基于FPGA的网络测试仪精确控制报文流速率方法的设计与实现(2)

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3 FPGA 的基本结构和开发方法 10

3.1 FPGA的基本结构 10

3.2 FPGA开发流程10

3.3 FPGA整体方案设计11

3.4本章小结13

4 在基于FPGA的网络测试仪中实现对报文流速率的精确控制14

4.1 以太帧的组成和格式15

4.2 物理层编码15

4.3 控制报文流速率的原因17

4.4 控制报文流速率的方法17

4.5本章总结23

5 仿真与调试24

5.1测试平台及环境24

5.2 测试步骤26

5.3 测试结果统计29

5.4 测试总结33

6 文章总结36

6.1方案优势36

6.2方案劣势及改进方向36

结论 37

致谢 38

参考文献39
1 引言 1.1 论文研究背景及意义在当今的网络研究和测试工作中，由于各类网络设施在日益建设，网络测试的需求也相应地在不断地增加。网络从业人员在工作的过程之中需要有一台具有稳定功能，可靠的网络性能测试设备来帮助他对当前网络处于的工作状态进行确定或者对网络所产生的故障进行定位。测试仪器技术产业的兴盛和发展对于一个国家的产业发展和科技的进步都有着举足轻重的地位。随着网络的普及性和丰富性的不断提升，生产生活中所需求的对于网络架设的合理和稳定性的要求也就越来越高。我们主要通过两个方法来保证网络运行的可靠和正常。首先，在对网络进行架设时，必须保证架设的施工质量。其次，在网络使用产生故障时，必须快速准确的对其故障进行排查，保证故障工作的效率。因此为了保证网络可靠正常的运行，网络工程师必须借助网络检测仪器对其工作进行辅助，网络测试仪对于日常的网络的基础建设和网络错误的维护及修理工作中起着越来越重要的作用。网络工程师通过网络测试仪器的辅助，极大的降低了排查故障所需要的时间和精力，提高了网络使用的效率和可靠度。网络测试设备在国外应用已经很普遍，例如 Smartbits，IXIA等产品，是工程师对网络性能进行检测以及对网络进行架设施工过程中所不可或缺的工具，同国外的广泛使用相比，国内的使用范围还很有限。本文以网络设备的网络性能测试为应用背景，主要研究内容为在以 FPGA 为基础的网络测试仪之中，如何实现对报文传输流速率的精确控制。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状网络性能测试仪的研究较早，水平较高，产品种类很多，但以 FLUKE 和SmartBits 家的产品最具有特色： 1. FLUKE OptiView XG FLUKE 产品外部具有奇特的外形，内部集成了国际上新出的有线技术和无线技术，通过其专属硬件，为网络工程师解决和分析网络中所出现的故障和应用问题提供便携移动性，测试设备具有可个性化设置的显示面板，可按工程师需求对网络进行显示，设备在进行网络故障排查时，可保证高达10Gps 的数据包速率，并可对“有线”、“无线”最大速率10Gps的吞吐量进行自动分析。由于设备对网络所采集的数据为粒度数据，所以设备支持对间歇性的网络故障检测。具有实时性，可对多达三万个网络路径上所接入的设备和接入点进行跟踪。 2. SmartBits 网络测试仪 SmartBits 网络测试仪可以实现仿真、分析、调试、研发功能，进而保证网络路径中基础设施性能的可靠性。从前期的网络设备产品设计到后期对设备进行测试，Smartbits 为整个流程提供分析和解决方案。本产品可对多种通信协议、接口以及技术所使用的应用脚本和软件进行测试工作，并具有便携式、机箱密度高、具有分类测试模块的特点。