支持远程可重配置的网络测试仪器研究与实现(BitTester)

摘要

当前网络数据通信设备高速发展的背景下，产品测试工作压力的不断上升。用于网络数据通信设性能测试的专用网络性能测试仪器的需求日益加大。然而，专用网络性能测试仪器的价格高昂达到几十至几百万美金，中小企业、学校科研机构无法负担；已经交付用户的专用网络性能测试仪器无法进行软硬件功能扩充，更无法达到无人值守情况下软硬件功能的彻底更换。
　　针对以上问题，本课题在基于FPGA技术可支撑片上可编程系统(SOPC)的NetFPGA10G网络处理平台上，采用可重用设计方法学，设计并实现了一个支持远程可重配置功能的网络性能测试软件定义仪器——BitTester。该BitTester系统具备40Gbps吞吐率的报文发送能力；40Gbps流量背景下的特征报文过滤能力；软件定义仪器特性，采用开放的FPGA芯片结构，允许用户在此BitTester系统的基础上通过软件自主定制与底层FPGA芯片内的硬件功能模块/IP核的组合形式，以完成创新设计的网络协议、拓扑的测试工作，无需购买新测试仪器；以及远程可重配置特性，允许工程师通过网络对已交付用户部署的BitTester系统在无人值守的环境下进行软硬件功能的扩充乃至彻底更换。
　　经过与Spirent公司的专用测试仪器SmartBits的单一10GE端口性能对比测试、系统整体性能对比测试，证明BitTester在单一10GE端口的性能与SmartBits专用测试仪器相同，而BitTester系统的整体吞吐率性能要优于SmartBits。BitTester系统独有的远程可重配置工程测试更新功能，达到了从互联网络环境下对软件定义仪器系统的软硬件功能更替的展示效果。
　　本课题的创新性工作主要包括如下三点：
　　(1)在单一FPGA芯片内产生40Gbps测试流量工程；
　　(2)在单一FPGA芯片在40Gbps流量背景下实现捕获特征报文的操作；
　　(3)采用软件定义仪器技术；
　　(4)基于网络实现了无人值守环境下更换系统软硬件结构和测试功能的远程可重配置方式。