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第一篇：网络测试论文范文
网络化机载测试系统的集成与测试
摘 要：为验证网络化机载测试系统的基本性能，设计并集成网络化机载数据测试系统，研究测试系统的配置和调试方法，提出网络化机载测试系统的时间精度、同步时间、丢包率、遥测传输等测试原理及方法。通过这些方法可以检查所建立的机载测试系统基本性能，掌握整个测试系统的工作状态，便于后期对测试系统进行更改、扩容等，并为C919大型客机机载测试系统的建立提供依据和参考。
关键词：机载测试系统;时间精度;同步时间;丢包率
文献标志码：A
0 引 言
随着科技的进步，现代化飞机在试飞过程中需要测试的参数越来越多，且数据类型更加复杂，欧洲空客A380飞机试飞测试的参数达到40 000个左右[1]，传统的基于PCM架构机载测试系统已不能满足试飞测试需求，需要采用基于iNET技術框架的网络化机载数据测试系统[2]。分析国际上最先进的民用飞机，无论是空客A380还是波音787，均研究并采用了网络化测试架构，建立的机载测试系统满足飞行试验过程中数据的采集、记录、遥测等需求，因此机载测试系统向网络化发展是大势所趋[3]。参考新支线ARJ21飞机建立的PCM和以太网相相结合的技术模式[4]，本文建立一套数据采集、数据交换、数据记录完全网络化的测试系统，研究机载测试系统集成、调试的方法，对建立的网络化机载测试系统的时间精度、同步时间、丢包率、数据遥测等进行测试，并进行了网络数据记录、网络数据分析、PCM数据分析等测试，为C919飞机机载测试系统的设计和建立提供依据和参考。
1 测试系统结构和测试原理
C919大型客机机载测试系统采用了基于FPGA设计的采集器、基于CPU设计的交换机、网络化记录器、遥测设备、GPS设备等。其中基于FPGA设计的采集器上电后很快就投入工作，非常适合机载环境，但测试系统的配置和采集器编程对测试工程师的能力要求高;基于CPU设计的交换机具有操作系统，测试设备的功能强大，软件编译灵活，但设备掉电后重新启动的时间长。
1.1 测试系统的结构
本次试验建立的网络化机载测试系统核心是网络数据采集器和交换机[5]，系统集成了2台机载网络交换机和5台数据采集器，其中2台交换机分为1台千兆主控交换机和1台百兆子交换机;5台采集器中的4台连接在子交换机上，编号1#至4#，另外一台交换机连接在主控交换机上，编号5#。5#采集器内部包含有一个PCM侦听模块，可以侦听整个测试系统内部的数据，并编码生成PCM数据流，所以该采集器不仅具有数据采集的功能，也具有PCM网关的功能。5#采集器可以通过交换机挑出其余4台采集器中的数据，并将这5台采集器中的数据融合成一条PCM输出。测试系统的拓扑结构如图1所示。
1.2 系统测试原理
为了得到具有说服力的数据，测试系统的输入选择同一个标准信号，分别由1#和5#采集器采集，通过不同的数据传输路径A和路径B，最后由示波器、记录器等设备进行数据的捕获、记录，事后也可以对记录的数据进行处理、分析。路径A在整个机载测试系统中数据传输距离最远，路径B距离最近，因此具有一定的代表性，通过对比路径A和路径B传输的同一个信号，最终确定整个机载测试系统的时间精度、同步时间、丢包率等性能指标。
2 测试系统的集成
本次试验建立的机载测试系统，主要包含KAM4000网络采集器、NSW网络交换机和miniR700数据记录器，均是当前国际先进的机载测试设备，各设备具有专用的编程环境。采集器配置了模拟量、数字量等测试模块，交换机配置了路由关系，记录器配置了网络数据采集模块，并按照图1的结构对系统硬件进行了相应的连接，在实验室完成的机载测试系统配置如图2所示。
2.1 测试参数编程
按照测量原理的不同，每个采集器都配置了对应的测试模块，每个测试模块可以测量大量的参数。对每个采集器中的测试参数进行采集编程，并按照采样率对所有参数进行分类，编辑多个网络数据包，主要编包规则包括：发往不同目的地的数据一般封装在不同网络包内;高速采样和关键的有效参数应封装在能定时传送的网络包内;缓变和非关键的有效参数可以封装在一个数据包内，按采样周期正常发送[6]。
2.2 采集器和交换机配置
机载数据测试系统是一个测试网络，需要对每个网络节点进行配置。采集器的配置内容主要包括网络输出模块的IP、网络数据包IP、数据包Key等。交换机的配置主要是路由关系，按照图1中测试系统的拓扑结构，对交换机每个端口进行相关设置，具体如表1所示。
2.3 测试系统调试
机载测试系统中的采集器和交换机设备完成各自的程序编辑，并配置好整个测试网络的路由逻辑后，对整个测试系统进行测试程序的加载，确保整个测试系统数据传输畅通。利用Wireshark软件测量测试系统中各节点数据流量，并对数据量大的节点进行调整，确保整个测试系统的数据传输均衡，整个测试网络工作稳定。
使用Wireshark软件对每台采集器、PCM gateway和记录器端口的位速率进行测试，具体结果如表2所示。
3 测试系统的测试
网络化机载测试系统性能指标要求较多，最重要的测试内容主要包括时间精度测试、同步时间测试、丢包测试、数据遥测、数据记录、数据处理等[7-8]。测试仪器包括高精度示波器、网络数据记录器、GPS天线、功率计、秒表等，还包括丢包分析软件、PCM分析软件、数据处理软件等专用软件。
3.1 时间精度测试
时间精度是指测试系统中任意设备与基准时间的差值。依据IEEE1588协议，测试系统由主控交换机授时和修正，一般认为主控交换机的时间为基准时间。试验时采用高精度示波器测量系统内任意两台设备的秒脉冲(1PPS)，即可得到这两台设备的时间差值。分析图1测试系统架构，1#采集器和5#采集器的数据传输路径最长，所以理论上这两台设备的时间差值应该最大。测量结果如图3所示，在不考虑时间信号幅值的情况下，对比1#采集器和5#采集器的秒脉冲，监控两台设备的时间差值在一定的范围内变化。通过测试，本次试验建立的测试系统时间精度在80～200 ns之间。
3.2 同步时间测试
同步时间是指整个测试系统从上电开始，直到测试系统工作稳定所用的时间。机载测试系统上电后，系统内部会根据主控交换机的时间指令，对每个采集器的时间进行授时并修正，实现整个系统的时间同步，在此过程中，以主交换机的时间为基准，其他测试设备的时间是一个相对收敛并稳定的过程。使用示波器捕捉任意两台采集器或一台采集器和交换机输出的1PPS的波形，使用秒表，测试两个波形相对稳定所用的时间。由于本次试验建立的测试系统中主控交换机具有CPU和操作系统，因此系统的同步时间较长，约为180 s±20 s。
3.3 丢包测试
采集器生成的网络数据包，其内部包含该包的各种信息，例如数据包IP、数据包Key字等，其中有一项为该包发送次数相关信息，每发送一次数据包计数器累加一次，通过专用丢包分析软件对每条网络数据包进行分析，提取该数据包内部的计数信息，检查其是否连续，即可知道是否丢失数据包。运用网络记录器多次记录数据，通过丢包分析软件检查所记录的数据是否有丢包现象，未发现丢包现象显示为PASS，丢包是显示为FAIL，本次试验家里的测试系统丢包检查结果如图4所示。
3.4 数据PCM遥测测试
未来的数据遥测模式正在向网络化方向发展[9]，但目前主流的遥测仍然以IRIG 106标准，本次试验建立的机载测试系统采用了该标准实现PCM遥测。本次试验遥测要求是可以满足4 Mb/s的PCM数据流遥测距离达到300 km，依据该要求对采集程序进行配置，使得遥测下传的PCM的位速率为4 Mb/s，使用示波器检测PCM波形，检查内容包括PCM的时钟曲线和PCM数据曲线[10]，确认测试系统输出的PCM是否满足遥测设备的输入要求。通过检测，本次试验测试系统输出的PCM数据流正常，PCM波形如图5和图6所示，PCM时钟和数据曲线的幅值为±(5～6)V，周期为250 ns(由PCM速率确定)，满足遥测接收设备的输入要求。
3.5 数据记录和数据处理
完成测试的系统集成、测试后，需要按照具体的需求，编辑参数的采样率、测试系统的网络包等信息，并将这些信息加载到测试系统中，然后使用网络数据记录器记录这些数据，再通过专用软件卸载所记录的数据，并对数据进行处理和详细分析，最终确认测试系统工作正常。
4 结束语
本文设计并建立了满足需求的测试系统，集成多台数据采集器和交换机，提出网络化机载测试系统的测试方法，对测试系统的性能指标进行了测试。采用本文的方法可以测量到整个系统的时间精度、同步时间、丢包率、数据遥测、数据记录、数据处理等，掌握整個测试系统的基本能力，便于后期对测试系统进行更改、扩容等。同时，通过研究网络化机载测试系统的集成和测试，也可为C919大型客机机载测试系统的设计提供技术参考和经验借鉴。
参考文献
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[4] 戴卫兵，王文丽. 网络技术在ARJ21试飞测试中的应用[J].测控技术，2012，31(12)：42-43.
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[6] 杨廷梧，田宝泉. 飞行试验新型遥测机载网络采集与记录系统架构[J]. 测控技术，2013，32(5)：59-63.
[7] 张娟，吕鹏涛，王亮，等. 网络化机载测试系统中网络性能测量研究[J]. 计算机测量与控制，2013，21(3)：563-565.
[8] 宋政斌，覃燕，张芹芹. 飞行试验机载网络数据采集与数据处理技术研究[J]. 计算机测量与控制，2014，22(3)：842-844.
[9] 袁炳南，霍朝晖，白校贤. 新一代遥测网络系统——TmNs[J].测控技术，2010，29(11)：18-21.
[10] 戴卫兵，田宝泉，朱攀. 机载遥测发射系统的设计与实现[J].中国测试，2011，37(2)：76-79.
(编辑：李刚)
作者：王仲杰
第二篇：网络测试技术与“运动的描述”
【摘 要】用岗位化的网络测试技术难题引出“运动的描述”学习，充分利用学校一体化教学实训室现有设施和设备，学生在专业技术中学习物理，同时又利用物理将专业技术巩固了岗位化专业技术的掌握。培养学生智力，使其成长为准就业的技能人才，增强了学生在社会发展的潜质。物理和专业技术一体化地教学实现双赢，都能提高课效，完成教学目标。
【关键词】网络测试技术 运动的描述 一体化教学 有效教学
中职物理课堂教学，只要充分利用学校一体化教学实训室现有设施和设备，使学生在网络布线工程技术训练学习中发现认知障碍，就能适时引出学生渴求的物理课题，学生就有物理理论认知积极性，学生只要从专业技术层面深化掌握物理原理，反过来对技术的掌握就更深刻更到位。物理和专业技术一体化的教学，能实现双赢，都能提高课效。
中职物理“运动的描述”关于“时间、时刻、速度和速率”等运动学重要物理概念，如果按照学科体系由浅入深，学生在初中学过物理，学过速度相关类似的知识，心理上认为中职的物理与初中物理一样，老师就是按照书上的内容顺序的物理量一个接一个地讲解，就是枯燥理论的简单重复。尽管有些知识是有深化——初中的定义是按“路程/时间”来定义的，对速度的方向性没有明确。学生觉得初中都学厌烦的东西，中职还是摆脱不了，他们提不起学习物理的兴趣。加上在物理教学过程当中，由于学生的知识水平、經历和阅历有限，还有教学方法不恰当，学生对这些抽象的物理概念和物理模型无法想象和理解;学生认为很多的知识并非他们所需，学习起来没有动力，这样就限制了他们的学习，导致学生在中职的学习荒废。另一方面，现在的中职的“2+1”培养模式没有课时保证学科体系的完整性。我们学校的电子信息类网络专业人数众多，毕业后从事网管、网护、网络线路工、网络监控等工作的人数占到了68%，其中《网络综合布线》是这个专业中一门具有核心作用的专业课，《网络综合布线》中重要的知识和技能的掌握离不开物理知识的铺垫。要是为了技能而讲技能，学生可以学习技能，但是不能到位地掌握，影响学生之后的发展。老师教起来也就成为无源之水无本之木，再好的技能讲起来也是枯燥无味，学生听起来也是索然无味。即使是他们喜欢的实训课也就是捣鼓一下先进的设备，记录几个数据，并不能完全地发挥先进仪器的作用，这样的实训开多了学生也一样生厌。例如：“网络测试”，使用仪表测量线缆是专业岗位中的日常工作，判断线缆的断点故障也是常规工作，教会学生掌握这个技能，1个课时就可以，学习技能几分钟，练习几分钟。但是我们不能使学生只会使用仪表，而不懂物理原理，不会设置仪表参数，遇到其他的情况不会灵活、变通的处理。造成在学校的实训中会，去到公司上岗就不会了。网络测试——数字信号传输速率，网络线缆的NVP值，网络工程施工和维护中的网络链路线缆长度的测试，线缆断点故障的判断，为相应的测试仪表分析以及参数设置都需要用到运动描述的相关物理量。如果不针对性地专业技能来讲解物理课程内容，专业和物理就各成体系，知识关联度降低，学生就会由于欠缺相关的物理基础知识，难以有效分析探索计算机网络建构工程技术中的一些重要技能点、知识点的物理原理，在专业技能点、知识点的理解和掌握上会出现障碍，特别是学生在网络测试实训中有可能在测试原理分析时碰到“拦路虎”，不能到位地认知网络测试技术。而且专业课与物理课的教学间隔时间过长，学生学习专业知识和技能不仅很费劲，也很难取得良好的效果。专业课教师通常为了好的教学效果，学生实训前还得再次讲解已经学过的物理知识，造成课时的浪费。另外专业教师和物理教师对物理各章节重点、难点问题的把握往往不一致，给学生的学习带来一定困难。物理课基础打得好不好，影响专业课的学习。可以说，物理课程对电子信息类职业学校的整个教学质量都会起到一个比较深远的影响。教学质量影响学生的就业和职业生涯的发展，进而影响学校的发展。
为了解决这个教学难题，利用学校的一体化教学设施，采用“岗位化的专业技能”中深入物理认知的一体化教学，以切合学生的实际需求，解决上述这些问题，使物理教学与专业课教学成为一个有机的整体;有利于物理教学与专业课教学的有机衔接，避免专业与物理脱节的现象，使得物理教学和专业教学和谐统一。
“运动的描述”在物理课与专业课教学一体化教学的实施环节，结合学生的特点和专业技能的学习，对教材的内容进行了深入的挖掘和思考，将物理课和专业课交互结合。课堂的开始阶段，在我们一体化的教学场所的实训教学点，学生通过Fluke测试仪的使用，利用Fluke测试仪以及测试的模型，在老师的指导下，使学生知道先进的仪器怎么用，分小组有序进行双绞线长度的测试和线缆断点故障点的判断。使用仪器测得数据后，学生分析实训结果发出疑问：仪器是怎么知道线缆的长度的?仪器是怎么知道线缆故障点的?学生心理上有“刨根问底”物理原理的渴求——为什么是这样用。运动的描述各个物理量结合测试技术实操学习，利用专业岗位化的实训形式引出物理问题，在专业技术层面说清楚物理原理，形式新颖，能抓住学生的注意力。“运动的描述”的新课教学在我们一体化的教学场所的理论教学点进行，学生完全在岗位化的专业技能中深入物理理论认知，学习起来较为轻快。在讲解质点的概念、时间和时刻、路程和位移、速度和建立矢量和标量概念的理论教学过程中，围绕学生提出的疑问，使学生透彻理解各个物理量的内涵和外延之后，让学生自己探究，一步步靠近岗位化专业技能出现问题的真相。老师结合对应通道测试模型，将“脉冲信号”抽象类比为运动物体(质点)，位置对应时刻，位置变化对应位移，线缆长度对应路程，“传输时延”对应“时间”，将描述运动情况的物理量“速度、速率、平均速度、瞬时速度”对应“脉冲信号”的传输情形，形象类比，并利用自制的动画展示给学生，加深记忆。学生分组讨论，对应通道测试模型，建立时刻、时间概念。展开路程位移概念的比较。充分了解通道测试模型中，脉冲信号沿曲线运动的路程和位移情况。再通过一些生活中和网络测试中实际的练习题来巩固所学，效果明显。最后学生自己归纳：脉冲信号的运动方向改变，运动是变化的，深化了解描述运动快慢的物理量“速度”。分析Fluke测试仪测试通道长度的物理原理：主机发送脉冲信号，远端机接受以后立即回送脉冲信号，主机根据记录“发送与接收”脉冲信号的时间，再根据NVP(线缆标注)值即可计算出网络链路的长度;Fluke测试仪测试断点故障的物理原理：主机发送出脉冲信号后遇到断点后，因为阻抗值不同，脉冲信号发射回主机，主机根据记录的发送与接收脉冲信号的时间，再根据NVP(线缆标注)值即可知道网络链路的断点。使学生明确，网络测试方法以及专用仪器新技术是源自物理基本原理的，浅显的物理道理，可帮助人类解决技术革新的重要问题。
通过实际的岗位专业技能的实训来创设物理理论学习的情景，直接利用专业技术实训中遇到的问题，激起学生对物理原理学习热情，课堂上就专业技术论物理，突出物理原理在专业技术掌握中的重要地位，物理教学更生动更活泼更贴合学生实际，物理教学与专业技术教学实现交互性。激发了学生认识上的冲突、思维上的活跃，培养学生的创新意识、创设精神、创新能力，这也是物理教学的关键。从专业实训操作中引出物理课题，展开物理教学活动，诱发物理学习的动机和兴趣。教无定法，时代要求在变，使教学观念“日新月异”。就拿“运动的描述”的教学来说，教学场地选在一体化室上课，最大限度地发挥先进的教学设备和场地的作用和效率，使教学方式方法与学生心理承受力相适宜，满足对他们实操的心理渴求，让学生觉得中职的物理课堂教学跟中学不一样，不会远离生活，学生可以在自己亲自动手中发现“未知”，碰到“神奇”(学生认为网络测试主机能准确无误地测知网络线路长度和故障点)，产生求知物理的渴望，具备探究其物理原理的强烈动机，老师适时引导，彼此合作探究会取得非常好的教学效果。使学生透彻理解掌握“速度、速率、平均速度、瞬时速度”，反过来，学生在物理量概念、原理探究中深化对专业技术掌握，“所学”即“所用”，完全针对“顶岗当班”实施“真刀实枪”操练，变“抽象枯燥”为“形象、具体、生动”，付与物理量概念以“血肉”，聚集学生注意力，激发学生学习的兴趣。这样，学生能很快转变物理学习态度。一体化教学实现了三赢，一是学生能在我们的教学周期内合作掌握符合崗位要求的专业技能，出色完成岗位任务。学生在专业技术中学习物理，同时又利用物理将专业技术巩固了岗位化专业技术的掌握，培养了学生智力，成长为准就业的技能人才，增强了学生在社会发展的潜质。二是一体化的备课让教师的业务能力和教学水平的提高。三是学校因教师的业务能力和教学水平的提高而增强了内功。
用岗位化的技术难题引出物理学习，在专业技术中学习到物理知识的一体化教学，学生喜闻乐见，有热情参与物理课堂教学活动，自然会有水到渠成的教学效果。物理课不再只为物理而讲物理，专业课不再为讲专业技能而讲技能。物理与专业课程的交互，突出物理原理在专业技能掌握中的重要作用，即排除学生在专业学习中的认知障碍，又使物理的教学更生动更有趣，专业技能的掌握更到位更可靠。
参考文献：
[1]孟源北 广州市中等职业教育工学结合课程建构研究 高等教育出版社 2010年
[2]余明辉等 综合布线技术与工程 高等教育出版社 2008年
[3]文春帆 张明明 物理 高等教育出版社 2009年
作者：叶展勇
第三篇：无线网络测试系统设计分析
摘 要：随着现代信息技术的发展，国内网络建设发展迅速，而无线网络测试系统在整个网络建设中占据着至关重要的地位。本文将从无线网络测试系统的需求出发，详细分析无线网络测试系统的基本原理、整体功能设计和软件实现三个方面，力图提供相对完善的无线网络测试系统，促进运营商不断成长。
关键词：无线网络;测试系统;设计
随着无线网络在国内外的大力普及，政府对3G网络建设的政策支持，国内无线网络技术发展迅速，而其中无线网络测试技术对整个网络建设起着举足轻重的作用。无线网络测试是网络新技术实践检验和不断修正必须经历的一道管卡，也是检验理论是否符合实践的关键。因此，一个完整高质量的无线网络测试系统对于无线网络的建设起着至关重要的推动作用，通过该系统可以合理的优化网络资源配置，通过改进现有网络，提高运营商的网络竞争力，并不断为新客户提供强有力的支持。
本文将从无线网络测试系统的需求出发，较为详细的分析无线网络测试系统的基本原理、整体功能设计和软件实现三个方面。
1 系统设计与分析
本文所设计的无线网络测试系统是为各运营商等客户量身打造的高效、功能化、智能化的测试平台，通过提供高质量的无线网络测试帮助运营商测试并了解无线网络的运行特点并作出评估，运营商以此为基础不断提升网络质量，为用户提供更优质的服务。
无线网络测试系统在建设中把握以下几个原则：⑴标准化原则，可以满足各种接口协议。⑵开放性原则，能够满足各种网络类型及接入设备的要求。⑶人性化原则，对结构体系不断优化，并设计良好的人机界面。⑷数据互通原则，能够与其他测试系统共享数据并不受其他因素的干扰。⑸安全原则，合理设置权限，并备份测试数据，保证测试系统及数据的安全性。⑹經济原则，在科学的理念指导下用尽量少的钱做出最优质的平台。
通过功能模块化的设计，将无线网络测试系统分解为各类独立的子系统，可以更加灵活并为运营商提供更多的选择。其中专业测试子系统-Pro是其中最为突出的，本文做详细介绍。
专业测试子系统相对其他子系统，其功能最全面且最先进。通过该子系统的测试，运营商可以准确掌握网络出现问题的原因，网络运行的效果，并满足网络维护等各方面要求。
该系统的设计分为前端设计和后台设计。前端设计是设计测试系统接收和采集数据的模块。前端模块可以测试基本的语音和采集数据业务，通过设计良好的人机界面(类似Microsoft Office布局)，通过多种方式直接展现给现场操作人员各种测量到的数据，供操作人员判断。按照之前的设计原则，前端设计有以下几点需要满足：⑴操作界面简单易上手;⑵能够支持目前国内外主流的网络制式(例如GSM，GPRS等，包括各类2D，3D制式)，通过功能模块化的设计，能够满足不同用户的个性化需求。⑶并能够正确译码空中接口的采集数据。⑷能支持手机或PC等各类接收终端。⑸能够适应不同的网络制式且具备相应的展示功能。⑹能够支持基站内数据导入和分析，并可以支持多数据表显示。
后台设计则是对前端采集到的测试数据进行后台分析统计的模块。尽管前端也具有一定的分析功能，但其主要功能是采集数据并进行一些简单的分析，因此有必要设计后台来对前端采集的数据进行优化分析处理，为网络建设提供参考。
针对不同的网络制式，后台要进行个性化的计算分析，提供相应的分析报告。后台内置了高效的数据显示、分析和统计模块、帮助客户详细了解网络的运行特点、以及进行网络诊断帮助客户网络维护，提高客户的分析效率。后台还能进行基于GIS模块展现支持各类地理信息，满足各种应用需求。同时，后台通过良好的界面设计，可以完整展现分析和测试得到的各类运行参数。另外，后台还能对基站小区内的信息进行自动化处理，帮助客户直观了解网络的运行情况。
2 系统功能实现
测试平台依据专业测试子系统-Pro后台，进行创造性的再设计，通过各类测试前端采集网络运行数据，并整合进客户自行设计的功能性产品所产生的数据，将所有信息打通形成数据链，对运营商维护网络运行提供基础。
无线网络测试平台的设计特点在于设计中整合各子系统的重点模块，应用相当广泛，在满足使用情况的同时缩减开发开支，并极大的方便系统维护和更新。
相比以往的无线网络测试平台通常局限于某种测试接口，不能满足测试人员分析多个接口的需求，因此给无线网络测试带来了极大的阻碍，并降低了使用效率。该无线网络测试平台可以实现数据所有网络共享和并行监控，从而帮助客户发现和解决问题。
并且该无线网络测试平台还整合以往的实践经验，能够智能判断较基本问题并提出建议，并初步自动化分析故障，帮助提高测试效果。
无线网络综合测试平台为无线网络建设提供了新的视角。⑴可以集中化处理各类网络运行中的问题;⑵进行各种数据的对比分析和有针对性的提供解决方案;⑶通过功能化的设计降低技术人员的使用门槛。
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[4]张晓伟.无线网络监测系统设计与实现[学位论文].2008.
作者：李可