将相应定时计数器的数值填写至各个数据包的第二字节空间，然后将数据包发送给时延统计模块。

第三、从数据包中分别取出该发送时间戳信息和接收时间戳信息后，进行计算得到的待测试设备的时延值。

如图5所示，时延统计模块从数据包中的第一字节空间、第二字节空间分别取出上述步骤所填写的数值，和测试仪逻辑器件的系统时钟相乘，得到当前数据包相应的发送时间ts和接收时间tr，将二者相减，即获得发送当前数据包的时延值：DTD＝tr-ts，并将结果进行存储。

为了满足使用者的要求，需要对于时延值数据进行处理，下面描述时延值数据的处理流程：

如图6所示，通过前述步骤获得时延值DTD后，通过最大时延比较器和最小时延比较器获得最大时延和最小时延，其中最大时延和最小时延均通过寄存器R5、R6保存其具体数值，在实现过程中，最大时延值寄存器R5和最小时延值寄存器R6的值同当前的时延值比较，如果新的时延值大于原来最大时延值，则把新值填入最大时延值寄存器R5；如果新的时延值小于原来最小时延值，则把新值填入最小时延值寄存器R6。

对于平均时延，设前n个数据包的时延和为Sdtd(n)，则平均时延为Sdtd(n)/n。在逻辑设计实现时，通过一个寄存器R7存放前n个数据包的时延和或者数据包的总数和，并用另一个寄存器R4存放平均时延值。当有新的正确的带有时延测试信息的数据进入时，Sdtd(n+1)＝Sdtd(n)+DTD(n+1)，把新的时延值和代替原来的数据一并存放。同时计算新的平均时延(Sdtd(n+1)/(n+1))，并存放在平均时延寄存器R4中。

为了便于使用者便于观察使用各个数据包的时延值，本发明实施例的时延统计模块还采用直方图的方式对其进行处理。

在正式的统计处理以前，为了保证直方图的正确性，需要对时延值进行预估。首先使用一定数目的数据包进行时延均值的预估计，所述一定的数目由用户设定，为方便计算，设置的值推荐是2的整数倍，存放于寄存器R2中，按照前述的步骤进行处理，最后获得时延均值的预估计值。其次，对延时以预估计值为中心，分若干格进行直方图统计，每格的时间单位大小由用户通过寄存器R3设置，设置的值推荐为2的整数倍。

以上时延产生和统计过程中，也可以使用RAM完成，该RAM的数据宽度可以是8、16、32bit等，表示定时计数器的位数；而深度可以根据需要选择如128、256、512等。

本发明实施例完全可以解决当前宽带通信产品，具有帧结构数据通讯协议设备的时延测试问题，可以支持各种带宽。

Claims (5)

1、一种时延测试的实现方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

a、在数据包中插入发送时间戳信息，并将该数据包发送给待测试设备或待测路径后返回；

b、接收该返回的数据包，并在该数据包中插入接收时间戳信息；

c、从数据包中分别取出该发送时间戳信息和接收时间戳信息后，进行计算得到的待测试设备或待测路径的时延值。

2、如权利要求1所述的一种时延测试的实现方法，其特征在于，所述步骤a中的在数据包中插入发送时间戳信息具体是指：在数据包的数据区中插入发送时间戳信息。

3、如权利要求1所述的一种时延测试的实现方法，其特征在于，所述步骤b中的在数据包中插入接收时间戳信息具体是指：在数据包的数据区中插入接收时间戳信息。

4、如权利要求1所述的一种时延测试的实现方法，其特征在于，所述步骤c还包括有：对该时延值进行直方图统计。

5、如权利要求1至4所述的任一种时延测试的实现方法，其特征在于，所述的数据包是指具有帧结构的数据包。

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