CN1713599A - 网络交换设备多网口切换装置和测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通信领域中的网络交换设备多网口切换装置，其网口测试设备(101)与接口板(104)相连接；计算机(106)分别与网络集线器(102)和控制电路(105)相连；网络集线器(102)与切换电路(103)相连；切换电路(103)一部分与网络集线器(102)相连，另一部分与接口板(104)相连，同时输出一组控制IO到切换电路(103)；被测板(107)与接口板(104)之间通过10/100/1000Base－T直通电缆相连。本发明克服了现有技术存在的测试效率低下、人工参与过多、测试可靠性低、信号传输稳定性差的缺点，能够在生产维修过程中高效、方便、低成本、准确、大批量地测试交换类网口功能。
Description
技术领域
本发明属于通讯设备的测试领域，具体地说，是一种交换类多网口单板的多网口快速切换仪器和测试方法。
背景技术
多网口百兆和千兆交换设备在通讯***中得到了越来越多的使用，针对交换设备的测试目前也已有各种相应的测试标准和测试方法。如我国制定的YD/T1156-2001路由器测试规范-高端路由器、YD/T1098-2001路由器测试规范—低端路由器、YD/T1141-2001千兆比以太网交换机测试方法等，针对这些测试技术要求相应的测试软件和测试仪器也均比较成熟。但这些测试均以一个网口或两个为测试目标，并且着重于测试性能，适合于研发阶段测试网口性能，不适合多网***换设备批量生产时简单快速功能测试的要求。同时交换类多网口单板本身的特点决定了其通常不具备处理IP层以上协议的功能，仅具备MAC传输能力，测试网口时无法用一个外部网口发数据同时在该网口收数据进行测试。如果需要测试一对网口的互通性能，必须提供一套具有两个在IP层分离的网口设备，一个网口负责收数据包，另外一个负责发数据包，以完成数据的交换，从而完成丢包率、最大传输速度、最大允许通过数据包长度等规定的测试。但是出于成本的考虑，在多网***换设备测试时，通常因为成本过高而无法满足一对网口配一套测试设备的需求，所以一般使用一套测试设备，通过手工在多个网口之间进行切换，以达到测试多个网口的目的，显而易见，这种方法的测试效率低下，而且由于人工参与过多，导致测试结果的可靠性大大降低。
不仅如此，由于网口信号除了通过光信号传输外，一般均以差分信号作为传输方式。而差分信号的特点决定了其无法采用数字电路进行切换，同时由于信号频率较高，也无法采用继电器等常规的模拟切换电路进行切换，而高频切换电路如功分器、模拟开关等对信号的衰减比较大，仅适合将一路信号切换到有限的几路，如果切换到较多的通路将导致信号衰减，严重影响信号的稳定传输。目前尚未发现能够有效解决这一问题的方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的测试效率低下、人工参与过多、测试可靠性低、信号传输稳定性差的缺点，以期提出一种在生产维修过程中高效、方便、低成本、准确、大批量地测试交换类网口功能的网络交换设备多网口切换装置和测试方法。
为实现上述目的，本发明构造了一种网络交换设备多网口切换装置，包括被测板，其特征在于，还包括网口测试设备、网络集线器(Hub)、切换电路、接口板、控制电路、计算机、测试交换与控制电路；
所述网口测试设备具备一个网口，通过10/100/1000Base-T直通电缆连接到所述接口板的第一个网口，该连接为双向数据通道；
所述计算机具备一个网口和一个RS232串口，网口通过10/100/1000Base-T直通电缆与所述Hub的第一个网口相连，该连接为双向数据通道，其RS232口通过双绞线与所述控制电路相连，该连接为双向数据通道；
所述Hub的第2～N个网口通过10/100/1000Base-T直通电缆与所述切换电路相连，该连接为双向数据通道；
所述切换电路具备2N-2个网口接点一部分与所述Hub相连，另一部分通过10/100/1000Base-T交叉电缆连接至所述接口板，同时控制电路输出一组控制IO到所述切换电路，该组IO为单向信号；
所述被测板与所述接口板之间通过10/100/1000Base-T直通电缆相连。
网口测试设备与计算机输出的两个网口对应的IP地址属于同一网段，具有相同的子网掩码。控制电路与计算机之间的通讯使用确定的通讯协议，所以控制电路上运行的切换控制程序，可以是任何类型的程序，只要支持RS232通讯，且遵守确定的通讯协议即可。
本发明还提出了一种网络交换设备测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(201)测试环境加电；
(202)测试环境及被测板的初始化；
(203)切换电路接通第一路经过专用控制电路的网络通路；
(204)测试环境运行常规网口测试程序(国家相关规定制定的测试项目)测试第一路经过专用控制电路的网落通路；
(205)测试环境记录/显示测试结果；
(206)根据被测板网口数判断是否所有网口均完成测试，据此决定下一步操作；
(207)测试环境控制专用控制电路断开所有网络连接。然后接通下一路待测网络通路的连接；
(208)所有网口完成测试后整理测试结果，显示测试结果。
(209)测试结束，测试***下电；
(210)如要开始另一块多网***换板的测试时，重复步骤(201)～(209)。
通过本发明所述装置和方法，能够自动快速的完成交换类多网口单板多个网口的功能性测试的生产过程中多网***换板的网口切换仪器及测试方法。与现有测试技术和测试方法相比使用本设备和测试方法，在外部提供两台计算机即可自动快速的完成交换类多网口单板多个网口的功能性测试，配合一定的软件和仪表也可快速自动的进行符合国家测试规范的各种性能测试。不仅可以在多个网口之间自动切换，无需人工切换网口。测试速度快、效率高。而且对网口数量没有限制，可支持多路网口测试。在配合仪表的情况下，还可以支持网口各项性能测试。
附图说明
图1是本发明所述网络交换设备多网口切换装置结构图。
图2是本发明所述网络交换设备测试方法流程图。
图3是本发明所述装置中百兆切换电路结构图。
图4是本发明所述装置中千兆切换电路结构图。
图5是本发明所述装置中切换控制电路结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明所述方法作进一步说明。
本发明所述网络交换设备多网口切换装置可以看作由两部分组成(被测交换板网口最大数目为N个)：
第一部分：被测板107，即多网***换板。
第二部分：测试环境。该环境由控制电路105、切换电路103、两个外部网口(计算机106或网口测试设备101)及外部控制***(测试交换与控制电路108)、N口Hub102组成。实际应中，Hub102的N-1个网口分别通过Ethernet 10/100/1000Base-T交叉电缆与被测板107的N-1个网口相连接，Hub102的第一个网口与被测板107的第一个网口通过Ethernet10/100/1000Base-T直通电缆分别接入外部的两个网口。外部控制***控制专用切换控制电路105和切换电路103进行自动切换，切换完成后通过两个外部网口进行各种所需的网口功能测试。
图1是本方法的测试组成框图。设待测多网***换单板最多具有N个网口，各部分说明如下：
网口测试设备101为带网口的计算机或其它网口测试设备。作为交换类网口设备测试的一个外部网口，与计算机106提供的外部网口一起构成交换类网口设备测试所需的两个外部源，协同完成测试发送数据包或者接收数据包，在其上运行各种与计算机106配合的规定的网口测试程序。
Hub102为带有N个网口的Hub，如果被测板为百兆交换板，则该Hub为百兆交换Hub，如果被测板为千兆交换板，则该Hub为千兆交换Hub。该Hub保证自计算机106的网络数据包可以发送给切换电路103从Hub102到切换电路103的N-1个输入网口中的任何一个，即将来自计算机106的网线在物理同时连接到切换电路103的N-1个网口上，为切换电路103提供输入。
切换电路103负责将接通待测的网口。其功能为将来自Hub102的N-1个网口在一定时间内仅允许一路通过，传输到接口板104，它响应来自控制电路105的一组IO信号的控制，由控制电路105确定接通那一路。
接口板104提供N-1个百兆或千兆网口插座，负责将N-1条Ethernet 10/100/1000Base-T交叉电缆连接到相应的网口插座上，为被测板107提供网线接入。
控制电路105的功能为接收来自计算机106的控制信号，指导控制电路105进行切换。其与计算机106之间通过RS232串口进行通讯。
计算机106运行有与网口测试设备101相配合的网口测试程序和测试切换控制程序，其与控制电路105通过RS232串口相连。同时负责测试结果的处理和显示。
被测板107为多网***换板。
图2是本方法的测试流程图，以本发明所述方法对多网***换板的网口进行测试的步骤如下：
1、测试开始测试环境加电(201)；
2、测试环境及被测板的初始化(202)；
3、切换电路103接通第一路经过控制电路105的网络通路(203)；
4、测试环境运行常规网口测试程序(国家相关规定制定的测试项目)测试第一路经过控制电路105的网落通路(204)；
5、测试环境记录/显示测试结果(205)；
6、根据被测板107网口数判断是否所有网口均完成测试，据此决定下一步操作(206)；
7、测试环境控制控制电路105断开所有网络连接。然后接通下一路待测网络通路的连接。(207)；
8、所有网口完成测试后整理测试结果，显示测试结果(208)；
9、测试结束，测试***下电(209)；
10、如要开始另一块多网***换板的测试时，重复步骤1～9。
作为本发明所述装置的核心部分，切换电路103的具体实现主要有百兆切换电路和千兆切换电路两种，下面对此进行详细说明。百兆切换电路的实现如图3所示，主要包括10/100Base-T直通电缆301、22uF电容302、50欧电阻303、输入控制IO304、驱动器305、单刀双置继电器306。
N-1组网口信号的切换方法为：对每一条输入的10/100/Base-T直通电缆301，均进行下述处理：10/100Base-T直通电缆301输入为8条线分别为T1-T8，从中取出T3和T6，T3连接50欧电阻303、22uF电容302，最终接入单刀双置继电器306的信号输出端1。T6与单刀双置继电器306信号输入端相连，单刀双置继电器306信号输出端2悬空。如图3所示。正常情况下单刀双置继电器306接通信号输出端1，仅当控制电平为高时，单刀双置继电器306接通悬空状态，此时该组对应的网线连接正常，网络通讯正常，否则该组网线的一组差分信号被破坏，处于断开状态。
这样在同一时间内仅允许一条10/100/Base-T直通电缆301处于导通状态，即可将Hub中的数据通过这条电缆输入接口板上的某个确定网口，从而完成在接口板上的N-1个网口之间切换的目的。
千兆切换电路的实现如图4所示，主要包括1000Base-T直通电缆401、10uF电容402、50欧电阻403、输入控制IO404、驱动器405、单刀双置继电器406。
N-1组网口信号的切换方法为：对每一条输入的1000Base-T直通电缆401，均进行下述处理：1000Base-T直通电缆401输入为8条线分别为T1-T8，从中取出T3、T6、T7、T8。T3和T7均连接50欧电阻403、10uF电容402，最终接入单刀双置继电器406信号输出端1。T6和T8与单刀双置继电器406信号输入端相连，单刀双置继电器406信号输出端2悬空。如图3所示。正常情况下单刀双置继电器406接通输出端1，仅当控制电平为高时，单刀双置继电器406接通悬空状态，此时该组对应的网线连接正常，网络通讯正常。否则该组网线的一组差分信号被破坏，处于断开状态。
这样在同一时间内仅允许一条10/100/Base-T直通电缆401处于导通状态，即可将Hub102中的数据通过这条电缆输入接口板上的某个确定网口，从而完成在接口板104上的N-1个网口之间切换的目的。
作为本发明另一个重要电路，控制电路105的原理与实现如图5所述，主要采用C51芯片配合接口电路构成，以最多32个网口的网络交换单板的测试控制为例，来自计算机106的RS232串口501为双向通道，功能为为CS51单片机和上位控制***提供通讯通道。因为通讯数据量小，且RS232串口501与计算机106间距离较短，采用RS232方式通讯。CS51单片机502采用P87LPC767，其为8051类别的CMOS型微控制器，有15(最大18)个I/O脚，支持两路时钟/计数器、两路模拟比较器，4路8位A/D采样；内部具有两个DPTR，支持I2C总线；拥有128Byte片内RAM，4K Byte片内可编程EPROM；可以最大程度的减少对外部器件的需要；功能为解析RS232数据输出7个I/O控制；RS触发器503用于锁存控制输出；5-32解码器504将5条输入转为32条输出，确保任何时间最多仅有一路输出为高电平，从而确保同时仅有一路网口被选通；两输入与门505、反相器506、两输入或门507、32条控制输出I/O508，输出至切换电路103，在切换电路103经驱动电路驱动后，控制双刀继电器，切换网口；CS51输出7个I/O命名为P1～P7(图五中从CS51下方从左到右分别为P1～P7)，P1～P5为网口控制5-32解码器输入，P6作为快速复位脚为高电平时输出全零，切换至第一路，低电平无操作。P7为高电平选通锁存。
输出流程为：1：P0：低电平；2：P1～P5：控制值，P6：低电平；3：P7：高电平。清零操作为：1：P0：低电平；2：P6：高电平；3：延迟1毫秒；4：P6：低电平。
Claims (13)
1、一种网络交换设备多网口切换装置，包括被测板(107)，其特征在于，还包括网口测试设备(101)、网络集线器(102)、切换电路(103)、接口板(104)、控制电路(105)、计算机(106)、测试交换与控制电路(108)；
所述网口测试设备(101)与所述接口板(104)相连接；所述计算机(106)分别与所述网络集线器(102)和控制电路(105)相连；所述网络集线器(102)与所述切换电路(103)相连；所述切换电路(103)一部分与所述网络集线器(102)相连，另一部分与所述接口板(104)相连，同时输出一组控制IO到所述切换电路(103)；所述被测板(107)与所述接口板(104)之间通过10/100/1000Base-T直通电缆相连。
2、如权利要求1所述的网络交换设备多网口切换装置，其特征在于，所述网口测试设备(101)通过10/100/1000Base-T直通电缆连接到所述接口板(104)的第一个网口，该连接为双向数据通道。
3、如权利要求1所述的网络交换设备多网口切换装置，其特征在于，所述计算机(106)具备一个网口和一个RS232串口，网口通过10/100/1000Base-T直通电缆与所述网络集线器(102)的第一个网口相连，该连接为双向数据通道，其RS232口通过双绞线与所述控制电路(105)相连，该连接为双向数据通道。
4、如权利要求1所述的网络交换设备多网口切换装置，其特征在于，所述网络集线器(102)的第2～N个网口通过10/100/1000Base-T直通电缆与所述切换电路(103)相连，该连接为双向数据通道。
5、如权利要求1所述的网络交换设备多网口切换装置，其特征在于，所述切换电路(103)具备2N-2个网口接点，通过10/100/1000Base-T交叉电缆连接至所述接口板(104)，所输出的控制IO为单向信号。
6、如权利要求1所述的网络交换设备多网口切换装置，其特征在于，所述被测板(107)与所述接口板(104)之间通过10/100/1000Base-T直通电缆相连。
7、如权利要求1所述的网络交换设备多网口切换装置，其特征在于，所述网口测试设备(101)与计算机(106)输出的两个网口对应的IP地址属于同一网段，具有相同的子网掩码。
8、如权利要求1所述的网络交换设备多网口切换装置，其特征在于，所述控制电路(105)与计算机(106)之间的通讯使用确定的通讯协议，控制电路(105)上运行的切换控制程序，可以是任何类型的程序，只要支持RS232通讯，且遵守确定的通讯协议即可。
9、如权利要求1所述的网络交换设备多网口切换装置，其特征在于，所述切换电路(103)包括10/100Base-T直通电缆(301)、22pF电容(302)、150欧电阻(303)、输入控制IO(304)、驱动器(305)、单刀双置继电器(306)；
所述10/100Base-T直通电缆(301)输入T1-T8八条线，T3连接所述150欧电阻(303)和22pF电容(302)，最终接入所述单刀双置继电器(306)的信号输出端1；T6与所述单刀双置继电器(306)信号输入端相连，所述单刀双置继电器(306)信号输出端2悬空。
10、如权利要求1所述的网络交换设备多网口切换装置，其特征在于，所述切换电路(103)包括1000Base-T直通电缆(401)、10pF电容(402)、150欧电阻(403)、输入控制IO(404)、驱动器(405)、单刀双置继电器(406)；
所述1000Base-T直通电缆(401)输入为T1-T8八条线，T3和T7均连接所述150欧电阻(403)和10pF电容(402)，最终接入所述单刀双置继电器(406)信号输出端1；T6和T8与所述单刀双置继电器(406)信号输入端相连，单刀双置继电器(406)信号输出端2悬空。
11、如权利要求1所述的网络交换设备多网口切换装置，其特征在于，所述控制电路(105)采用C51芯片配合接口电路构成。
12、一种网络交换设备测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(201)测试环境加电；
(202)测试环境及被测板的初始化；
(203)所述切换电路(103)接通第一路经过控制电路(105)的网络通路；
(204)测试环境运行常规网口测试程序测试第一路经过控制电路(105)的网落通路；
(205)测试环境记录/显示测试结果；
(206)根据被测板(107)网口数判断是否所有网口均完成测试，据此决定下一步操作；
(207)测试环境控制控制电路(105)断开所有网络连接，然后接通下一路待测网络通路的连接；
(208)所有网口完成测试后整理测试结果，显示测试结果；
(209)测试结束，测试***下电。
13、根据权利要求12所述的网络交换设备测试方法，其特征在于，如要开始另一块多网***换板的测试时，重复步骤(201)～(209)。
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