本實用新型涉及網(wǎng)絡測試設備領域，更具體地，涉及一種列車通信網(wǎng)絡測試儀。

背景技術：

目前國內軌道交通行業(yè)所采用的列車通信網(wǎng)絡中，使用的通信方式多種多樣，包括MVB、WTB、CAN/CANOpen、實時以太網(wǎng)等。雖然針對這幾種通信網(wǎng)絡，市面上均有獨立的測試方案和測試設備，但并沒有一種測試設備可以獨立地完成上述幾種網(wǎng)絡的測試。然而很多動車組/機車/城軌車輛上同時使用了多種通信方式，對整個網(wǎng)絡進行測試需要大量的測試設備和儀器，不利于現(xiàn)場安裝和應用。

目前，針對國內使用的列車通信網(wǎng)絡包括工業(yè)以太網(wǎng)、MVB、WTB、CAN/CANOpen等，各類總線均有獨立的測試方案。

對于CAN/CANOpen總線，由于不僅僅是在軌道交通應用上，其他工業(yè)現(xiàn)場也在大量使用，因此，對應的測試方案較多。大體方案如下：

示波器進行解碼測試的方法，示波器抓取總線波形，并使用軟件對波形進行高低電平分析，最終實現(xiàn)總線解碼，完成總線測試；

邏輯分析儀解碼測試的方法，邏輯分析儀獲取總線高低電平，并使用軟件對高低電平進行解碼，完成總線測試；

專門的CAN總線分析儀，通過專用的CAN總線芯片，讀取總線上的幀內容，完成總線測試。

對于MVB/WTB總線，由于只有軌道交通行業(yè)有該總線的應用，因此測試方案中多見專門的總線分析設備，使用專門的芯片或FPGA讀取總線內容，實現(xiàn)總線測試。

對于以太網(wǎng)，市場上的測試方案非常成熟，一般分為主動測試和被動測試兩種。主動測試即在被測網(wǎng)絡的鏈路兩端分別安裝網(wǎng)絡測試設備，用于在鏈路中產(chǎn)生測試流量，同時通過接收測試流量評估被測網(wǎng)絡的性能(如附圖1)。網(wǎng)絡測試設備可以通過交換機作為終端接入網(wǎng)絡，在現(xiàn)場條件下，也可以取代已有終端接入網(wǎng)絡。被動測試即對被測網(wǎng)絡中的某一(或者多條)鏈路進行監(jiān)控，并對被測鏈路上的網(wǎng)絡流量進行捕獲和分析(如附圖2)。被動測試靈活接入網(wǎng)絡鏈路各個節(jié)點進行探測，用于連續(xù)的應用數(shù)據(jù)記錄和網(wǎng)絡故障診斷。目前，行業(yè)內均有較多的產(chǎn)品發(fā)布，但是，主動測試和被動測試兼?zhèn)涞臏y試儀較少。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種列車通信網(wǎng)絡測試儀，該測試儀兼容多種網(wǎng)絡類型的測試，并可以使用以太網(wǎng)和WIFI遠程控制，適合現(xiàn)場應用。

為了達到上述技術效果，本實用新型的技術方案如下：

一種列車通信網(wǎng)絡測試儀，包括以太網(wǎng)測試模塊、MVB/WTB總線測試模塊、CAN總線測試模塊和中央控制模塊；中央控制模塊通過USB總線分別與MVB/WTB總線測試模塊和CAN總線測試模塊連接，以太網(wǎng)測試模塊通過PCI-E總線與中央控制模塊連接，中央控制模塊還與上位機連接；以太網(wǎng)測試模塊、MVB/WTB總線測試模塊和CAN總線測試模塊固定在測試儀的支持半高PCI-E板卡的mini-ITX機箱內。

進一步地，所述以太網(wǎng)測試模塊包括以太網(wǎng)卡，以太網(wǎng)卡的接口與被測試網(wǎng)絡連接，列車通信網(wǎng)絡測試儀作為網(wǎng)絡測試設備接入被測網(wǎng)絡，對其中的一條或多條鏈路進行帶有背景流量的性能測試。

進一步地，所述以太網(wǎng)測試模塊包括TAP接口，TAP接口與被測試鏈路鏈接，列車通信網(wǎng)絡測試儀作為中間設備插入被測鏈路，對該鏈路的流量進行分析和測試。

進一步地，所述MVB/WTB總線測試模塊和CAN總線測試模塊均包括邏輯分析儀來分別完成對WTB/MVB低速總線和CAN總線的解碼分析，MVB/WTB總線測試模塊和CAN總線測試模塊的低電平差分線路上設置了電阻來解決邏輯分析儀測試差分信號時的單端共地問題以提高邏輯分析儀解碼質量。

進一步地，所述中央控制模塊通過以太網(wǎng)接口、無線網(wǎng)卡或通過列車通信網(wǎng)絡測試儀廣播的WIFI AP連接。

進一步地，所述中央控制模塊以太網(wǎng)接口作為控制接口，兩個以太網(wǎng)口設置為橋接，使用同一個IP地址。

進一步地，所述中央控制模塊通過WIFI接口設置無線互聯(lián)，當WIFI檢測到列車通信網(wǎng)絡測試儀在無線連接范圍內時，可自動通過無線中繼進行組網(wǎng)，上位機連接測試儀的無線AP，實現(xiàn)所有控制，協(xié)同完成現(xiàn)場測試。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型技術方案的有益效果是：

1、通過以太網(wǎng)卡為硬件基礎，通過中央控制模塊接收上位機指定的以太網(wǎng)協(xié)議及數(shù)據(jù)內容，通過以太網(wǎng)卡的發(fā)送口發(fā)送至網(wǎng)絡，以太網(wǎng)卡的接收口同時接收收到的流量，并統(tǒng)計發(fā)送/接收的幀大小、數(shù)量、速率等方式，得出網(wǎng)絡的吞吐量、時延、丟包率等指標，最終實現(xiàn)列車太網(wǎng)主動測試；

2、通過在列車通信網(wǎng)絡測試儀內集成邏輯分析儀，實現(xiàn)WTB/MVB、CAN及其他總線等傳統(tǒng)低速總線的解碼分析功能，邏輯分析儀接入總線后，不向總線發(fā)送任何數(shù)據(jù)，并對總線的波形進行采樣，并將采樣結果實時傳輸至上位機，由上位機進行解碼及分析得出測試結果。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中以太網(wǎng)主動測試架構圖；

圖2為現(xiàn)有技術中以太網(wǎng)被動測試架構圖；

圖3為本實用新型結構示意圖；

圖4為TAP接口原理示意圖；

圖5為雙以太網(wǎng)接口橋接結構示意圖。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；

對于本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。

下面結合附圖和實施例對本實用新型的技術方案做進一步的說明。

實施例1

如圖3所示，一種列車通信網(wǎng)絡測試儀，包括以太網(wǎng)測試模塊、MVB/WTB總線測試模塊、CAN總線測試模塊和中央控制模塊；中央控制模塊通過USB總線分別與MVB/WTB總線測試模塊和CAN總線測試模塊連接，以太網(wǎng)測試模塊通過PCI-E總線與中央控制模塊連接，中央控制模塊還與上位機連接；以太網(wǎng)測試模塊、MVB/WTB總線測試模塊和CAN總線測試模塊固定在測試儀的支持半高PCI-E板卡的mini-ITX機箱內。

以太網(wǎng)測試模塊包括以太網(wǎng)卡，以太網(wǎng)卡的接口與被測試網(wǎng)絡連接，列車通信網(wǎng)絡測試儀作為網(wǎng)絡測試設備接入被測網(wǎng)絡，對其中的一條或多條鏈路進行帶有背景流量的性能測試。

以太網(wǎng)測試模塊包括TAP接口，TAP接口與被測試鏈路鏈接，列車通信網(wǎng)絡測試儀作為中間設備插入被測鏈路，對該鏈路的流量進行分析和測試。

所述MVB/WTB總線測試模塊和CAN總線測試模塊均包括邏輯分析儀來分別完成對WTB/MVB低速總線和CAN總線的解碼分析，MVB/WTB總線測試模塊和CAN總線測試模塊的低電平差分線路上設置了電阻來解決邏輯分析儀測試差分信號時的單端共地問題以提高邏輯分析儀解碼質量。

中央控制模塊通過以太網(wǎng)接口、無線網(wǎng)卡或通過列車通信網(wǎng)絡測試儀廣播的WIFI AP連接；中央控制模塊以太網(wǎng)接口作為控制接口，兩個以太網(wǎng)口設置為橋接，使用同一個IP地址。

中央控制模塊通過WIFI接口設置無線互聯(lián)，當WIFI檢測到列車通信網(wǎng)絡測試儀在無線連接范圍內時，可自動通過無線中繼進行組網(wǎng)，上位機連接測試儀的無線AP，實現(xiàn)所有控制，協(xié)同完成現(xiàn)場測試。

本實施例中，以多口以太網(wǎng)板卡為硬件基礎，通過接收上位機指定的以太網(wǎng)協(xié)議及數(shù)據(jù)內容，測試儀自身通過軟件生成某一吞吐量的測試流量，通過以太網(wǎng)卡的發(fā)送口發(fā)送至網(wǎng)絡，以太網(wǎng)卡的接收口同時接收收到的流量，并統(tǒng)計發(fā)送/接收的幀大小、數(shù)量、速率等方式，得出網(wǎng)絡的吞吐量、時延、丟包率等指標，最終實現(xiàn)4端口的100Mbps工業(yè)以太網(wǎng)主動測試。

主動測試即在被測網(wǎng)絡的鏈路兩端分別安裝網(wǎng)絡測試設備，用于在鏈路中產(chǎn)生測試流量，同時通過接收測試流量評估被測網(wǎng)絡的性能。網(wǎng)絡測試設備可以通過交換機作為終端接入網(wǎng)絡，在現(xiàn)場條件下，也可以取代已有終端接入網(wǎng)絡。

在以太網(wǎng)主動測試中，列車通信網(wǎng)絡測試儀作為網(wǎng)絡測試設備接入被測網(wǎng)絡，對其中的一條或多條鏈路進行帶有背景流量的性能測試。

主動測試的指標至少包括網(wǎng)絡吞吐量、時延、丟包率等基本性能指標，其他指標視現(xiàn)場應用的需求，構造特定的網(wǎng)絡流量進行測試。

由于車載以太網(wǎng)協(xié)議的特殊性，網(wǎng)絡測試設備發(fā)送的測試流量應具有一定針對性，如可生成網(wǎng)絡中常見的UDP/TCP流量。同時，雖然測試流量具備模擬仿真實際運用特性，但其注入可能會對正在運行中的網(wǎng)絡產(chǎn)生影響(如鏈路帶寬占用)，因此，出于安全起見，在現(xiàn)場環(huán)境下，主動測試只能在車輛未運行的情況下進行。

在列車通信網(wǎng)絡測試儀中集成TAP，實現(xiàn)單純的鏈路流量獲取，同時，不影響被接入網(wǎng)絡的通信狀態(tài)。將獲取的流量上傳至上位機，可支持流量分析軟件對捕獲的流量進行分析。其中，TAP的組成原理見附圖4。

被動測試即對被測網(wǎng)絡中的某一(或者多條)鏈路進行監(jiān)控，并對被測鏈路上的網(wǎng)絡流量進行捕獲和分析。被動測試靈活接入網(wǎng)絡鏈路各個節(jié)點進行探測，用于連續(xù)的應用數(shù)據(jù)記錄和網(wǎng)絡故障診斷。

被動測試中，列車通信網(wǎng)絡測試儀作為網(wǎng)絡監(jiān)視設備，接入鏈路中，對鏈路兩端的通信報文進行捕獲。

現(xiàn)場環(huán)境下，網(wǎng)絡測試和故障排查應以不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡狀態(tài)的方式為主，即被動測試應成為現(xiàn)場測試和故障的主要手段。

通過在列車通信網(wǎng)絡測試儀內集成邏輯分析儀，實現(xiàn)WTB/MVB等傳統(tǒng)低速總線的解碼分析功能。邏輯分析儀接入總線后，不向總線發(fā)送任何數(shù)據(jù)，并對總線的波形進行24M/s采樣，并將采樣結果實時傳輸至上位機，由上位機進行解碼及分析。

由于集成的邏輯分析儀為實時采樣并傳輸，最終存儲在上位機的內存里，因此邏輯分析儀支持的存儲深度直接由上位機的內存大小決定，使得測試儀的邏輯分析功能具備遠大于一般儀器的存儲深度。市面上邏輯分析儀的存儲深度多在1GB左右，但對于該測試儀，如使用16GB內存的上位機，則測試儀支持至少12GB(除去了上位機操作系統(tǒng)已占用的內存)的存儲深度。此外，邏輯分析儀采樣點存儲方式為跳變采樣(0變成1或者1變成0時才存儲)，使得測試儀的內存利用率大為提升，對于頻率為1.5MHz的MVB信號，支持2000秒以上的連續(xù)采樣。

在MVB/WTB的低電平差分線路上增加電阻即可解決邏輯分析儀測試差分信號時的單端共地問題，同時獲得較好的解碼質量。

列車通信網(wǎng)絡測試儀提供兩種上位機連接方式：通過設備的1000M以太網(wǎng)接口進行直連；或者使用無線網(wǎng)卡，通過列車通信網(wǎng)絡測試儀廣播的WIFI AP連接。(件附圖5)

列車通信網(wǎng)絡測試儀使用兩個以太網(wǎng)接口作為控制接口，兩個以太網(wǎng)口設置為橋接，使用同一個IP地址。其中，一個控制以太網(wǎng)口連接至內置的WIFI AP，同時，WIFI接口設置無線互聯(lián)，當WIFI檢測到多個列車通信網(wǎng)絡測試儀在無線連接范圍內時，可自動通過無線中繼進行組網(wǎng)，上位機連接任意一臺測試儀的無線AP，即可實現(xiàn)所有控制，協(xié)同完成現(xiàn)場測試。

列車通信網(wǎng)絡測試儀與上位機通信的內容有：

自行開發(fā)的設備控制與設置指令，如以太網(wǎng)端口速率與雙工配置、tcpdump的開啟與關閉、設備IP地址設置等；

主動測試軟件之間的通信數(shù)據(jù)、控制指令、測試結果等，該部分通信連接由軟件封裝；

Tcpdump抓取的報文內容，該部分內容由samba文件共享的方式實現(xiàn)；

邏輯分析儀的控制、設置與采樣點傳輸。

本實用新型通過以太網(wǎng)卡為硬件基礎，通過中央控制模塊接收上位機指定的以太網(wǎng)協(xié)議及數(shù)據(jù)內容，通過以太網(wǎng)卡的發(fā)送口發(fā)送至網(wǎng)絡，以太網(wǎng)卡的接收口同時接收收到的流量，并統(tǒng)計發(fā)送/接收的幀大小、數(shù)量、速率等方式，得出網(wǎng)絡的吞吐量、時延、丟包率等指標，最終實現(xiàn)列車太網(wǎng)主動測試；通過在列車通信網(wǎng)絡測試儀內集成邏輯分析儀，實現(xiàn)WTB/MVB、CAN及其他總線等傳統(tǒng)低速總線的解碼分析功能，邏輯分析儀接入總線后，不向總線發(fā)送任何數(shù)據(jù)，并對總線的波形進行采樣，并將采樣結果實時傳輸至上位機，由上位機進行解碼及分析得出測試結果。

相同或相似的標號對應相同或相似的部件；

附圖中描述位置關系的用于僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權利要求的保護范圍之內。