一种基于CMTS的网络吞吐性能测试系统的制作方法

本实用新型涉及线缆调制解调器终端系统CMTS以及网络测试领域。

背景技术：

CMTS是线缆调制解调器终端系统的英文缩写，是一个位于有线电视网CATV前端的设备系统，允许有线电视运营商向家庭计算机提供高速Internet以太网接入。CMTS通过有线电视网发送和接收数字线缆调制解调信号。它接收从用户的线缆调制解调器CM（Cable Modem）发来的信号，将信号转换成IP包，然后将信号按一定路由发送给ISP,连接Internet。CMTS还能将信号下行发送到用户的线缆调制解调器CM。线缆调制解调器CM相互之间不能直接通信，必须通过CMTS才能沟通。

近年来有线电视网CATV上开发的宽带接入技术已经成熟并进入市场，大多新建的CATV网都采用光纤同轴混合网络（HFC网），以满足Internet网接入宽带的日益需求。各省广电公司每年大量招标CMTS，在CMTS入围测试中，主要的测试项目有射频指标、网络吞吐性能测试（报文速率PPS和比特率rate是吞吐性能测试的主要指标），数据业务互联互通测试等。其中，网络吞吐性能测试主要靠VLAN交换机与数据网络分析仪testcenter（能够模拟出上行业务数据和下行业务数据）,其测试拓扑结构如图1所示，这种测试结构由于数据网络分析仪模拟的测试数据在VLAN交换机trunk口下是串行转发到每个CM，不能很好的测试上行流量碰撞的效果，无法模拟出用户实际使用时的流量碰撞情况。现有技术中，运营商为了测试出CMTS在实际网络中复杂业务下的真实吞吐性能，往往将CMTS接入实际运营网络中进行试点测试，但试点测试通常容易测试出很多设备兼容性问题，瓶颈问题，网络配置问题等网络故障，将以上测试出的问题解决后，再进行大规模部署CMTS设备。试点测试虽然能测试出了实际的问题和不足，但在测试过程中损害了用户的上网体验。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于CMTS的网络吞吐性能和复杂并发业务测试系统，解决现有技术中CMTS网络测试模型不能真实模拟出流量碰撞的技术问题，能够用于真实模拟流量碰撞情况，提高网络吞吐性能测试的准确性，无需再依赖实际运营网络做试点。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：一种基于CMTS的网络吞吐性能测试系统，包括线缆调制解调器终端系统CMTS，还包括若干用于模拟用户终端数据并发送报文的模拟终端；所述模拟终端包括主控芯片，所述主控芯片双向通信连接有线缆调制解调芯片，所述线缆调制解调芯片双向通信连接有RF射频通信模块；所述调制解调器终端系统CMTS通过同轴分配网络与各个模拟终端进行双向通信，所述同轴分配网为树形拓扑结构；所述同轴分配网包括分配器，所述调制解调器终端系统CMTS通过同轴电缆与所述分配器连接形成主干，所述各个模拟终端通过同轴电缆连接到分配器上形成分支；所述调制解调器终端系统CMTS通过网络电缆连接有交换机，所述交换机分别连接有网络管理计算机以及业务服务器。

优选的，所述业务服务器包括VOD视频点播服务器、DHCP服务器、STB机顶盒服务器、PPOE服务器。

优选的，所述交换机通过路由器接入以太网。

优选的，所述网络电缆为网线或光纤。

优选的，所述线缆调制解调芯片与主控芯片通过百兆网线进行全双工通信连接；所述线缆调制解调芯片的型号为BCM3349；所述主控芯片的型号为PIC32MX。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、无需配置价格昂贵的数据网络分析仪，无需依赖数据网络分析仪来模拟产生用户数据，而是由各个模拟终端来分别模拟各种类型的用户数据，如STB机顶盒点播业务、DHCP客户端协议、VOD视频点播业务等，既节约了成本，又为真实模拟流量碰撞打下了基础。

2、模拟终端与调制解调器终端系统CMTS之间通过树形拓扑结构的同轴分配网进行数据通信，使得各个模拟终端之间能够同时向调制解调器终端系统CMTS并行发送或接收数据，从而实现真实模拟出流量碰撞的情景。

3、采用多种业务服务器，更加贴近运营网络业务数据的多样性和复杂性，增强了模拟测试的的真实性。网络电缆为光纤，同轴分配网采用同轴电缆，这样就更能真实模拟出光纤同轴混合网络HFC。

4、除能够对CMTS进行网络吞吐性能测试外，还能测试业务服务器的业务支撑能力。并且，将测试系统通过路由器接入以太网，还能够测试路由器的业务支撑性能。

5、线缆调制解调芯片与主控芯片通过百兆网线进行全双工通信连接。这样，模拟终端就不需要对发送操作和接收操作进行转换，由于没有转换操作引起的时延，各个模拟终端能够准确的在同一时刻向CMTS并行发送用户终端数据或者接收来自业务服务器的业务数据，从而提高模拟的真实性和准确性。

6、该系统提供了真实的用户接入硬件环境，通过网络管理计算机配置每个模拟终端软件的业务模板，可以完全100%真实模拟实际运营网络的接入业务模型和场景。为运营商的初期试点测试提供了有效的替代方案，无需再拿实际运营网络做试点。

附图说明

图1是现有技术中的CMTS网络应用测试模型的结构示意图；

图2是具体实施方式的基于CMTS的网络吞吐性能测试系统的网络结构示意图；

图3是具体实施方式中模拟终端的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

如图2至图3所示，一种基于CMTS的网络吞吐性能测试系统，包括线缆调制解调器终端系统CMTS，还包括若干用于模拟用户终端数据并发送报文的模拟终端；所述模拟终端包括主控芯片，所述主控芯片双向通信连接有线缆调制解调芯片，所述线缆调制解调芯片双向通信连接有RF射频通信模块；所述调制解调器终端系统CMTS通过同轴分配网络与各个模拟终端进行双向通信，所述同轴分配网为树形拓扑结构；所述同轴分配网包括分配器，所述调制解调器终端系统CMTS通过同轴电缆与所述分配器连接形成主干，所述各个模拟终端通过同轴电缆连接到分配器上形成分支；所述调制解调器终端系统CMTS通过网络电缆连接有交换机，所述交换机分别连接有网络管理计算机以及业务服务器。所述业务服务器包括VOD（Video on demand）视频点播服务器、DHCP服务器（Dynamic Host Configuration Protocol）、STB（Set-Top-Box）机顶盒服务器、PPOE（Point-to-Point Protocol over Ethernet）服务器；所述网络电缆为网线或光纤。

所述线缆调制解调芯片的型号为BCM3349；所述主控芯片的型号为PIC32MX；所述线缆调制解调芯片与主控芯片通过百兆网线进行全双工通信连接。这样，模拟终端就不需要对发送操作和接收操作进行转换，由于没有转换操作引起的时延，各个模拟终端能够准确的在同一时刻向CMTS并行发送用户终端数据或者接收来自业务服务器的业务数据，从而提高模拟的真实性和准确性。

上行业务时，统计CMTS的发送流量和发送报文数量，以计算CMTS的上行吞吐性能：上行比特率UsRate和上行报文速率UsPPS。

本具体实施方中的模拟终端中的主控芯片能够用于产生用户终端数据，如DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol） 客户端协议、PPOE（Point-to-Point Protocol over Ethernet） 业务、ICMP（Internet Control Message Protocol） 协议、并发tcp（Transmission Control Protocol） 连接、STB（Set-Top-Box） 机顶盒点播业务、组播点播业务、arp （Address Resolution Protocol）协议等。线缆调制解调芯片将数字信号的用户终端数据以及报文（每条用户终端数据都有对应的报文，报文中包含发送字节数以及发送报文数）转换成RF射频信号再通过RF射频通信模块上传调制解调器终端系统CMTS，调制解调器终端系统CMTS再将RF射频信号给网络管理计算机。

网络管理计算机配置NMS(Network Management System)网络管理系，根据各个模拟终端上报的上行报文中的发送字节数来计算上行比特率UsRate，单位为bps,按照如下公式：（模拟终端1发送字节数+模拟终端2发送字节数+…+模拟终端n发送字节数）*8/T=UsRate，其中T为测试时间，T=测试结束时间-测试开始时间，单位秒。

网络管理计算根据各个模拟终端上报的上行报文中的发送报文数来计算上行报文速率UsPPS，单位pps，按照如下公式：（模拟终端1发送报文数+模拟终端2发送报文数+…+模拟终端n发送报文数）/T=UsPPS，其中T为测试时间，T=测试结束时间-测试开始时间，单位秒。

下行业务时，统计CMTS的接收流量和接收报文数量，以计算CMTS的下行吞吐性能：下行比特率DsRate和下行报文速率DsPPS 。

业务服务器向模拟终端发送业务数据后，对应于每条业务数据模拟终端将产生接收报文（包含接收字节数以及接收报文数），各个模拟终端再将接收报文上传给网络管理计算机。

网络管理计算机根据各模拟终端上传的下行报文中的接收字节数来计算下行比特率DsRate，单位为bps，按照如下公式：（模拟终端1接收字节数+模拟终端2接收字节数+…+模拟终端n接收字节数）*8/T=DsRate，其中T为测试时间，T=测试结束时间-测试开始时间，单位秒。

网络管理计算根据各个模拟终端上报的下行报文中的接收报文数来计算下行报文速率DsPPS，单位pps，按照如下公式：（模拟终端1接收报文数+模拟终端2接收报文数+…+模拟终端n接收报文数）/T=DsPPS，其中T为测试时间，T=测试结束时间-测试开始时间，单位秒

模拟终端中的主控芯片内通过配置业务状态分析模块（现有技术中的数据网络分析仪配置有此类业务状态分析模块）能够用于分析出各种模拟业务的状态，比如：VOD点播是否成功、业务服务器响应是否及时、路由器是否丢包、模拟终端的TCP并发连接数、DHCP请求是否成功，组播加入是否成功等并且上报给网络管理计算机，从而实现对业务服务器和路由器业务支撑能力的测试。