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Diese
Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Anordnungen zum Testen
einer Kommunikation in einem Netz, z. B. Ethernet-Zubringerdatenströme, die
für eine
Sendung über
SONET(synchronous optical network = synchrones optisches Netz)- oder SDH-(synchronous
digital hierarchy = Synchrondigitalhierarchie)-Netze zusammengeführt werden.
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In
den letzten Jahren ist weltweit die Menge des datenbezogenen (abgegrenzt
vom sprachbezogenen) Telekommunikationsverkehrs, der Kommunikationsnetze
durchquert, fortlaufend gestiegen. Es stehen verschiedene Ansätze zur
Verfügung,
um diesen steigenden Bedarf nach einer Kommunikationsbandbreite
aufzunehmen. Einer besteht darin, gänzlich neue Netze aufzubauen,
die spezifisch dafür
ausgelegt sind, große
Datenmengen handzuhaben. Dies stellt jedoch für Bediener mit existierenden
großen
installierten Netzen, die weiterhin betrieben werden müssen, um
die Einnahmen zu maximieren, keine gute wirtschaftliche Lösung dar.
Ein anderer Ansatz besteht darin, ein neues Paketdatennetz zu installieren
(z. B. unter Verwendung des Internetprotokolls – IP – oder des Ethernet oder einer
Kombination aus beidem), um die existierenden Hochleistungs-SONET/SDH-Systeme
zu ersetzen, die für
eine Übertragung
von Sprachverkehr verwendet werden. Um einen fortgesetzten Dienst
für einen
Sprachverkehr zu gewährleisten,
ist die Installation des Paketnetzes in relativ großen Abschnitten
erforderlich, die dann Abschnitte des SONET/SDH-Netzes ersetzen
können, so
daß ein
großer
finanzieller Aufwand erforderlich ist.
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Eine
dritte Option besteht darin, existierende SONET/SDH-Netze zu verwenden,
um eine Nutzlast zu tragen, die Paketdaten umfaßt, die z. B. über Zubringerdatenströme gesammelt
und verteilt wird, die unter Verwendung der Ethernet- Technologie implementiert
sind. Dies erfordert einen geringeren finanziellen Aufwand, erzeugt
(oder erhöht
sogar) weiterhin Einnahmen aus existierenden Netzinstallationen und
beeinflußt
nicht die Kontinuität
des Dienstes für existierende
Kunden, deren Verkehr über
das SONET/SDH-Netz abgewickelt wird.
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Die
Installation, das Testen und die Wartung derartiger zusammengesetzter
Systeme bringt jedoch neue Herausforderungen mit sich. Um Umlaufmessungen
in einem IP-Netz zu ermöglichen,
wird in der Regel ein Strom von speziellen Testrahmen erzeugt. Da
IP- und Ethernet-Medienzugriffssteuerungs-Rahmen
(MAC-Rahmen, MAC = media access control) Quellen- und Destinationsadressen
aufweisen, ist es nicht möglich,
einen Rahmen einfach von dem anderen (empfangenden) Ende zurück zu dem nahen
(ursprünglichen)
Ende erneut zu senden, ohne den Rahmen zu ändern (sogenannte passive Rückschleifung).
Es muß durch
Austauschen der Quellen- und Destinationsadressen für sowohl
MAC als auch IP (Quelle für
Destination und umgekehrt) mindestens ein neuer Rahmen aus dem empfangenen
Rahmen geschaffen werden. Dies wiederum erzwingt eine erneute Berechnung
der MAC-Rahmenprüfzeichen
folge (FCS = frame check sequence), da dieser Wert aus den Nutzlastdaten
einschließlich
der Knotenadressen berechnet wird. Es können andere Veränderungen
erwünscht
sein wie z. B. ein Rücksetzen
des IP-„Zeit-zu-Leben"-Parameters.
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Es
muß somit
eine bestimmte Anordnung an dem empfangenden Ende beteiligt sein,
die Rahmen empfangen, interpretieren, ändern, erneut zusammensetzen
und weitersenden kann. Aufgrund der Art des IP kann ein anderer
Verkehr in den getesteten Netzwerken vorhanden sein. In den meisten
Fällen sollte
dieser Verkehr nicht schleifenmäßig zurückgeführt werden,
so daß die
empfangende Anordnung auch in der Lage sein muß, vor einer Modifizierung und
Weitersendung spezielle Testrahmen zu erkennen und dieselben zu
filtern. Datenpaket-Weitersendungsgeräte können entweder ein Bit- Weiterleiten oder
ein Speichern-und-Weiterleiten verwenden. Beim Bit-Weiterleiten
werden nur ein paar Bytes durch das Gerät gespeichert, bevor die Rahmenweitersendung
begonnen wird, so daß es
für eine
Weitersendung eines Rahmens üblich
ist, gestartet zu werden, noch bevor derselbe vollständig empfangen wurde.
Beim Speichern-und-Weiterleiten wird das gesamte Paket durch das
Gerät empfangen,
bevor eine Weitersendung erfolgt. Ein Speichern-und-Weiterleiten
erfordert in der Regel mehr Speicher als ein Bit-Weiterleiten.
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Wenn
ein Bit-Weiterleiten verwendet wird, ist es möglich, daß die Paketweitersendung beginnt,
bevor ein Filter aktiviert wird, um eine Rahmenweitersendung abzubrechen.
In diesem Fall würde
die Weitersendungsanordnung beendete Rahmen erzeugen mit möglicherweise
schädlichen
Auswirkungen auf die Netzausrüstung.
Dies kann sich außerdem
aufgrund des zusätzlichen,
jedoch falschen erzeugten Verkehrs auf das Verhalten des zu messenden
Weges auswirken. Beim wahren Speichern-und-Weiterleiten wird der
gesamte Rahmen in der Anordnung gespeichert, bevor die Weitersendung
beginnt, was eine zusätzliche
teure Datenspeicherung erfordert.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Testanordnung sowie
ein Verfahren zum Testen einer Kommunikation in einem Netz mit verbesserten
Charakteristika zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Testanordnung gemäß Anspruch 1 oder 5 sowie ein
Verfahren gemäß Anspruch
3 oder 6 gelöst.
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Gemäß einem
Aspekt dieser Erfindung ist eine Testanordnung zum Testen einer
Kommunikation in einem Netz vorgesehen, das Datenrahmen zwischen
Kommunikationstoren trägt,
die jeweilige Adressen aufweisen, wobei jeder Rahmen eine Anzeige
der Adresse der Quelle des Rahmens, die Adresse der beabsichtigten
Destination des Rahmens und andere Daten enthält, wobei die Anordnung folgende
Merkmale aufweist:
zumindest ein Kommunikationstor;
einen
Empfänger
zum Empfangen eines Datenrahmens, der an dem Kommunikationstor ankommt;
eine
Schaltungsanordnung zum
- – Erkennen von Testdatenrahmen
gemäß zumindest
einem vorbestimmten Kriterium und zum Extrahieren vorbestimmter
Elemente aus jedem Testdatenrahmen, einschließlich der Quellen- und Destinationsadressen,
und
- – Erzeugen
eines neuen Testdatenrahmens, der die vorbestimmten Elemente umfaßt, wobei
die Quellen- und Destinationsadressen ausgetauscht werden, und der
einen zusätzlichen
Inhalt eines vorbestimmten Werts umfaßt; und
einen
Sender zum Senden des neuen Datenrahmens mit den ausgetauschten
Adressen in das Netz.
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Gemäß einem
anderen Aspekt dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Testen einer
Kommunikation in einem Netz vorgesehen, das Datenrahmen zwischen
Kommunikationstoren trägt,
die jeweilige Adressen aufweisen, wobei jeder Rahmen eine Anzeige
der Adresse der Quelle des Rahmens, die Adresse der beabsichtigten
Destination des Rahmens und andere Daten enthält, wobei das Verfahren folgende
Schritte aufweist:
Bereitstellen von zumindest einem Kommunikationstor;
Empfangen
eines Datenrahmens, der an dem Kommunikationstor ankommt;
Erkennen
von Testdatenrahmen gemäß zumindest einem
vorbestimmten Kriterium und Extrahieren vorbestimmter Elemente aus
jedem Testdatenrahmen, einschließlich der Quellen- und Destinationsadressen;
Erzeugen
eines neuen Testdatenrahmens, der die vorbestimmten Elemente umfaßt, wobei
die Quellen- und Destinationsadressen ausgetauscht werden, und der
einen zusätzlichen
Inhalt des vorbestimmten Werts umfaßt; und
Senden des neuen
Datenrahmens mit den ausgetauschten Adressen in das Netz.
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Ein
Vorteil dieser Erfindung besteht darin, daß sie weder eine Rahmensendung
auf die Art und Weise eines bitweiterleitenden Geräts beendet
noch eine zusätzliche
Speicherspeicherung erfordert, wie dies bei einem Speicher-und-Weiterleit-Gerät der Fall ist.
Dennoch ahmt das Verhalten einer Anordnung, die diese Erfindung
einsetzt, täuschend
ein Speicher-und-Weiterleit-Gerät
nach, das lediglich die erwünschten
Testpakete zurückgibt.
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Nachfolgend
werden ein Verfahren und eine Anordnung gemäß dieser Erfindung zum Testen
einer Ethernet-Ausrüstung,
die Zubringerverbindungen zu SONET- oder SDH-Sendesystemen bereitstellt, Bezug
nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben.
Es zeigen:
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1 ein schematisches Blockdiagramm
eines SONET/SDH-Netzes
mit Zubringerdatenströmen von
lokalen Netzen (LAN = local area network) eines Ethernets;
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2 ein schematisches Blockdiagramm
einer Testanordnung zum Testen des in 1 gezeigten
Netzes;
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3 das Format eines Ethernet-Datenrahmens,
der durch die Testanordnung aus 2 erzeugt
wurde;
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4 ein schematisches Diagramm
zweier Testanordnungen wie in 2 gezeigt,
die einen „1-Tor-Rückschleif/Durchschleif"-Testmodus bereitstellen;
und
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5 ein schematisches Blockdiagramm
einer Schaltungsanordnung, die in der Testanordnung in 4 enthalten ist und in einem „Durchschleif"-Modus wirksam ist.
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1 zeigt ein Beispiel eines
Datenkommunikationsnetzes 10 zum Senden von Datenrahmen zwischen
den beiden Ethernet-LANs 12 und 14 über ein
Sendesystem 16, das eine SONET- oder SDH-Technologie verwendet. Jedes
Ethernet-LAN weist mehrere Stationen oder Knoten (z. B. Arbeitsplatzrechner,
Dateiserver, Druckserver, Drucker und andere Vorrichtungen) auf,
die in einer Sterntopologie mit einem oder mehreren Netzknoten bzw.
Hubs oder Ethernet-Schaltern verbunden sind. Einer der Netzknoten
in jedem LAN 12 und 14 weist außerdem eine
Verbindung mit einer SONET- oder SDH-Zugriffs- oder Aggregationsausrüstung wie
z. B. einem optischen Abzweigungsmultiplexer (OADM = optical add-drop
multiplexer) 16 oder einem Anschlußmultiplexer 18 auf.
Diese Ausrüstung
empfängt
Zubringersignale bzw. Nebenstellensignale in ihren Ursprungsformaten
(in dem vorliegenden Fall Ethernet-Rahmen) und erzeugt entweder
SONET/SDH-Rahmen durch Kombinieren der Zubringersignale von mehreren
Quellen (Anschlußmultiplexer)
oder setzt Abschnitte eines Zubringersignals in jeweilige Abschnitte
der Nutzlasthüllkurve
aufeinanderfolgender, existierender Rahmen ein (Abzweigungsmultiplexer).
Die Multiplexer 16 und 18 sind über SONET/SDH-Verbindungen
entweder direkt oder über
eine digitale Querverbindungs- bzw. Cross-Connect-Ausrüstung 20 miteinander
verbunden. Die Details einer SONET/SDH-Rahmenstruktur und eines Betriebs einer Ausrüstung wie
z. B. Anschlußmultiplexer,
Abzweigungsmultiplexer und Querverbinder sind Fachleuten bekannt
und müssen
hierin nicht erörtert
werden.
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Die
Installation und Wartung eines Systems wie z. B. des Netzes 10,
das in 1 gezeigt ist,
erfordert häufig
die Sendung von Testsignalen (Ethernet-Datenrahmen) über ausgewählte Wege
in dem Netz, um zu bestätigen,
daß die
Netzaus rüstung (Verbindungen,
Multiplexer, Querverbinder, etc.), die diese Wege aufweist, korrekt
arbeitet. Zum Beispiel kann eine Testanordnung 22, die
mit dem OADM 16 verbunden ist, verwendet werden, um Testrahmen
für eine
Sendung zu einer anderen Testanordnung 24, die mit dem
Anschlußmultiplexer 18 verbunden
ist, in das Netz 10 zu injizieren. Das Testen eines Systems, das
Ethernet-Komponenten umfaßt,
erfordert ein Spezifizieren einer oder mehrerer Toradressen für jede Ethernet-Komponente.
Das Adressierungsschema, anhand dessen Datenrahmen zu ihrer beabsichtigten
Destination über
ein Ethernet-LAN geleitet werden, umfaßt die Zuweisung einer global
eindeutigen, 12-stelligen (6-Byte) hexadezimalen Stationsadresse,
wie z. B. 08:00:07:A9:B2:FC, zu jeder Ethernet-Schnittstellen-Ausrüstung (Steckkarte
oder integrierte Schaltungsanordnung).
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Ein
vordefinierter Satz aus Ethernet-Stationsadressen wird permanent
gespeichert und selektiv bei den beiden Testanordnungen 22 und 24 verwendet,
um die Destinationsadresse von Ethernet-Rahmen zu bestimmen, die
durch die Testanordnungen gesendet werden. Diese Stationsadressen werden
aus jenen gezogen, die gemäß der Ethernet-Praxis
dem Hersteller der Testanordnungen zugewiesen sind. In der Regel
ist der Adreßsatz
der gleiche für
alle Beispiele des gleichen Testanordnungsmodells, jedoch unterschiedlich
für unterschiedliche
Modelle. Die Auswahl bestimmter Adreßkombinationen bei jeder Testanordnung
wird durch die Testanordnungen gemäß einer Benutzerauswahl eines
oder mehrerer vordefinierter Testmodi koordiniert. Zusätzlich,
um eine vollständige
Betriebsflexibilität
aufrechtzuerhalten, ist der Benutzer in der Lage, alle Ethernet-Adressen
und verwandten Parameter individuell zu konfigurieren, um Umständen gerecht zu
werden, in denen die vordefinierten Testmodi nicht geeignet sind.
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2 zeigt beispielhaft die
prinzipielle Funktionalität
der Testanordnung 22 (und 24) zum Implementieren
der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Satz Ethernet-Schnittstellen-Tore 26 (optisch
oder elektrisch, 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1 Gb/s und/oder 10 Gb/s) für eine Verbindung mit
den Netzelementen des Netzes 10, wie z. B. dem OADM 16 und
dem Anschlußmultiplexer 18,
vorgesehen. Es sind vier Schnittstellentore gezeigt, doch kann,
falls erwünscht,
eine größere Anzahl
vorgesehen sein. Jedes Ethernet-Schnittstellen-Tor umfaßt einen
Sendungsausgang Tx (der z.B. in dem Fall eines optischen Tors einen
Laser enthält)
und einen Empfangseingang Rx (der z. B. einen Photodiodenempfänger enthält). Die
Ethernet-Tore 26 sind mit einem Prozessor 28 gekoppelt,
der den Betrieb der Testanordnung 22 gemäß Softwareprogramminstruktionen
koordiniert, die in einem Speicher 30 gespeichert sind.
Testdaten, die über
die Ethernet-Tore 26 gesendet werden sollen, werden in
einem Testdatengenerator 32 erzeugt, z. B. unter Verwendung
eines Pseudozufalls-Binärfolge-Generators
(PRBS = pseudo-random binary sequence), und mit geeigneten Ethernet-MAC-Kopfblöcken (unten
beschrieben) und Prüfdaten
zusammengesetzt, um Ethernetrahmen zu bilden. Ebenso werden Testdaten
in Ethernet-Rahmen, die über
die Ethernet-Tore 26 empfangen werden, durch eine Testdatenanalysevorrichtung 34 aus den
Rahmen extrahiert, und es werden dem Prozessor 28 zusammengefaßte Daten
zugeführt.
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Die
funktionellen Anforderungen des Benutzers der Testanordnung und
die Ergebnisse von durchgeführten
Tests werden über
eine Benutzerschnittstelle 36 (z. B. ein Anzeige- und Eingabegerät wie z.
B. eine Tastatur), die durch den Prozessor 28 gesteuert
wird, übermittelt.
Die wie in 2 gezeigte Funktionalitätsanordnung
dient lediglich der Erläuterung
und die Details einer praktischen Implementierung können variieren.
Zum Beispiel kann ein Großteil
oder die gesamte Funktionalität
der Testdatenanalysevorrichtung 34 durch Softwarealgorithmen
bereitgestellt sein, die in dem Speicher 30 gespeichert sind
und durch den Prozessor 28 ausgeführt werden.
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Die
durch den Testdatengenerator 32 zusammengesetzten Ethernet-Rahmen
weisen ein Format auf, das in 3 gezeigt
ist und sich größtenteils nach
dem Format von normalen Ethernet-Rahmen richtet. Jeder dieser Rahmen
beginnt mit einer Medienzugriffssteuerungs-(MAC)-Information (MAC
= media access control), wie z. B. Anfangsblock, Rahmenbeginn-Abgrenzer,
Destinationsadresse, Quellenadresse und Rahmenlängen-/-typindikator und IP-Kopfblockfelder.
Die Klientendaten oder die Nutzlast (falls vorliegend – siehe
unten) weisen PRBS-Testdaten auf, die durch den Testdatengenerator 32 erzeugt
wurden, gefolgt von fünf
Feldern mit jeweils vier Bytes der Testanordnungsdaten 38.
Diese fünf
Felder enthalten:
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- – einen
Identifizierer für
den Testdatenstrom, von dem der Rahmen ein Teil ist, der die physische Tornummer
(im Gegensatz zu der Stationsadresse) des Ethernet-Tors aufweist, das
den Rahmen sendete;
- – eine
Folgenummer für
den Rahmen innerhalb dieses Stroms;
- - ein Feld für
einen IP-Zeitstempel;
- – einen
Zyklische-Redundanzprüfung-(CRC)-Code
(CRC = cyclic redundancy check) für die vorangehenden Werte innerhalb
der Datenbytes der Testanordnung 38; und
- – ein
Feld für
einen MAC-Zeitstempel (der nicht durch den vorangehenden CRC-Code
abgedeckt ist).
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Vorausgesetzt,
daß sowohl
der IP- als auch der MAC-Zeitstempel
einen Spielraum für
unterschiedliche Latenzzeiten ermöglicht, umfaßt die IP-Latenzzeit
Phänomene,
wie z. B. Verzögerungen, die
durch den MAC-PAUSE-Mechanismus eingeführt wurden, die MAC-Latenzzeit
hingegen nicht. Die Klientendaten werden nach Bedarf auf die minimale spezifizierte
Länge für einen
Ethernet-Rahmen aufgefüllt,
gefolgt von einer Rahmenprüfsequenz
(FCS = frame check sequence), die einen 32-Bit-CRC-Code aufweist.
Wenn jedoch Testpakete minimaler Länge erforderlich sind, läßt die Menge
der Felder MAC, IP, Testanordnungsdaten, Auffüllung (PAD) und FCS keinen
Raum für
eine PRBS, so daß in
diesem Fall die Nutzlast weggelassen wird. Das in 3 gezeigte Rahmenformat wird unten als „Spezialtestrahmen" bezeichnet. Ein
Merkmal dieses Formats besteht darin, daß die Rahmen ohne weiteres
aus einem anderen Verkehr, der eventuell in dem Netz vorliegt, gefiltert
werden können,
z. B. unter Verwendung der Testanordnungsdaten-CRC, um das Vorhandensein
der Testanordnungsdatenfelder 38 zu erfassen. Für IP-Umlaufmessungen müssen die
Rahmen selbstverständlich
IP-Felder umfassen.
Die Erfindung ist jedoch auch auf ein MAC-Testen anwendbar, bei dem die Rahmen
keine IP-Felder enthalten müßten.
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Die
Testanordnungen 22 und 24 liefern verschiedene
vordefinierte Testmodi, wie z. B. Rückschleifen (2-Tor), Ende-zu-Ende, Rückschleifen (1-Tor)
und Durchschleifen. Jede Testanordnung speichert den gleichen gesamten
Satz aus Ethernet-Adressen, die selektiv unterschiedlichen der Schnittstellentore 26 in
der Testanordnung zugewiesen werden können und selektiv in Ethernet-Rahmen enthalten
sein können,
die durch unterschiedliche Tore 26 in der oder einer anderen
Testanordnung gesendet werden. Für
die Zwecke dieser Beschreibung werden vier dieser Adressen als Adresse
A, Adresse B, Adresse X und Adresse Y identifiziert.
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Bei
vielen Testkonfigurationen erzeugt und sendet eine (ursprüngliche)
Testanordnung Testdatenrahmen, die das getestete Netz zu einem entfernten
Testpunkt hin durchqueren. Dort werden sie entweder empfangen und
sofort in einer zweiten Testanordnung validiert oder durch ein Rückschleifkabel oder
eine zweite Testanordnung zum Zweck einer Validierung zu der ursprünglichen
Vorrichtung zurückgegeben.
Jede Testanordnung 22 und 24 kann als ursprüngliche
Anordnung (Testanordnung 1) oder als empfangen de/Rückschleifanordnung
(Testanordnung 2) konfiguriert werden. Wenn die Testanordnung-1-Konfiguration
ausgewählt
ist, sind die Adressen A und B den Toren 1 und 2 der
Testanordnung zugeordnet; wenn die Testanordnung-2-Konfiguration ausgewählt ist,
sind die Adressen X und Y diesen Toren zugeordnet.
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Unter
Bezugnahme auf 4 sind
die oben erwähnten
Testmodi Rückschleif
(1-Tor) und Durchschleif für
eine Verwendung miteinander vorgesehen, wobei eine Testanordnung,
die als Testanordnung 1 (die Testanordnung 22 in 4) konfiguriert ist, in
einem Rückschleif-(1-Tor)-Modus
ist, und die Testanordnung, die als Testanordnung 2 (die
Testanordnung 24) konfiguriert ist, in einem Durchschleifmodus ist.
Die Destinationsadresse für
Ethernet-Rahmen, die von dem Tor 1 der Testanordnung 22 gesendet werden,
ist die Adresse X des Tors 1 der Testanordnung 24.
Die Testanordnung 24 ist jedoch nicht für eine unabhängige Erzeugung
ihrer eigenen Ethernet-Rahmen angeordnet. Statt dessen ist dieselbe angeordnet,
um die Rahmen, die sie empfängt,
auf demselben Tor weiterzusenden, nachdem dieselbe die Quellen-
und Destinationsadressen, die sie enthalten, ausgetauscht oder ausgewechselt
hat und die FCS jedes Rahmens erneut berechnet und aktualisiert
hat. Somit weisen die Rahmen, die dieselbe empfängt, die Adresse A als Quellenadresse
und die Adresse X als Destinationsadresse auf, und sie sendet diese
Rahmen mit der Adresse X als Quellenadresse und der Adresse A als
Destinationsadresse weiter. Dementsprechend empfängt die Testanordnung 22 auf
dem Tor 1 die Rahmen zurück, die sie von diesem Tor
gesendet hat.
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Sind
die Testanordnungen in den Modi Rückschleif-(1-Tor)/Durchschleif
konfiguriert, kann ein Rückschleiftest
unter Verwendung von nur einem Tor an jeder Testanordnung und mit
einer einzelnen Duplexverbindung in dem SONET/SDH-Netz erzielt werden,
ungeachtet der spezifischen Implementierung des verwendeten Ethernets
(z. B. mit Ruto-Verhandlung).
Falls erwünscht,
können
zusätzliche
Tore an den Testanordnungen 22 und 24 verwendet
werden, um zusätzliche
Testrahmen auf einen Umlauf durch unterschiedliche Wege über das
Netzwerk zu senden, z. B. zwischen den Toren 2 der Testanordnungen,
wie durch die gestrichelte Linie in 4 angezeigt
ist.
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5 zeigt die funktionalen
Blöcke,
die in der Testanordnung 24 enthalten sind, bei einer möglichen
Implementierung der vorliegenden Erfindung. Aufgrund von Geschwindigkeitsanforderungen
und weil die durch diese Schaltungsanordnung eingeführte Latenzzeit
deterministisch ist, weist diese Implementierung die Form einer
Hardware auf, was genaue Umlauflatenzzeitmessungen ermöglicht.
In diesem Fall wird das Umlauftesten unter Verwendung lediglich
der oben beschriebenen speziellen Testrahmen, die ohne weiteres
aus einem anderen Verkehr gefiltert werden können, durchgeführt. Das
Format dieser Testrahmen wird derart ausgewählt, so daß nur ein paar Bytes Informationen
für ein
Weitersenden extrahiert und verarbeitet werden müssen:
-
- – der
MAC-Kopfblock (dessen Quellen- und Destinationsadressen für ein Weitersenden
ausgetauscht wird);
- – IP-Kopfblock
(wobei wiederum die Quellen- und Destinationsadressen ausgetauscht
werden sollen);
- - die Testanordnungsdatenfelder 38 (3).
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Der
Rest des weitergesendeten Rahmens kann durch eine feste Formel unabhängig von
den empfangenen Daten (d. h. ohne eine wesentliche Informationsverarbeitung
in Abhängigkeit
von dem Inhalt des empfangenen Rahmens und daher sehr schnell) neu
erzeugt werden:
-
- – PRBS
(gemäß dem Standardalgorithmus
aus einem beliebigen Keimwert erzeugt); es werden keine Messungen
oder Tests bezüglich
der PRBS durchgeführt,
so daß kein
Bedarf besteht, die PRBS wie empfangen zu der sendenden Testanordnung
zurückzugeben
oder gar einen PRBS-,Keim' (z.
B. ein Fragment, das die ersten n Bits der empfangenen PRBS aufweist,
wobei n größer als
die Ordnung der PRBS ist) zu verwenden, um zu ermöglichen,
daß eine
PRBS erneut erzeugt wird;
- – PAD
(sämtlich
Nullen);
- – FCS
(diese wird unter Verwendung des normalen Algorithmus erneut berechnet).
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Die
extrahierten und verarbeiteten Felder stellen eine kleine Menge
an Daten (ungefähr
40 Bytes) pro Rahmen dar, wohingegen die verworfenen Felder, hauptsächlich die
PRBS, mehrere Kilobytes lang sein können. Wenn es erwünscht ist,
die Phasenbeziehung zwischen der empfangenen und gesendeten PRBS
aufrechtzuerhalten, dann könnte
ein kleines Keimfragment der empfangenen PRBS, wie oben beschrieben,
extrahiert und zu dem Sendeabschnitt der Testanordnung 24 übertragen
werden, um eine Erzeugung einer neuen PRBS, die in den weitergesendeten
Rahmen eingelagert werden soll, zu steuern. Dieser Keim würde einen
kleinen Datenabschnitt mit konstanter Länge darstellen, wodurch ein Entwurf
einer schnellen Schaltungsanordnung ermöglicht wird. Wenn eine größere Flexibilität der PRBS-Auswahl
erwünscht
ist, dann müßten sowohl der
PRBS-Typ als auch ein Keim, der groß genug ist, um der größten PRBS,
die ins Auge gefaßt
wird, gerecht zu werden, übertragen
werden.
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Unter
Bezugnahme auf 5 führt ein MAC-Empfänger (MAC
Rx) in den Ethernet-Schnittstellentoren 26 der Testanordnung 24 einem
Feldfilter 40 und einem Rahmenfilter 42 decodierte
Ethernet-Rahmen zu. Daten aus Feldern, die durch den Feldfilter 40 ausgewählt wurden,
werden, wie unten beschrieben, zum Zweck einer Speicherung an Pufferstellen
unter der Steuerung einer Schreibsteuerung 46 zu einem
Zuerst-Hinein-Zuerst-Hinaus-(FIFO)-RAM-Puffer 44 (FIFO
= first-in-first-out) weitergegeben. Jede Pufferstelle kann alle
Datenfelder speichern, die notwendig sind, um einen Testrahmen erneut
zu erzeugen. Daten aus dem FIFO 44 werden unter der Steuerung
einer Lesesteuerung 48 ausgelesen und durch einen Multiplexer
(MUX) 50 mit Daten von einem Nutzlastgenerator 52 kombiniert,
um Rahmen zu erzeugen, die durch einen MAC-Sender (MAC Tx) in den
Schnittstellentoren 26 ausgegeben werden.
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Die
Schnittstelle von dem MAC Rx weist einen Datenbus auf, der MAC-Rahmen
(darunter MAC-Kopfblockbytes) mit zugeordneten Datengültigkeitssignalen
und anderen Strobe- bzw. Freigabesignalen trägt, um den Anfang und das Ende
des Rahmens zu identifizieren. Anhand dieser Freigabesignale trennt
und leitet der Feldfilter 40 nur die Felder zu dem FIFO 44 weiter,
die direkt erforderlich sind, um den Rahmen für eine Weitersendung neu zu
erzeugen. Die Schreibsteuerung 46 liefert Adressierungssignale,
um die ausgewählten
Felder zu der geeigneten Pufferstelle zu leiten oder um Schreibvorgänge zu deaktivieren
und den Rahmen zu verwerfen, wenn der FIFO 44 voll ist.
Der Rahmenfilter 42 überwacht
jeden eingehenden Rahmen, um zu bestimmen, ob derselbe ein spezieller
Testrahmen ist oder nicht, bei diesem Beispiel durch Testen, ob
der CRC-Code für
die Testanordnungsdatenfelder 38 korrekt ist (d. h. ob
der empfangene CRC-Wert mit einem CRC-Ergebnis übereinstimmt, das über die
Testanordnungsdatenfelder berechnet wurde, die diesem empfangenen
CRC-Code vorangehen). Wenn derselbe kein Testrahmen ist, dann ist
die Schreibsteuerung 46 angeordnet, um durch Überschreiben der
gleichen Pufferstelle mit dem nächsten
eingehenden Rahmen zu antworten. Wenn der Rahmen ein spezieller
Testrahmen ist, dann zeigt die Schreibsteuerung 46 an dem
Ende des Rahmens der Lesesteuerung 48 an, daß der Inhalt
der Pufferstelle für ein
Weitersenden bereit ist und schreibt den nächsten eingehenden Rahmen in
die nächste
folgende Pufferstelle. Was eine praktische Implementierung anbelangt,
so kann die Schreibsteuerung 46 z. B. einige Adreßleitungen
des FIFO-RAM-Puffers 44 steuern, und der Feldfilter 40 kann
die übrigen
Adreßleitungen
steuern.
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Jeder
spezielle Testrahmen umfaßt
eine Nutzlast variabler Länge,
die aus einer Formel (d. h. deterministisch) erzeugt werden kann,
wie z. B. eine Pseudozufalls-Binärfolge
(PRBS) oder ein Muster „wandernder
Einsen" (wie z.B.
0001, 0010, 0100, 1000, 0001, 0010, ...). Das Format eines speziellen Testrahmens
ist derart, daß der
Satz aus wesentlichen Feldern ungeachtet der Länge des Rahmens eine konstante
Länge aufweist,
was der Bezeichnung von Puffern einer festen Größe in dem FIFO 44 ermöglicht,
die wesentlichen Felder eines speziellen Testrahmens zu enthalten.
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Die
Lesesteuerung 48 spricht auf die Anzeige von der Schreibsteuerung 46,
daß eine
Datenpufferstelle vorliegt, die für eine Weitersendung bereit ist,
durch Steuern des Multiplexers 50 an, um einen speziellen
Testrahmen von den Daten in der Pufferstelle und von dem Nutzlastgenerator 52 erneut
zu erzeugen.
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Es
ist im Prinzip möglich,
ein Schema zu implementieren, das dem oben beschriebenen Schema ähnlich ist,
wobei jedoch die erforderlichen Felder eines Rahmens erfaßt und zu
einer Software weitergegeben werden, die diese Felder überträgt. Eine
Software ist jedoch für
derartige Aufgaben in der Regel sehr viel langsamer als eine Hardware,
so daß sich dieser
Ansatz darauf verlassen muß,
daß die
eingehenden Rahmen alle die gleichen allgemeinen Charakteristika
aufweisen, wie z. B. Quellen- und Destinationsadressen. Ein Nachteil
dieses Ansatzes besteht darin, daß der Anfang eines Bursts von
Rahmen verlorengeht oder mit den falschen Feldern weitergesendet
wird, es sei denn, der Sender kann mit einer Erwartung des Formats
der eingehenden Rahmen voreingestellt werden.
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Das
obige Beispiel wurde imKontext der Verwendung von Ethernet-Zubringerströmen beschrieben,
so daß die
herkömmliche
Terminologie, wie z. B. „Datenrahmen" und „Stationsadresse", dementsprechend
verwendet wurde. Die Erfindung kann auch im Kontext anderer Arten
von Paketdatennetzen verwendet werden, und die hierin verwendete
Terminologie sollte daher derart verstanden werden, daß sie auch
analoge Konzepte und Merkmale bei derartigen anderen Arten von Netzen
umfaßt,
für die üblicherweise
eine alternative Terminologie verwendet wird (z. B. Pakete und Netzadressen
anstelle von Rahmen und Stationsadressen).