一种时延可测交换机测试系统及测试方法与流程

本发明属于以太网通信测试领域，涉及时延处理和网络通信等领域，特别是涉及一种时延可测交换机时间性能完整测试方法。

背景技术：

随着智能电网的推进和智能变电站的普及，智能变电站技术也在日新月异地发展。智能变电站的数字化、网络化也日渐成熟。与传统变电站相比，智能变电站数据信息的通信和共享是其优势，但同时也给设计人员带来了挑战。特别是智能变电站过程层网络smv报文的传输方式的演进，体现了传统向创新的转变过程。

目前智能变电站过程层smv报文的传输方式主要有两种：点对点传输和组网传输。smv报文的点对点传输方式继承了传统变电站采样值传输的优势：数据流稳定，延时明确且不依赖于外部时钟。但是点对点传输方式在实现信息共享方面有一定阻力和劣势，而且以这种方式组网会带来设备网口过多，组网繁杂等问题，不利于管理和维护。为了解决这些问题，smv报文的组网传输方式逐渐成为设计者的选择。

目前smv报文的组网传输方式主要使用交换机来实现。与因特网类似，交换机的使用能够使网络内部信息的共享更便捷，网络的拓扑结构更简明。但是使用交换机也带来了一些问题。其中最主要的问题是smv报文在网络中的传输延时不确定。这是由于过程层网络中存在多路来自不同合并单元的smv报文，这些报文在网络的传输过程中会在级联网口产生排队现象，对交换机资源进行竞争。而且smv报文经过交换机传输后会引入时延抖动，由于smv报文的组网传输会引入延时的不确定性和抖动，智能变电站需要使用外部高精度时钟源提供绝对时标来实现同步。目前智能变电站过程层网络主要采用irig-b码对时技术和ieee1588对时技术实现网络上设备的同步。并且为了保证时钟源的可靠工作而需要采取双配置，同时需要合并单元具有一定的守时功能来应对失去时钟源的极端状况。对外部时钟源的依赖性成为smv报文组网传输方式的一个弊端。目前电力系统中开始应用时延可测交换机来解决上述问题，利用smv报文帧结构中reserved字段或通道1质量位测量并记录传输延时的方案。

对于传统的交换机性能测试主要考虑交换机的交换机性能、转发速率、长期丢包率、背靠背以及qos等功能，而时延可测交换机除了传统的交换性能外，最重要的在于其时间戳的标记及修改，时间戳的标记正确与否关系到smv报文的传输效率，最终关系到变电站网络的安全性。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种时延可测交换机测试系统，能够完整检验延时可测交换机时间性能，为延时可测交换机的可靠性进行进行检验，提高了检测的效率。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种时延可测交换机测试系统，包括网络性能测试仪、网络损伤测试仪，所述的网络性能测试仪输出端口与网络损伤测试仪输入端口相连；所述网络损伤测试仪的输出端口与待测试的时延可测交换机输入端口相连；所述时延可测交换机输出端口与网络损伤测试仪的输入端口相连；所述网络损伤测试仪的输出端口与网络性能测试仪输入端口相连。

网络性能测试仪，可模拟发送sv报文，通道值预设为12通道（发送数据中含12组模拟量值），同时网络性能测试仪可接收经过网络损伤测试仪和时延可测交换机的报文，并对接收的报文进行展开分析

网络损伤测试仪，模拟发送sv（sampledvalue，采样值报文）报文，预设通道值，网络性能测试仪接收经过网络损伤测试仪和时延可测交换机的报文，并对接收的报文展开分析；网络损伤测试仪可对接收的报文进行编辑，编辑内容包括报文的格式、长度、校验位；对报文进行的编辑分为单向编辑和双向编辑，并将编辑完成后的报文进行延迟发送。

本发明的一种时延可测交换机测试方法，包括：

通过网络性能测试仪对时延可测交换机的单端口时标准确性进行测试，具体包括：

1）配置时延可测交换机时标位于保留位；

2）网络性能测试仪模拟发送sv报文，速率为1frame/s，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

3）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

4）配置时延可测交换机时间标签位于通道1质量位，重复步骤2）—3），转至步骤5)；

5）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

通过网络性能测试仪对延时可测交换机的时标累加准确性进行测试具体为：

1）配置延时可测交换机时标位于保留位（reserve1和reserve2）或报文通道1质量位；

2）：网络性能测试仪模拟发送sv报文（通道数目为12），设置初始时标值为2000ns和满域两种数值，对应的16进制值为07d0和ffff，速率为1frame/s，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

3）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

4）修改网络损伤测试仪时延参数，重复步骤2）-3），转至步骤5）；

5）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

通过网络性能测试仪对时延可测交换机的满负载状态下时标准确性进行测试具体为：

1）配置时延可测交换机时标位于保留位或报文通道1质量位；

2）网络性能测试仪模拟发送sv报文，速率为端口满载速率，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

3）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

4）修改网络损伤测试仪时延参数，重复步骤2）-3），转至步骤5）；

5）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

通过网络性能测仪试对时延可测交换机的端口聚合状态下时标准确性进行测试具体为：

1）配置网络性能测试仪的10个输出端口与时延可测交换机的输入接口连接，时延可测交换机1个输出端口与网络性能测试仪输入端口连接；

2）配置时延可测交换机时标位于保留位或报文通道1质量位；

3）网络性能测试仪模拟发送sv报文，输出端口速率为端口满载的10%，通过时延可测交换机汇聚到单端口输出，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

4）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

5）配置时延可测交换机时间标签位于通道1质量位，重复步骤3）-4），转至步骤5）；

6）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

通过网络性能测试仪对时延可测交换机的qos状态下时标准确性进行测试具体为：

1）配置网络性能测试仪的4个输出端口与时延可测交换机的输入接口连接，时延可测交换机1个输出端口与网络性能测试仪输入端口连接；

2）配置时延可测交换机开启绝对优先级，配置端口vlan为时标位于保留位或报文通道1质量位；

3）网络性能测试仪模拟发送sv报文，输出端口速率为端口满载的25%，网络性能测试仪输出端口报文vlan，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

4）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

5）配置时延可测交换机时间标签位于通道1质量位，重复步骤3）-4），转至步骤6）；

6）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

通过网络性能测试仪对时延可测交换机的静态组播状态下时标准确性进行测试具体为：

1）配置网络性能测试仪的3个输出端口与时延可测交换机的输入接口连接，时延可测交换机1个输出端口与网络性能测试仪输入端口连接；

2）配置时延可测交换机静态组播功能，输入端口为组播源端口，输出端口为组播接收端口，时延可测交换机配置输入端口静态组播，接收组播1和组播2，配置对未注册组播进行丢弃处理；时标位于保留位或报文通道1质量位；

3）网络性能测试仪模拟发送sv报文

输出端口速率为端口满载的50%，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注，并记录端口丢包率；

4）端口网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

5）配置时延可测交换机时间标签位于通道1质量位，重复步骤3）-4），转至步骤5）；

6）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

7、通过网络性能测试仪对时延可测交换机的最小帧间隙状态下时标准确性进行测试具体为：

g1）配置网络性能测试仪的1个输出端口与时延可测交换机的输入接口连接，时延可测交换机1个输出端口与网络性能测试仪输入端口连接；

g2）时标位于保留位或报文通道1质量位；

g3）网络性能测试仪模拟发送sv报文，输出端口的最小帧间隙为8bits，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

g4）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

g5）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

通过网络性能测试仪对时延可测交换机的sv报文时标恢复进行测试具体为：

1）配置网络性能测试仪的1个输出端口与时延可测交换机的输入接口连接，时延可测交换机1个输出端口与网络性能测试仪输入端口连接；

2）时标位于保留位（reserve1和reserve2）或报文通道1质量位；

3）网络记录仪分别记录合并单元port1和port2sv数据流，并恢复为电压和电流量值曲线；

4）记录网络记录仪port1和port2曲线差值。

5）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

6）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差；

通过网络性能测试仪对时延可测交换机的超长帧报文时标准确性进行测试具体为：

1）配置网络性能测试仪的1个输出端口与时延可测交换机的输入接口连接，时延可测交换机1个输出端口与网络性能测试仪输入端口连接；

2）配置时延可测交换机时标位于保留位；

3）测试仪模拟合并单元发送sv报文，报文帧长1600，满载发送数据帧，速率为1frame/s，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

4）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

5）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

本发明的有益效果是：能够完整检验延时可测交换机时间性能，为延时可测交换机的可靠性进行检验，提高了检测的效率。

附图说明

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的测试系统运行图；

图2为本发明的时标测试基础拓扑结构；

图3为本发明的级联测试网络结构图；

图4为本发明的sv报文时标恢复测试网络结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明对于时延可测交换机时间性能的完整测试能够保证该交换机的时标的准确性，同时由于测试系统的全面性，能够模拟现场运行环境对时延可测的时间性能进行系统检测，该测试系统对保证时延可测交换机的时间性能具有重要意义

参照图1-图4所示，本发明一种时延可测交换机测试系统，包括网络性能测试仪、网络损伤测试仪，所述的网络性能测试仪输出端口与网络损伤测试仪输入端口相连；所述网络损伤测试仪的输出端口与待测试的时延可测交换机输入端口相连；所述时延可测交换机输出端口与网络损伤测试仪的输入端口相连；所述网络损伤测试仪的输出端口与网络性能测试仪输入端口相连。

网络性能测试仪，可模拟发送sv报文，通道值预设为12通道（发送数据中含12组模拟量值），同时网络性能测试仪可接收经过网络损伤测试仪和时延可测交换机的报文，并对接收的报文进行展开分析

网络损伤测试仪，模拟发送sv（sampledvalue，采样值报文）报文，预设通道值，网络性能测试仪接收经过网络损伤测试仪和时延可测交换机的报文，并对接收的报文展开分析；网络损伤测试仪可对接收的报文进行编辑，编辑内容包括报文的格式、长度、校验位；对报文进行的编辑分为单向编辑和双向编辑，并将编辑完成后的报文进行延迟发送。

系统测试方法包括如下步骤：

a)通过网络性能测试仪对时延可测交换机的单端口时标准确性进行测试，具体包括：

1）配置时延可测交换机时标位于保留位（reserve1和reserve2）；

2）网络性能测试仪模拟发送sv报文，速率为1frame/s，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

3）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

4）配置时延可测交换机时间标签位于通道1质量位，重复步骤2）—3），转至步骤5)；

5）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

b)通过网络性能测试仪对延时可测交换机的时标累加准确性进行测试具体为：

1）配置延时可测交换机时标位于保留位（reserve1和reserve2）或报文通道1质量位，对处于两个位置的时标均进行了测试；

2）：网络性能测试仪模拟发送sv报文（通道数目为12），设置初始时标值为2000ns和满域两种数值，对应的16进制值为07d0和ffff，速率为1frame/s，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

3）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

4）修改网络损伤测试仪时延参数，重复步骤2）-3），记录完成测试参数，转至步骤5）；

5）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

c)通过网络性能测试仪对时延可测交换机的满负载状态下时标准确性进行测试具体为：

1）配置时延可测交换机时标位于保留位（reserve1和reserve2）或报文通道1质量位（目前时延可测交换机的时标所在位置一个在保留位一个在通道1的质量位）；

2）网络性能测试仪模拟发送sv报文，速率为端口满载速率，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

3）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

4）修改网络损伤测试仪时延参数，重复步骤2）-3），转至步骤5）；

5）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

d)通过网络性能测仪试对时延可测交换机的端口聚合状态下时标准确性进行测试具体为：

1）配置网络性能测试仪的10个输出端口与时延可测交换机的输入接口连接，时延可测交换机1个输出端口与网络性能测试仪输入端口连接；

2）配置时延可测交换机时标位于保留位（reserve1和reserve2）或报文通道1质量位；

3）网络性能测试仪模拟发送sv报文，输出端口速率为端口满载的10%，通过时延可测交换机汇聚到单端口输出，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

4）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

5）配置时延可测交换机时间标签位于通道1质量位，重复步骤3）-4），转至步骤5）；

6）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

e)通过网络性能测试仪对时延可测交换机的qos状态下时标准确性进行测试具体为：

1）配置网络性能测试仪的4个输出端口与时延可测交换机的输入接口连接，时延可测交换机1个输出端口与网络性能测试仪输入端口连接；

2）配置时延可测交换机开启绝对优先级，配置端口vlan为时标位于保留位（reserve1和reserve2）或报文通道1质量位，配置端口vlan为：端口1（vlan=100），端口2（vlan=200）,端口3（vlan=300），端口4（vlan=400），端口5为trunk端口；；

3）网络性能测试仪模拟发送sv报文，输出端口速率为端口满载的25%，网络性能测试仪输出端口报文vlan，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

4）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

5）配置时延可测交换机时间标签位于通道1质量位，重复步骤3）-4），转至步骤6）；

6）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

f)通过网络性能测试仪对时延可测交换机的静态组播状态下时标准确性进行测试具体为：

1）配置网络性能测试仪的3个输出端口与时延可测交换机的输入接口连接，时延可测交换机1个输出端口与网络性能测试仪输入端口连接；

2）配置时延可测交换机静态组播功能，输入端口为组播源端口，输出端口为组播接收端口，时延可测交换机配置输入端口静态组播，接收组播1和组播2，配置对未注册组播进行丢弃处理；时标位于保留位或报文通道1质量位；

3）网络性能测试仪模拟发送sv报文（通道数为12），组播地址如下：

组播1：01-0c-cd-00-00-32

组播2：01-0c-cd-00-00-33

组播3：01-0c-cd-04-00-34

4)输出端口速率为端口满载的50%，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注，并记录端口丢包率；

5）端口网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

6）配置时延可测交换机时间标签位于通道1质量位，重复步骤3）-4），转至步骤7）；

7）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

g)通过网络性能测试仪对时延可测交换机的最小帧间隙状态下时标准确性进行测试具体为：

1）配置网络性能测试仪的1个输出端口与时延可测交换机的输入接口连接，时延可测交换机1个输出端口与网络性能测试仪输入端口连接；

2）时标位于保留位（reserve1和reserve2）或报文通道1质量位；

3）网络性能测试仪模拟发送sv报文，输出端口的最小帧间隙为8bits(端口速率为101.25mbps)，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

4）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

5）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

h)通过网络性能测试仪对时延可测交换机的sv报文时标恢复进行测试具体为：

1）配置网络性能测试仪的1个输出端口与时延可测交换机的输入接口连接，时延可测交换机1个输出端口与网络性能测试仪输入端口连接；

2）时标位于保留位（reserve1和reserve2）或报文通道1质量位；

3）网络记录仪分别记录合并单元port1和port2sv数据流，并恢复为电压和电流量值曲线；

4）记录网络记录仪port1和port2曲线差值。

5）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

6）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差；

i)通过网络性能测试仪对时延可测交换机的超长帧报文时标准确性进行测试具体为：

1）配置网络性能测试仪的1个输出端口与时延可测交换机的输入接口连接，时延可测交换机1个输出端口与网络性能测试仪输入端口连接；

2）配置时延可测交换机时标位于保留位；

3）测试仪模拟合并单元发送sv报文，报文帧长1600，满载发送数据帧，速率为1frame/s，连续重复10次，记录网络通道延时值及时间标签签注；

4）断开网络性能测试仪外部连接，采用等长光纤进行自环测试，发送1frame/s数据，记录光纤自环通道延时；

5）利用网络通道延时测试值、时间标签签注和自环通道延时计算时标偏差。

该测试方法能够完整检验时延可测交换机时间性能，为时延可测交换机的可靠性进行检验。

总之，本发明提出了一种时延可测交换机测试系统及测试方法。通过在电力系统中实际测试进行了大量的实验验证了本发明的有效性和稳定性。本发明易于实现，且性能稳定可靠。本发明有效实现了采用客观的评价手段对时延可测交换机的时间性能进行评价，从而保证电力系统通信的实时性及可靠性，为各项工作决策提供更加有效的决策依据，为时延可测交换机在电力系统中的应用提供更加有效的技术支撑。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。