专利名称：社区网络系统的多层次回路测试装置及其方法
技术领域：
本发明涉及网络技术，尤其是一种社区网络系统的多层次回路测试装置及其方法，在各社区的乙太网络交换器与局端设备间，增设一回路测试装置，使局端的网络管理系统可利用该回路测试装置，对该社区网络系统进行多层次回路测试。
按，在现今所使用的各式网络架构中，被广泛应用于各社区中的网络架构，乃一种电话线路(UTP)的网络架构，在该种网络系统的连线架构中，参阅
图1所示，用户端的乙太网络卡30装设有一ADSL通讯介面(图中未示)及一路由控制电路(图中未示)，使该乙太网络卡30可利用该路由控制电路，通过既有的无遮蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair简称UTP)的电话线路31，与局端34(或网络系统通讯业者)在社区内所架设的一乙太网络交换器(Switch)32相连线，该网络交换器32再利用光纤33与局端34的乙太网络设备连线，该乙太网络设备再通过光纤33与国际互联网35相连线，将乙太网络卡30的封包信息传送至国际互联网35，或接收由国际互联网35传来的封包信息。在该种网络架构中，局端34在社区内所架设的该网络交换器32，用以将该光纤33的高速传输效能，经由既有的电话线路31，分配至社区内一定数量的用户端，以提升各用户端的网络传输速率。
在该种光纤到家(Fiber TO The Home，简称FTTH)或乙太网络到家(Ethernet To The Home，简称ETTH)的应用架构中，由于在各社区内所架设的网络交换器32，与局端34均有一相当的距离，无法就近随时进行维护管理，而利用网络进行线上维护管理，又受限于一般网络管理系统均采用SNMP(Simple Network Management Protocol)的简易型网络管理协定，并无法由局端34对各该网络交换器32进行即时的线上维护管理，当有故障发生时，一般均采用回路测试(loopback test)方式，侦测到底是哪一部份发生故障，在该项测试中，复参阅图1所示，主要由局端34的网络管理系统发出一个或数个Ping命令，当社区内所架设的网络交换器32接受到Ping命令时，随即一一回复该等Ping命令，而网络管理系统则根据是否在某一特定时间内收到Ping命令的回复，决定该网络交换器32是否发生故障。然而，事实上，每当故障发生时，网络管理系统仅能藉由发出Ping命令，以检视网络交换器是否正常回复，确定线路是否有问题，至于，发生问题的位置，到底是线路不通，还是网络交换器的软件未启动，则不得而知。此外，由于网络管理系统在发出Ping命令之后，若欲获得正常回复，除了硬件必需没有问题外，相关软件亦需能正常运作，否则，便无法获得正常回复，更别说准确判断出发生问题的位置。因此，传统上，必需仰赖维修人员至各该网络交换器的架设地点，进行维护管理，不仅造成管理上的诸多问题，并大幅增加了维护管理的成本，且对网络传输服务的品质，造成诸多负面的影响。
为达成上述目的，本发明的社区网络系统的多层次回路测试方法，在一社区的乙太网络交换器与一局端设备所建构的一社区网络系统间，设置一回路测试装置，使该局端的网络管理系统利用该回路测试装置，依下列步骤对该社区网络系统进行回路测试首先，进行第一层的回路测试，由网络管理系统发出一个或多个特殊的BPDU封包，并判断是否在一特定时间内，接收到由该回路测试装置传回的回复封包，若是，且由所接收到的回复封包，判断出该回路测试装置的一输出入端口并未正常到连接到社区的乙太网络交换器，即继续下列步骤；否则，若在一特定时间内，未接收到由该回路测试装置传回的回复封包，即表示由局端的网络管理系统至该回路测试置间发生中断；进行第二层的回路测试，由局端的网络管理系统发出另一个或多个特殊的BPDU封包，并判断所有由局端的网络管理系统传送到该输出入端口的封包，是否均被原封不动地传送回局端的网络管理系统，若是，即表示由该回路测试装置至社区的乙太网络交换器间发生中断，或社区的乙太网络交换器的硬件发生问题，否则，若非所有由局端的网络管理系统传送到该输出入端口的封包，均被传送回局端的网络管理系统，即表示该回路测试装置的内部发生问题。
其中在第一层的回路测试中，若网络管理系统在一特定时间内，接收到由该回路测试装置传回的回复封包，且该回复封包中所放入的信息，显示该回路测试装置中的一输出入端口正常连接到该社区的乙太网络交换器，即表示第一层的测试成功，此时，进行第三层的回路测试，由局端的网络管理系统出一个或数个Ping命令，并判断是否在某一特定时间内，接收到社区的网络交换器逐一回复的信息，若是，即表示社区网络系统正常，否则，即表示社区的乙太网络交换器的软件动作发生问题。
该第一层的回路测试用以确认由局端的网络管理系统至该回路测试装置间，及至社区的乙太网络交换器间，硬件部分是否发生故障，其作法是由网络管理系统发出一个或多个特殊的BPDU封包，当该回路测试装置内的一乙太网络控制电路收到该一个或多个特殊的BPDU封包时，会将其传送到该回路测试装置内的一封包收发控制电电路，该封包收发控制电路即将该BPDU封包的来源地址更改成一特定的来源地址，再通过该乙太网络控制电路传送回局端的网络管理系统。
当完成回路测试后，局端的网络管理系统将会发出另一个(或多个)结束回路测试模式的特殊BPDU封包，当该回路测试装置内的乙太网络控制电路接收到该结束回路测试模式的特殊BPDU封包后，该回路测试装置内的封包收发控制电路就会控制乙太网络控制电路，令连接到社区的乙太网络交换器的输出入端口回复到正常模式。
本发明还包括一种社区网络系统的多层次回路测试装置，该测试装置架设在一社区的乙太网络交换器与一局端设备所建构的一社区网络系统间，包括至少二输出入端口；一乙太网络控制电路，其一端通过一输出入端口连接到社区的乙太网络交换器，其另端则通过另一输出入端口连接到局端设备，以提供令该等输出入端口正常运作，及在全双工或半双工模式下进行不同中介转换及缓冲所需的控制；以及一封包收发控制电路，为一集成电路，用以负责回路测试、产生及回复封包，该封包收发控制电路并与该乙太网络控制电路连接。
按，在传统的电话线路(UTP)的网络架构中，参阅图2所示，其用户端40利用既有的电话线路41与社区内所架设的一乙太网络交换器(Switch)42相连线，该网络交换器42再利用光纤43依序与局端44及国际互联网45相连线，以将用户端40的封包信息传送至国际互联网45，或接收由国际互联网45传来的封包信息。本发明在各该社区的乙太网络交换器42与局端44设备间，增设一回路测试装置46，参阅图3所示，该测试装置46由一乙太网络控制电路461、一封包收发控制电路462及至少二输出入端口463、464所组成，其中该封包收发控制电路462可为由一般FPGA(Field Programmable GateArray)或ASIC完成的一集成电路，主要用以负责回路测试(loopbacktest)、产生及回复封包(packet)，该封包收发电路462并与该乙太网络控制电路461相连接，该乙太网络控制电路461的一端通过一输出入端口463连接到社区的乙太网络交换器42，其另端则通过另一输出入端口464连接到局端44设备，以提供令该等输出入端口463、464正常运作，及在全双工或半双工模式(full/half duplex mode)下进行不同中介转换及缓冲(buffer)所需的控制。
在本发明中，当局端44利用本发明的回路测试装置46，对该社区网络系统进行回路测试时，其测试共有三层，其中第一层的测试，用以确认由局端44的网络管理系统至该回路测试装置间，及至社区的乙太网络交换器42间，硬件部分是否发生故障，其作法是由网络管理系统发出一个或多个特殊的BPDU(Bridge Protocol Data Units)封包，其完整格式如图4所示，当该回路测试装置46内的乙太网络控制电路461收到该一个或多个特殊的BPDU封包时，会将其传送到该封包收发控制电路462，该封包收发控制电路462即将该BPDU封包的来源地址(Source Address)更改成一特定的来源地址，再通过该乙太网络控制电路461传送回局端44的网络管理系统。由于，本发明在该回复封包中，放入与该乙太网络交换器42相连接的输出入端口463的所有状态，该等状态包括出入端口463的运作速度(Speed)、全双工或半双工式(Duplex)及连接状况(Link status)，局端44的网络管理系统在接受到该回复封包后，不但可据以判断出线路是否有故障(如在一特定时间内，没有收到回复封包，即表示线路故障)，尚可了解该输出入端口463是否正常连接到社区的乙太网络交换器42，回复封包的详细格式图5所示。
本发明的第二层回路测试，用来确认由该回路测试装置46至社区的乙太网络交换器42间是否发生故障，其作法是由网络管理系统发出一个或多个特殊的BPDU封包，其完整格式如图6所示，当该回路测试装置46内的乙太网络控制电路461接收到用以启动回路测试模式(loopback test mode)的特殊BPDU封包后，该封包收发控制电路462就会控制该乙太网络控制电路461，令连接至社区的乙太网络交换器42的输出入端口463进入回路测试模式，使得所有由局端44的网络管理系统传送到该输出入端口463的封包，都会被原封不动地被传送回局端44的网络管理系统，以完成测试，当回路测试完成后，局端44的网络管理系统将会发出另一个(或多个)结束回路测试模式的特殊BPDU封包，当该回路测试装置46内的乙太网络控制电路461接收到该结束回路测试模式的特殊BPDU封包后，该回路测试装置46内的封包收发控制电路462就会控制乙太网络控制电路461，令连接到社区的乙太网络交换器42的输出入端口463回复到正常模式。
本发明的第三层回路测试，则利用一般习用的Ping命令，来确认由局端44的网络管理系统至社区的乙太网络交换器42间，是否在硬件及软件上发生故障，其测试动作如前述，乃一般的习用技艺，故不再赘述。
在本发明的一最佳实施例中，局端44的网络管理系统利用该回路测试装置46，依下列步骤，参阅图7所示，对该社区网络系统进行前述的三层回路测试(10)首先，进行第一层的回路测试，由网络管理系统发出一个或多个特殊的BPDU(Bridge Protocol Data Units)封包，并判断是否在一特定时间内，接收到由该回路测试装置46传回的回复封包，若是，且该回复封包中所放入的信息，显示该输出入端口463确为正常地连接到社区的乙太网络交换器42，即表示第一层的回路测试成功，此时，继续进行步骤(13)，否则，继续进行下列步骤；(11)若由所接收到的回复封包，判断出该输出入端口463并未正常地连接到社区的乙太网络交换器42，即继续进行步骤(12)；否则，若在一特定时间内，未接收到由该回路测试装置46传回的回复封包，即表示由局端44的网络管理系统到该回路测试装置46间发生中断；(12)进行第二层的回路测试，由局端44的网络管理系统发出一个或多个特殊的BPDU封包，并判断所有由局端44的网络管理系统传送到该输出入端口463的封包，是否均被原封不动地传送回局端44的网络管理系统，若是，即表示由该回路测试装置46至社区的乙太网络交换器42间发生中断，或社区的乙太网络交换器42的硬件发生问题，否则，若非所有由局端44的网络管理系统传送到该输出入端口463的封包，均被传送回局端44的网络管理系统，即表示该回路测试装置46的内部发生问题；(13)进行第三层的回路测试，由局端44的网络管理系统出一个或多个Ping命令，并判断是否在某一特定时间内，接收到社区的网络交换器42逐一回复的信息，若是，即表示社区网络系统正常，否则，即表示社区的乙太网络交换器(Switch)42的软件动作发生问题。
据上所述可知，本发明不仅可令局端44的网络管理系统轻易得知由局端至该回路测试装置间是否发生故障，亦可迅速检知社区的乙太网络交换器(Switch)42的连接状况是否正常，及该回路测试装置是否正常，故无需维修人员至各该网络交换器的架设地点，逐一进行检测，大幅降低了维护管理的成本，有效提升了网络传输的服务品质。
以上所述实施例仅系为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以其限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的权利要求范围内。
权利要求
1.一种社区网络系统的多层次回路测试方法，其特征是该方法在一社区的乙太网络交换器与一局端设备所建构的一社区网络系统间，设置一回路测试装置，使该局端的网络管理系统利用该回路测试装置，依下列步骤对该社区网络系统进行回路测试首先，进行第一层的回路测试，由网络管理系统发出一个或多个特殊的BPDU封包，并判断是否在一特定时间内，接收到由该回路测试装置传回的回复封包，若是，且由所接收到的回复封包，判断出该回路测试装置的一输出入端口并未正常到连接到社区的乙太网络交换器，即继续下列步骤；否则，若在一特定时间内，未接收到由该回路测试装置传回的回复封包，即表示由局端的网络管理系统至该回路测试置间发生中断；进行第二层的回路测试，由局端的网络管理系统发出另一个或多个特殊的BPDU封包，并判断所有由局端的网络管理系统传送到该输出入端口的封包，是否均被原封不动地传送回局端的网络管理系统，若是，即表示由该回路测试装置至社区的乙太网络交换器间发生中断，或社区的乙太网络交换器的硬件发生问题，否则，若非所有由局端的网络管理系统传送到该输出入端口的封包，均被传送回局端的网络管理系统，即表示该回路测试装置的内部发生问题。
2.如权利要求1所述的社区网络系统的多层次回路测试方法，其特征是在第一层的回路测试中，若网络管理系统在一特定时间内，接收到由该回路测试装置传回的回复封包，且该回复封包中所放入的信息，显示该回路测试装置中的一输出入端口正常连接到该社区的乙太网络交换器，即表示第一层的测试成功，此时，进行第三层的回路测试，由局端的网络管理系统出一个或数个Ping命令，并判断是否在某一特定时间内，接收到社区的网络交换器逐一回复的信息，若是，即表示社区网络系统正常，否则，即表示社区的乙太网络交换器的软件动作发生问题。
3.如权利要求1所述的社区网络系统的多层次回路测试方法，其特征是该第一层的回路测试用以确认由局端的网络管理系统至该回路测试装置间，及至社区的乙太网络交换器间，硬件部分是否发生故障，其作法是由网络管理系统发出一个或多个特殊的BPDU封包，当该回路测试装置内的一乙太网络控制电路收到该一个或多个特殊的BPDU封包时，会将其传送到该回路测试装置内的一封包收发控制电电路，该封包收发控制电路即将该BPDU封包的来源地址更改成一特定的来源地址，再通过该乙太网络控制电路传送回局端的网络管理系统。
4.如权利要求1所述的社区网络系统的多层次回路测试方法，其特征是该第一层的回路测试是在该回复封包中，放入与该乙太网络交换器相连接的输出入端口的所有状态，令局端的网络管理系统在接收到该回复封包后，可据以判断出线路是否有故障，并可了解该输出入端口是否正常连接到社区的乙太网络交换器。
5.如权利要求1所述的社区网络系统的多层次回路测试方法，其特征是该第二层的回路测试用来确认由该回路测试装置至社区的乙太网络交换器间是否发生故障，其作法是由网络管理系统发出另一个或多个特殊的BPDU封包，当该回路测试装置内的一乙太网络控制电路接收到用以启动一回路测试模式的特殊BPDU封包后，该回路测试装置内的一封包收发控制电路就会控制该乙太网络控制电路，令连接至社区的乙太网络交换器的输出入端口进入回路测试模式，使得所有由局端的网络管理系统传送到该输出入端口的封包，都会被原封不动地被传送回局端的网络管理系统，以完成测试。
6.如权利要求5所述的社区网络系统的多层次回路测试方法，其特征是当完成回路测试后，局端的网络管理系统将会发出另一个(或多个)结束回路测试模式的特殊BPDU封包，当该回路测试装置内的乙太网络控制电路接收到该结束回路测试模式的特殊BPDU封包后，该回路测试装置内的封包收发控制电路就会控制乙太网络控制电路，令连接到社区的乙太网络交换器的输出入端口回复到正常模式。
7.一种社区网络系统的多层次回路测试装置，其特征是该测试装置架设在一社区的乙太网络交换器与一局端设备所建构的一社区网络系统间，包括至少二输出入端口；一乙太网络控制电路，其一端通过一输出入端口连接到社区的乙太网络交换器，其另端则通过另一输出入端口连接到局端设备，以提供令该等输出入端口正常运作，及在全双工或半双工模式下进行不同中介转换及缓冲所需的控制；一封包收发控制电路，为一集成电路，用以负责回路测试、产生及回复封包，该封包收发控制电路并与该乙太网络控制电路连接；当局端的一网络管理系统对该社区网络系统进回路测试，该乙太网络控制电路在接收到由该网络管理系统所发出的一个或多个特殊的BPDU封包时，会将其传送到该封包收发控制电路，该封包收发控制电路将该BPDU封包的来源地址更改成一特定的来源地址，再通过该乙太网络控制电路传送回局端的网络管理系统，使局端的网络管理系统可据以判断出线路是否有故障，及该输出入端口是否正常连接到社区的乙太网络交换器。
8.如权利要求7所述的社区网络系统的多层次回路测试装置，其特征是该乙太网络控制电路在接收到由网络管理系统发出的一用以启动回路测试模式的特殊BPDU封包后，该封包收发控制电路就会控制该乙太网络控制电路，令连接至社区的乙太网络交换器的输出入端口进入回路测试模式，使得所有由局端的网络管理系统传送至该输出入端口的封包，都会被原封不动地被传送回局端的网络管理系统，以完成回路测试。
9.如权利要求8所述的社区网络系统的多层次回路测试装置，其特征是该乙太网络控制电路在完成回路测试后，当该乙太网络控制电路接收到由该网络管理系统所发出的一结束测试模式的特殊BPDU封包后，该封包收发控制电路就会控制乙太网络控制电路，令连接到社区的乙太网络交换器的输出入端口回复到正常模式。
全文摘要
本发明一种社区网络系统的多层次回路测试装置及其方法，于各社区的乙太网络交换器与局端设备间，增设一回路测试装置，使局端的网络管理系统可利用该回路测试装置，对该社区网络系统进行三层的回路测试，以得知由局端至该回路测试装置间是否发生故障，并检知该乙太网络交换器的连接状况是否正常，及该回路测试试装置是否正常，故可大幅降低维护管理成本，有效提升网络传输的服务品质。
文档编号H04B10/12GK1427583SQ01140398
公开日2003年7月2日 申请日期2001年12月21日 优先权日2001年12月21日
发明者吴乾舜 申请人:友讯科技股份有限公司