HINOC宽带接入系统MAC层协议一致性测试机制研究

作     者：方贻平 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张冰;赵锋

授予年度：2023年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 

主      题：HINOC 一致性测试 多信道 并行测试 

摘      要：HINOC(High performance Network Over Coax)作为我国具有自主知识产权的高性能同轴宽带接入技术,基于光纤到楼的网络结构,利用现有广泛铺设的有线电视同轴电缆实现最后一百米接入,完成双向宽带业务的高效传输,具有高性能、低成本的优点。现如今HINOC1.0和2.0已经正式成为广电的行业标准,HINOC3.0万兆同轴接入技术的研究也正在稳步进行,HINOC协议采用自然语言描述,虽然可读性好但在表达上不够精确,协议实现者可能对协议理解有偏差,导致协议实现与预期结果不一致,协议测试是利用实验的方法尽可能地发现协议实现中的漏洞和错误,一致性测试是对协议实现和协议标准符合度的测试,保证协议实现与协议标准的一致性。HINOC3.0在之前版本上进行了重大改变和升级,原有测试系统已经无法满足3.0中多信道绑定条件下的并行测试需求,为了促进万兆HINOC系统的研发,需要自主设计HINOC协议一致性测试系统。本文围绕HINOC宽带接入系统MAC层协议一致性测试机制研究,分别从一致性测试需求分析,一致性测试软件和嵌入式测试平台的设计与实现,测试结果分析与评估四个方面进行展开。 首先,本文从HINOC3.0 MAC层关键机制与协议一致性测试理论入手,对HINOC3.0多信道绑定以及基于多信道上的节点接纳、链路维护和退出机制进行了深入研究,同时结合一致性测试原理进行了一致性测试需求分析,依据测试需求提出了支持多信道的一致性测试总体方案。 然后,基于TTworkBench测试平台,设计和开发了 HINOC测试所需的系统适配器(System Adapter,SA)、平台适配器(Platform Adapter,PA)和编解码器(Codec,CD)功能插件,实现了一致性测试软件。在SA实体中,设计了支持多信道绑定的信令帧并行收发机制、功能模块之间的通信交互接口和多线程同步解决方案;在PA实体中,设计了 1ms的高精度定时器以及多线程下高效的定时器管理方案,分析了转发时延问题并设计了延迟定时器来保证计时的准确性;在CD实体中,基于预配置帧模板的方案,实现了灵活、通用的编解码插件,同时对各插件所实现的功能进行了测试验证,结果表明本文设计的一致性测试软件能够实现并行模式下的数据收发处理、支持定时器的基本功能及延迟定时功能和完成测试数据的正确编解码。 接下来,在嵌入式平台上分析了多信道局端和终端设备的功能需求,基于2.0中HINOC 网桥(HINOC Bridge,HB)和 HINOC 调制解调(HINOC Modem,HM)模块设计了支持HINOC3.0协议的多信道局端设备和终端设备的实现方案。在局端定义了网络核心描述文件并设计了多模块绑定分组和信息交互机制,实现了设备管控功能;在终端设计了设备检测机制,实现了主从模块在启动时的差异屏蔽和运行时的功能协调,并在HB/HM上设计了测试功能模块,实现了透传转发功能,为测试提供支持。 最后,根据HINOC—致性测试集,设计并开发了节点接纳、链路维护和节点退出流程中相关的测试例,并利用所实现的一致性测试软件和嵌入式平台搭建测试环境对HINOC设备进行了一致性测试和分析。测试结果表明,所研发的一致性测试软件运行正确、工作稳定,满足设计需求。