一种变电站以太网交换机延时累加自动测试方法及系统

技术领域

本发明涉及变电站测试技术领域，特别涉及一种变电站以太网交换机延时累加自动测试系统及测试方法。

背景技术

变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接收电能及分配电能的场所。为了实现对电网的精准监控和高效运营，通讯系统的可靠性和效率显得尤为重要。变电站以太网交换机，作为通讯系统的核心组件，不仅连接着各种设备和传感器，更是变电站实现高效通讯的关键。交换延时累加功能是指交换机将SV数据帧的交换延时在SV数据帧的特定位置进行累加，为SV的订阅设备提供SV数据帧在整个网络中的传输延时，从而回溯SV数据帧发布的准确时刻。

申请号为201710331865.X公开了一种智能变电站网络交换机延时累加测试方法及系统，该专利中对变电站网络交换机延时累加测试方法可以总结成如下步骤：步骤(1)按其说明书附图1搭建测试环境，网络测试仪自环，测试口1向测试口2发送随机帧长的SV报文，具体为64、65、128、256、512、1024、1280、1518字节的SV报文，测得不经被测装置转发情况下网络测试仪自环固有延时t1；步骤(2)按其说明书附图2搭建测试环境，配置网络测试仪测试口1经被测装置向测试口2发送步骤(1)中的报文，配置网络测试仪向被测装置端口2、3分别发送组播报文A和B，配置网络测试仪接收被测装置端口4的流量，测得SV报文经被测装置转发收到报文延时t2；从网络报文记录仪中提取被测装置发出的SV测试报文中时保留字段解析出对应的时间即被测装置测得的转发延时t3；步骤(3)被测装置的交换延时累加精度t＝|t3-(t2-t1)|，对被测装置进行多次测试，获得多次被测装置的交换延时的测试结果，算取平均值。

上述测试方法具有以下弊端：(1)现有测试方法在每次测试前均需要人为测试网络测试仪的自环固有延时，并且需要手动多次测试后计算交换机延时累加的平均值，工作量大；(2)通过该方法测得的自环固有延时不仅会受到网络测试仪自身稳定性的影响，还会受到以太网光模块、光纤、接线方式等各种因素的影响，存在较大误差；(3)现有方法依赖于网络测试仪自身的报文发送和解析功能，既要支持SV报文发送功能，又要支持SV报文接收和SV报文解析功能，对于功能不全面的网络测试仪，将无法进行检测；当网络测试仪仅支持百兆(或千兆)接口时，无法测试交换机千兆(或百兆)接口；(4)现有测试方法无法测试ART值溢出时的情况；(5)现有方法无法测试网络测试仪异速率端口的自环固有延时，因此无法对以太网交换机异速率端口进行测试。

因此，针对现有技术不足，提供一种变电站以太网交换机延时累加自动测试系统及测试方法以解决现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明的其中目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种变电站以太网交换机延时累加自动测试系统。该变电站以太网交换机延时累加自动测试系统不需要连接网络测试仪，因此不受网络测试仪自身功能、性能、稳定性的限制，测试时该自动测试系统与被测装置直接对接，接收被测装置发送的SV报文，完成被测装置延时累加的自动闭环测试。

本发明的上述目的通过以下技术措施实现：

提供一种变电站以太网交换机延时累加自动测试系统，设置有：

报文发送模块——对被测装置发送SV报文；

报文接收模块——接收被测装置转发的SV报文；

自校模块——测试原始固有延时数据，并将原始固有延时数据发送给数据处理模块，根据自校频率定期进行自校；

数据处理模块——根据原始固有延时添加补偿值，控制固有延时稳定在定值，控制所述报文发送模块的延时时间，得到实际固有延时数据；同时对所述原始固有延时数据和所述实际固有延时数据处理，以及对比和分析发送的SV报文及接收的SV报文，最终得到测试结果；

配置模块——向所述数据处理模块配置SV报文的信息和自动测试次数，向所述自校模块配置自校频率；

人机界面模块——保存和导出所述数据处理模块的测试结果，并向所述配置模块输入配置数据。

优选的，上述报文发送模块设置有以太网光纤发送的千兆口和以太网光纤发送的百兆口。

优选的，上述报文接收模块设置有以太网光纤接收的千兆口和以太网光纤接收的百兆口。

优选的，上述自校模块通过控制所述报文发送模块向所述报文接收模块发送SV报文，然后采集所述报文接收模块发送的SV报文来实现自校。

优选的，上述配置模块向所述人机界面模块反馈配置数据。

优选的，上述数据处理模块控制固有延时稳定在α，且90ns≤α≤110ns。

优选的，上述自校模块测试得到所述报文发送模块的百兆口到被测装置的百兆口的原始固有延时为Ta，所述报文发送模块的千兆口到被测装置的千兆口的原始固有延时为Tb，所述报文发送模块的百兆口到被测装置的千兆口的原始固有延时为Tc。

优选的，上述数据处理模块的实际固有延时数据获取方法为：

当SV报文从所述报文发送模块的百兆口到被测装置的百兆口时，控制所述报文发送模块延迟的第一补偿值Ty1，且Ty1＝α-Ta，得到第一实际固有延时Ta+Ty1，从而控制所述报文发送模块的百兆口到被测装置的百兆口的实际固有延时为α；

当SV报文从所述报文发送模块的千兆口到被测装置的千兆口时，控制所述报文发送模块延迟的第二补偿值Ty2，且Ty2＝α-Tb，得到第二实际固有延时Tb+Ty2，从而控制所述报文发送模块的千兆口到被测装置的千兆口的实际固有延时为α；

当SV报文从所述报文发送模块的百兆口到被测装置的千兆口时，控制所述报文发送模块延迟的第三补偿值Ty3，且Ty3＝α-Tc，得到第三实际固有延时Tc+Ty3，从而控制所述报文发送模块的百兆口到被测装置的千兆口实际固有延时为α。

优选的，上述数据处理模块将N次自动测试得到的实际固有延时取平均值，得到平均交换延时；同时对比和分析发送的SV报文及接收的SV报文，得到测试ART值溢出时OVF标志位的变化情况，且N为大于等于2的整数。

本发明的其中目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法。该基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法不需要连接网络测试仪，因此不受网络测试仪自身功能、性能、稳定性的限制，测试时该自动测试系统与被测装置直接对接，接收被测装置发送的SV报文，完成被测装置延时累加的自动闭环测试。

本发明的上述目的通过以下技术措施实现：

提供一种基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法，通过上述变电站以太网交换机延时累加自动测试系统进行同速率端口测试、异速率端口测试和功能叠加态测试。

优选的，上述变电站以太网交换机延时累加自动测试系统设置有第一测试口和第二测试口，所述第一测试口用于向被测装置发送SV报文，所述第二测试口用于接收被测装置发送的SV报文。

本发明的基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法，通过如下步骤进行：

S1、将被测装置的第一端口与所述第一测试口连接，被测装置的第二端口与所述第二测试口连接，设置固有延时为α；

S2、配置所述第一测试口经被测装置的第一端口向所述第二测试口的线速发送数据流量，所述数据流量为SV报文和背景流量，并将SV报文的ART配置为0，检测经被测装置转发后SV报文的延时T0，计算得到实际转发延时T1且T1＝T0-α，解析收到的SV测试报文中保留字段中的ART值，计算得到交换延时T2；

S3、计算被测装置的交换延时累加精度T，且T＝|T2-T1|，在自动测试N次后取平均值，得出平均交换延时，将平均交换延时与交换延时阈值θ进行对比，得到判定结果，所述人机界模块显示判定结果，且100ns≤θ≤500ns，且N为大于等于2的整数；

S4、将所述第一测试口发送的SV报文中ART值配置为0x1FFFFFE，解析所述第二测试口收到的SV报文中ART值并计算交换延时，然后计算得到交换延时累加精度，分析OVF位状态，在所述人机界面模块中显示OVF位状态和交换延时累加精度；

S5、将所述第一测试口发送的SV报文中ART值配置为0xFFFFFE，解析所述第二测试口收到的SV报文中ART值并计算交换延时，然后计算得到交换延时累加精度，分析OVF位状态，在所述人机界面模块中显示OVF位状态和交换延时累加精度；

S6、将所述第一测试口发送的SV报文的ART值配置为0x40FF0000，解析所述第二测试口收到的SV报文中ART值，分析OVF位状态，在所述人机界面模块中显示OVF位状态；

S7、所述第一测试口发送的SV报文配置为CRC错误SV报文，最终所述第二测试口接收对应SV报文，分析接收的SV报文情况，并在所述人机界面模块显示SV报文接受情况。

S8、所述人机界面模块将OVF位状态、交换延时累加精度、判定结果的测试结果进行保导或导出。

当被测装置为百兆以太网交换机并进行所述同速率端口测试时，所述第一测试口为第一百兆测试口，所述第二测试口为第二百兆测试口，被测装置的第一端口为百兆端口，被测装置的第二端口为百兆端口；

当被测装置为千兆以太网交换机并进行所述同速率端口测试时，所述第一测试口为第一千兆测试口，所述第二测试口为第二千兆测试口，被测装置的第一端口为千兆端口，被测装置的第二端口为千兆端口；

当被测装置为异速率端口以太网交换机并进行所述异速率端口测试时，所述第一测试口为第一百兆测试口，所述第二测试口为第二千兆测试口，被测装置的第一端口为百兆端口，被测装置的第二端口为千兆端口。

优选的，上述S3具体为计算被测装置的交换延时累加精度T，且T＝|T2-T1|，在自动测试N次后取平均值，得出平均交换延时；当平均交换延时小于交换延时阈值θ时，则判定结果为合格，当平均交换延时大于等于交换延时阈值θ时，则判定结果为不合格。

本发明的基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法，当进行所述功能叠加态测试时，首先将被测装置配置为QoS功能、静态组播功能或者GMRP功能，然后按照S1-S8进行测试。

本发明的一种变电站以太网交换机延时累加自动测试系统及测试方法,其中变电站以太网交换机延时累加自动测试系统设置有报文发送模块对被测装置发送SV报文；报文接收模块接收被测装置转发的SV报文；自校模块测试原始固有延时数据，并将原始固有延时数据发送给数据处理模块，根据自校频率定期进行自校；数据处理模块根据原始固有延时添加补偿值，控制固有延时稳定在定值，控制所述报文发送模块的延时时间，得到实际固有延时数据；同时对所述原始固有延时数据和所述实际固有延时数据处理，以及对比和分析发送的SV报文及接收的SV报文，最终得到测试结果；配置模块向所述数据处理模块配置SV报文的信息和自动测试次数，向所述自校模块配置自校频率；保存和导出所述数据处理模块的测试结果，并向所述配置模块输入配置数据。本发明不需要连接网络测试仪，因此不受网络测试仪自身功能、性能、稳定性的限制，测试时该自动测试系统与被测装置直接对接，接收被测装置发送的SV报文，完成被测装置延时累加的自动闭环测试。因此本发明填补本领域相关技术的空白，提高了测试自动化程度，简化检测环境，降低人力和设备成本，提高工作效率。

附图说明

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1为变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的架构示意图。

图2为实施例3的百兆以太网交换机与变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的连接示意图。

图3为实施例3的千兆以太网交换机与变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的连接示意图。

图4为实施例4的被测装置与变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的连接示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

一种变电站以太网交换机延时累加自动测试系统，如图1所示，设置有：

报文发送模块——对被测装置发送SV报文；

报文接收模块——接收被测装置转发的SV报文；

自校模块——测试原始固有延时数据，并将原始固有延时数据发送给数据处理模块，根据自校频率定期进行自校；

数据处理模块——根据原始固有延时添加补偿值，控制固有延时稳定在定值，控制报文发送模块的延时时间，得到实际固有延时数据；同时对原始固有延时数据和实际固有延时数据处理，以及对比和分析发送的SV报文及接收的SV报文，最终得到测试结果；

配置模块——向数据处理模块配置SV报文的信息和自动测试次数，向自校模块配置自校频率；

人机界面模块——保存和导出数据处理模块的测试结果，并向配置模块输入配置数据。

其中报文发送模块设置有以太网光纤发送的千兆口和以太网光纤发送的百兆口；报文接收模块设置有以太网光纤接收的千兆口和以太网光纤接收的百兆口。

因此本发明的以太网交换机延时累加自动测试系统同时具备千兆、百兆以太网光纤发送、接收接口，支持以太网交换机异速率端口的延时累加测试。本发明的自校模块通过控制报文发送模块向报文接收模块发送SV报文，然后采集报文接收模块发送的SV报文来实现自校。配置模块向人机界面模块反馈配置数据。

需要说明的是，本发明的自校频率可以定期自动进行(周期可设置)，也可以手动进行，具体是通过配置模块进行设置。

数据处理模块控制固有延时稳定在α，且90ns≤α≤110ns，本实施例以α为100ns对本发明进行说明。

自校模块测试得到报文发送模块的百兆口到被测装置的百兆口的原始固有延时为Ta，报文发送模块的千兆口到被测装置的千兆口的原始固有延时为Tb，报文发送模块的百兆口到被测装置的千兆口的原始固有延时为Tc。

数据处理模块的实际固有延时数据获取方法为：

当SV报文从所述报文发送模块的百兆口到被测装置的百兆口时，控制所述报文发送模块延迟的第一补偿值Ty1，且Ty1＝α-Ta，得到第一实际固有延时Ta+Ty1，从而控制报文发送模块的百兆口到被测装置的百兆口的实际固有延时为α；

当SV报文从所述报文发送模块的千兆口到被测装置的千兆口时，控制所述报文发送模块延迟的第二补偿值Ty2，且Ty2＝α-Tb，得到第二实际固有延时Tb+Ty2，从而控制报文发送模块的千兆口到被测装置的千兆口的实际固有延时为α；

当SV报文从所述报文发送模块的百兆口到被测装置的千兆口时，控制所述报文发送模块延迟的第三补偿值Ty3，且Ty3＝α-Tc，得到第三实际固有延时Tc+Ty3，从而控制报文发送模块的百兆口到被测装置的千兆口实际固有延时为α。

数据处理模块将N次自动测试得到的实际固有延时取平均值，得到平均交换延时；同时对比和分析发送的SV报文及接收的SV报文，得到测试ART值溢出时OVF标志位的变化情况。本实施例的自动测试的次数以10为例进行说明。

该变电站以太网交换机延时累加自动测试系统不需要连接网络测试仪，因此不受网络测试仪自身功能、性能、稳定性的限制，测试时该自动测试系统与被测装置直接对接，接收被测装置发送的SV报文，完成被测装置延时累加的自动闭环测试。因此本发明填补本领域相关技术的空白，提高了测试自动化程度，简化检测环境，降低人力和设备成本，提高工作效率。

实施例2

一种基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法，通过实施例1的变电站以太网交换机延时累加自动测试系统进行同速率端口测试、异速率端口测试和功能叠加态测试。

其中变电站以太网交换机延时累加自动测试系统设置有第一测试口和第二测试口，第一测试口用于向被测装置发送SV报文，第二测试口用于接收被测装置发送的SV报文。

本发明的测试方法通过如下步骤进行：

S1、将被测装置的第一端口与第一测试口连接，被测装置的第二端口与第二测试口连接，设置固有延时为α；

S2、配置第一测试口经被测装置的第一端口向第二测试口线速发送数据流量，数据流量为SV报文和背景流量，并将SV报文的ART配置为0，检测经被测装置转发后SV报文的延时T0，计算得到实际转发延时T1且T1＝T0-α，解析收到的SV测试报文中保留字段中的ART值，计算得到交换延时T2；

S3、计算被测装置的交换延时累加精度T，且T＝|T2-T1|，在自动测试N次后取平均值，得出平均交换延时，将平均交换延时与交换延时阈值θ进行对比，得到判定结果，人机界模块显示判定结果，且100ns≤θ≤500ns，且N为大于等于2的整数；

S4、将第一测试口发送的SV报文中ART值配置为0x1FFFFFE，解析第二测试口收到的SV报文中ART值并计算交换延时，然后计算得到交换延时累加精度，分析OVF位状态，在人机界面模块中显示OVF位状态和交换延时累加精度；

S5、将第一测试口发送的SV报文中ART值配置为0xFFFFFE，解析第二测试口收到的SV报文中ART值并计算交换延时，然后计算得到交换延时累加精度，分析OVF位状态，在人机界面模块中显示OVF位状态和交换延时累加精度；

S6、将第一测试口发送的SV报文的ART值配置为0x40FF0000，解析第二测试口收到的SV报文中ART值，分析OVF位状态，在人机界面模块中显示OVF位状态；

S7、第一测试口发送的SV报文配置为CRC错误SV报文，最终第二测试口接收对应SV报文，分析接收的SV报文情况，并在人机界面模块显示SV报文的接受情况；

S8、人机界面模块将OVF位状态、交换延时累加精度、判定结果的测试结果进行保导或导出。

当被测装置为百兆以太网交换机并进行同速率端口测试时，第一测试口为第一百兆测试口，第二测试口为第二百兆测试口，被测装置的第一端口为百兆端口，被测装置的第二端口为百兆端口。

当被测装置为千兆以太网交换机并进行同速率端口测试时，第一测试口为第一千兆测试口，第二测试口为第二千兆测试口，被测装置的第一端口为千兆端口，被测装置的第二端口为千兆端口。

当被测装置为异速率端口以太网交换机并进行异速率端口测试时，第一测试口为第一百兆测试口，第二测试口为第二千兆测试口，被测装置的第一端口为百兆端口，被测装置的第二端口为千兆端口。

其中S3具体为计算被测装置的交换延时累加精度T，且T＝|T2-T1|，在自动测试N次后取平均值，得出平均交换延时；当平均交换延时小于交换延时阈值θ时，则判定结果为合格，当平均交换延时大于等于交换延时阈值θ时，则判定结果为不合格。

需要说明的是，本发明的S3中交换延时阈值θ可以为100ns-500ns范围内的任意值，例当交换延时阈值θ为300ns，即当平均交换延时小于300ns时，则判定结果为合格，当平均交换延时大于等于300ns时，则判定结果为不合格。目前行业内标准规定交换延时阈值θ为200ns，但是本发明的交换延时阈值θ可以根据实际情况选定为其他值。

当进行功能叠加态测试方法时，对应将被测装置配置为QoS功能、静态组播功能或者GMRP功能，然后分别按照S1-S8。

该基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法，不需要连接网络测试仪，因此不受网络测试仪自身功能、性能、稳定性的限制，测试时该自动测试系统与被测装置直接对接，接收被测装置发送的SV报文，完成被测装置延时累加的自动闭环测试。因此本发明填补本领域相关技术的空白，提高了测试自动化程度，简化检测环境，降低人力和设备成本，提高工作效率。

实施例3

一种如实施例2的基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法，具体为进行同速率端口测试。

当被测装置为百兆以太网交换机并进行同速率端口测试时，第一测试口为第一百兆测试口，第二测试口为第二百兆测试口，被测装置的第一端口为百兆端口，被测装置的第二端口为百兆端口按图2连接变电站以太网交换机延时累加自动测试系统和被测以太网交换机。

当被测装置为千兆以太网交换机并进行同速率端口测试时，第一测试口为第一千兆测试口，第二测试口为第二千兆测试口，被测装置的第一端口为千兆端口，被测装置的第二端口为千兆端口，按图3连接变电站以太网交换机延时累加自动测试系统和被测以太网交换机。

本实施例的系统固有延时默认为100ns，交换延时阈值θ为200ns，N为10次。

S1、将被测装置的第一端口与第一测试口连接，被测装置的第二端口与第二测试口连接，设置固有延时为100ns；

S2、配置第一测试口经被测装置的第一端口向第二测试口线速发送数据流量，数据流量为SV报文和背景流量，并将SV报文的ART配置为0，检测经被测装置转发后SV报文的延时T0，计算得到实际转发延时T1且T1＝T0-100ns，解析收到的SV测试报文中保留字段中的ART值，计算得到交换延时T2；

S3、计算被测装置的交换延时累加精度T，且T＝|T2-T1|，在自动测试N次后取平均值，得出平均交换延时；当平均交换延时小于200ns时，则判定结果为合格，当平均交换延时大于等于200ns时，则判定结果为不合格，人机界模块显示判定结果；

S4、将第一测试口发送的SV报文中ART值配置为0x1FFFFFE，解析第二测试口收到的SV报文中ART值并计算交换延时，然后计算得到交换延时累加精度，分析OVF位状态，在人机界面模块中显示OVF位状态和交换延时累加精度；

S5、将第一测试口发送的SV报文中ART值配置为0xFFFFFE，解析第二测试口收到的SV报文中ART值并计算交换延时，然后计算得到交换延时累加精度，分析OVF位状态，在人机界面模块中显示OVF位状态和交换延时累加精度；

S6、将第一测试口发送的SV报文的ART值配置为0x40FF0000，解析第二测试口收到的SV报文中ART值，分析OVF位状态，在人机界面模块中显示OVF位状态；

S7、第一测试口发送的SV报文配置为CRC错误SV报文，最终第二测试口接收对应SV报文，分析接收的SV报文情况，并在人机界面模块显示SV报文的接受情况；

S8、人机界面模块将OVF位状态、交换延时累加精度、判定结果的测试结果进行保导或导出。

其中，S3具体为计算被测装置的交换延时累加精度T，且T＝|T2-T1|，在自动测试N次后取平均值，得出平均交换延时；当平均交换延时小于交换延时阈值θ时，则判定结果为合格，当平均交换延时大于等于交换延时阈值θ时，则判定结果为不合格。

该基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法，不需要连接网络测试仪，因此不受网络测试仪自身功能、性能、稳定性的限制，测试时该自动测试系统与被测装置直接对接，接收被测装置发送的SV报文，完成被测装置延时累加的自动闭环测试。因此本发明填补本领域相关技术的空白，提高了测试自动化程度，简化检测环境，降低人力和设备成本，提高工作效率。

实施例4

一种如实施例2的基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法，其他特征与实施例3相同，不同之处在于，被测装置为异速率端口以太网交换机具体为进行异速率端口测试，第一测试口为第一百兆测试口，第二测试口为第二千兆测试口，被测装置的第一端口为百兆端口，被测装置的第二端口为千兆端口，按图4连接变电站以太网交换机延时累加自动测试系统和被测以太网交换机。

该基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法，不需要连接网络测试仪，因此不受网络测试仪自身功能、性能、稳定性的限制，测试时该自动测试系统与被测装置直接对接，接收被测装置发送的SV报文，完成被测装置延时累加的自动闭环测试。因此本发明填补本领域相关技术的空白，提高了测试自动化程度，简化检测环境，降低人力和设备成本，提高工作效率。

实施例5

一种如实施例2的基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法，其他特征与实施例3或4相同，不同之处在于：进行功能叠加态测试时，首先将被测装置配置为QoS功能、静态组播功能或者GMRP功能中的一种，其中QoS功能下采用多端口发送数据，发送背景流量超过端口线速；然后分别按照实施例3或4的S1-S8进行测试。

需要说明的是，功能叠加态测试是不同功能下进行的同速率端口测试和异速率端口测试。

该基于变电站以太网交换机延时累加自动测试系统的测试方法，不需要连接网络测试仪，因此不受网络测试仪自身功能、性能、稳定性的限制，测试时该自动测试系统与被测装置直接对接，接收被测装置发送的SV报文，完成被测装置延时累加的自动闭环测试。因此本发明填补本领域相关技术的空白，提高了测试自动化程度，简化检测环境，降低人力和设备成本，提高工作效率。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。