一种用于网络测试仪器与上位机的通信系统及通信方法与流程

1.本发明涉及网络通信测试领域，特别涉及一种用于网络测试仪器与上位机的通信系统及通信方法。


背景技术：

2.目前，传统的端口密度较小的网络测试仪器均采用一体化设计，即硬件平台和软件均安排在仪器内部。为充分利用上位机(计算机或服务器)和硬件资源的潜力，多端口高性能的网络测试仪均采用仪器主机 上位机的形式，使得大量的运算软件便于充分发挥上位机运算速度快的特点，上位机主要完成实时性要求高、速度要求高的测试任务。
3.而且仪器主机与上位机通信均采用紧耦合方式进行，其本质是client/server的模型，如图1所示。这种方式的优点是架构简单、设计简单、开发周期较短，能够快速开发、部署与应用。但上位机软件一般依据具体硬件平台实现的，耦合度较高，通信效率不高，扩充功能困难，难以移植。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于网络测试仪器与上位机的通信系统及通信方法，可保证上位机软件的独立性和可移植性，扩大测试规模，提高测试效率。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
6.一种用于网络测试仪器与上位机的通信系统，包括上位机、网络测试仪器以及用于联系上位机和网络测试仪器的通信协议，所述通信协议传输的内容包括上位机发往网络测试仪器的管理报文和网络测试仪器上传给上位机的数据报文；所述通信协议的格式包括报文类型、测试端口状态、测试端口编号、测试模式编号、测试计划时间、当前测试时间、统计间隔时间、报文长度、数据。
7.上述方案中，所述上位机包括pc机、操作系统和测试软件，所述测试软件通过所述通信协议与网络测试仪器进行通信，所述测试软件通过管理报文下发仪器配置、测试配置和测试任务，同时通过数据报文收集测试结果数据。
8.上述方案中，所述网络测试仪器由机框和测试板卡构成，所述机框包括主控制器、高速交换背板、时统模块、运维管理模块；所述高速交换背板提供以太网交换电路，完成各测试板卡与主控制器和上位机的通信；所述时统模块通过天线接收北斗或gps定时信号，通过高速交换背板向各模块提供1pps定时信号；所述运维管理模块负责对整机电源、机框温度、风扇转速进行监测，对测试板卡的芯片、存储进行测试，实现对各模块的配置和软件版本升级；所述测试板卡是网络测试仪器的核心，完成测试功能；测试板卡通过所述通信协议与上位机进行通信，通过管理报文接收仪器配置、测试配置和测试任务，对硬件进行配置、管理、启动/停止测试、统计测试结果；同时通过数据报文定时或测试结束后向上位机上报结果数据。
9.上述方案中，所述报文类型占用1个字节空间，用于描述通信协议的报文类型，包
含如下报文：connect报文、response报文、configure报文、start报文、stop报文、stat报文和hello报文，其中，connect报文、response报文、configure报文、start报文和stop报文为下行报文，stat报文和hello报文为上行报文。
10.上述方案中，所述测试端口状态占用1个字节，用于描述测试端口当前的状态，由response报文负责填充。
11.一种用于网络测试仪器与上位机的通信方法，采用上述的通信系统，包括如下过程：
12.(1)测试开始前，用户根据测试任务从上位机下发connect报文占用两个指定的测试端口；
13.(2)测试板卡接收connect报文，确认指定的端口处于空闲状态，可被占用，则发送normal状态的response报文，否则发送reserved状态的response报文；
14.(3)上位机接收到normal状态的response报文后，下发configure报文，对指定的端口进行配置；并下发start报文，传递测试配置信息，测试板卡启动测试；
15.(4)测试期间，测试板卡定时发送stat报文，上报测试统计结果；若无须上报统计结果，则定时发送hello报文，维持与上位机的连接状态；
16.(5)测试结束时，上位机发送stop报文，停止测试；
17.(6)测试结束后，测试板卡发送stat报文，最后一次上报测试统计结果，即最终测试结果。
18.通过上述技术方案，本发明提供的一种用于网络测试仪器与上位机的通信系统及通信方法具有如下有益效果：
19.1.本发明的通信系统定义了一套通信协议来实现上位机与网络测试仪器的交互，使之两者之间为松耦合。该通信协议包括上位机发往网络测试仪器的管理报文，和网络测试仪器上传给上位机的数据报文，具备通用性和扩展性。
20.2、本发明的通信方法可保证上位机软件的独立性和可移植性，而与所使用硬件及底层操作系统无关，能够快速实现软件迭代、增加软件功能模块；从而成功实现软件问题定位与解决、测试功能增加与软件快速移植，扩大测试规模，提高测试效率，加快测试结果的呈现。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
22.图1为现有的client/server的模型示意图；
23.图2为本发明实施例所公开的通信系统示意图；
24.图3为网络测试仪器内部组成示意图；
25.图4为自定义协议层次示意图；
26.图5为上位机与网络测试仪器的通信过程示意图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述。
28.本发明提供了一种用于网络测试仪器与上位机的通信系统，如图2所示，包括上位机、网络测试仪器以及用于联系上位机和网络测试仪器的通信协议。通信协议传输的内容包括上位机发往网络测试仪器的管理报文和网络测试仪器上传给上位机的数据报文。
29.1、上位机
30.上位机包括pc机(或服务器)、操作系统(windows或linux)和测试软件。测试软件为运行在windows操作系统或linux操作系统中的应用程序或基于浏览器的运行软件。测试软件通过本发明定义的通信协议与网络测试仪器进行通信，测试软件通过管理报文下发仪器配置、测试配置和测试任务，同时通过数据报文收集测试结果数据。
31.2、网络测试仪器
32.网络测试仪器由机框和测试板卡构成。
33.如图3所示，机框包括主控制器、高速交换背板、时统模块、运维管理模块；高速交换背板提供以太网交换电路，完成各测试板卡与主控制器和上位机的通信；时统模块通过天线接收北斗或gps定时信号，通过高速交换背板向各模块提供1pps定时信号；运维管理模块负责对整机电源、机框温度、风扇转速进行监测，对测试板卡的芯片、存储等关键元器件进行测试，实现对各模块的配置和软件版本升级。
34.测试板卡是网络测试仪器的核心，完成测试功能，覆盖了从10mbps至400gbps主流测试速率；测试板卡通过本发明定义的通信协议与上位机的测试软件进行通信，通过管理报文接收仪器配置、测试配置和测试任务，对硬件进行配置、管理、启动/停止测试、统计测试结果；同时通过数据报文定时或测试结束后向上位机上报结果数据。
35.3、通信协议
36.为保证主控板及各测试板卡的运行独立性，上位机与各硬件模块之间的报文数据通过网络通信进行。上位机与硬件模块之间定义一种高度抽象的逻辑协议来封装具体测试应用。通过以上设计，确保了网络测试仪器与上位机之间通信为松耦合，使用相同的命令控制不同的测试板卡，应用于不同的测试场景，可重用性高，具备较好的可移植性、易于维护、可扩展性和可靠性。扩充硬件板卡或增加软件测试功能，不涉及通信协议的修改。修改或增加某一测试功能，而不影响测试功能的测试独立性。
37.本发明定义了一种通信协议(简称ccp—ceyear comm protocol)来封装测试报文。如图4所示，ccp协议封装在udp协议之上，由ccp帧头和数据两部分组成。
38.ccp协议具体格式如表1所示，包括报文类型、测试端口状态、测试端口编号、测试模式编号、测试计划时间、当前测试时间、统计间隔时间、报文长度、数据。
39.表1ccp协议格式
[0040][0041]
各部分含义如下：
[0042]
1、报文类型(type)
[0043]
占用1个字节空间，用于描述ccp协议的报文类型。包含如表2所示报文：
[0044]
表2报文类型
[0045][0046][0047]
2、测试端口状态(status)
[0048]
占用1个字节，用于描述测试端口当前的状态，如表3所示，由response报文负责填充。
[0049]
表3测试端口状态
[0050]
类型值描述normal状态1正常状态：表示测试端口接受命令成功reboot状态2重启状态：表示当前模式发生切换，测试端口需要重启reserved状态3占用状态：表示测试端口已被其他用户占用，并返回相关信error状态4出错状态：表示测试端口出现错误，并返回具体出错息timeout状态5超时状态：表示当前测试时间结束，停止测试
[0051]
3、测试端口编号(test port)
[0052]
占用1个字节，用于描述当前将要启动的测试端口。
[0053]
4、测试模式编号(test mode)
[0054]
占用1个字节，用于描述当前业务模块所执行的测试模式，如表4所示。
[0055]
表4测试模式编号
[0056][0057][0058]
5、测试计划时间(test duration time)
[0059]
占用4个字节，用于定义当前测试维持的总时间，在start报文中计算填充。测试时间结束后，硬件模块会自动发送timeout状态的response报文给windows客户端，通知测试停止。
[0060]
6、当前测试时间(test elapsed time)
[0061]
占用4个字节，用于定义当前测试消耗的时间，在stat报文中计算填充。方便windows客户端可以了解整个测试进程。
[0062]
7、统计间隔时间(statistics interval time)
[0063]
占用4个字节，用于定义stat报文的传输间隔。在start报文中填充。对于其他报文无意义。
[0064]
8、报文长度
[0065]
占用4个字节，为整个ccp报文 data的长度。不同报文的长度不同。
[0066]
9、数据
[0067]
数据可以是下行(上位机发送网络测试仪器)的运维命令、配置命令、或测试命令，也可以是上行(网络测试仪器发送上位机)的运维数据或测试结果数据。协议本身不对数据进行处理，交各个应用模块自行解析。
[0068]
本发明以一个两端口rfc2544的测试为例，实现上位机与网络测试仪器的通信过程，如图5所示，通信方法包括如下过程：
[0069]
(1)测试开始前，用户根据测试任务从上位机下发connect报文占用两个指定的测试端口；
[0070]
(2)测试板卡接收connect报文，确认指定的端口处于空闲状态，可被占用，则发送normal状态的response报文，否则发送reserved状态的response报文；
[0071]
(3)上位机接收到normal状态的response报文后，下发configure报文，对指定的端口进行配置；并下发start报文，传递测试配置信息，测试板卡启动测试；
[0072]
(4)测试期间，测试板卡定时发送stat报文，上报测试统计结果；若无须上报统计结果，则定时发送hello报文，维持与上位机的连接状态；
[0073]
(5)测试结束时，上位机发送stop报文，停止测试；
[0074]
(6)测试结束后，测试板卡发送stat报文，最后一次上报测试统计结果，即最终测试结果。
[0075]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。