互连测试范文

互连测试范文（精选7篇）

互连测试 第1篇

IP城域网技术的飞速发展、网络资源需求的增长以及高质量服务的诉求使网络性能测量显得尤为重要[1],为了保证城域网运营的可靠性,有必要充分利用网络性能测量方法,及时发现网络瓶颈和潜在问题,以优化网络配置,提高网络运行效率。

网络互联设备作为IP网络的核心,其性能的好坏直接影响网络规模、网络稳定性以及网络可扩展性,当前网络设备性能测试普遍使用的标准是IETF的网络互联设备基准测试方法(RFC2544)[2]。本文以RFC2544测试规范为主要依据,设计一种WinCE系统中网络设备基准测试方法的软件实现方案,该软件具有友好的界面可操作性,灵活的配置功能,支持以主动测量方式[3,4]对标准中各项指标实时提取和图形呈现,同时具备良好的兼容性和广泛的适应性,应用于新一代高性能网络测试仪中。

1 RFC2544协议

1.1 基本测试框架

RFC2544规定了单机模式和双机模式[5]两种基本测试架构,单机模式使用一台同时具有发送和接收端口的高性能测试设备来执行测试过程,如图1a所示,双机模式测试设备的发送端口和接收端口分离,两台测试设备协调完成测试过程,如图1b所示,两种模式各有利弊,目前多采用单机模式。

1.2 主要测试指标

RFC2544中规定了许多不同的测试网络设备参数,通常最关心的测试指标[6]有吞吐量、时延、丢包率和背靠背。

1)吞吐量

指待测设备数据包转发的最大能力值,通常指在不丢包的条件下每秒无错转发包的极限,以帧每秒(f/s)或者位每秒(bit/s)为测量单位。

2)时延

指在吞吐量范围内数据包进入和离开待测设备之间的时间间隔,用于表征待测设备转发数据包的实时性,即待测设备处理数据包的速度。

3)丢包率

反映待测设备承受特定负载的能力,定义为待测设备在从吞吐量到线速率负荷下丢失数据包占全部转发数据包的比例。

4)背靠背

衡量待测设备的缓存能力,具体是指以最小包间隔传输时不丢包条件下所能处理最大数据包的数量,背靠背测试也称突发测试。

2 基准测试方法的软件实现

软件实现采用模块化设计,选择具有精简模块、可定制性、多语言支持、多硬件平台支持和实时性[7]等特点的WinCE嵌入式操作系统为平台,以Embedded Visual C++作为开发工具。

2.1 设计思想

为了实现软件的模块化和代码编写分工,测试过程中用户配置参数信息以XML文件格式进行保存,因此需要引入XML文件解析操作。一个完整的测试过程从用户配置开始,软件界面在实现不同参数之间关联的同时,还会判断参数的合法性,只有合法的配置信息才会被保存成XML配置信息文件。开始测试后,功能测试模块会首先读取配置信息文件,并根据配置信息封装包括源/目的地址、帧长度、帧类型等驱动数据,传递给驱动API函数完成测试功能,最后测试结果利用WinCE消息机制发送给界面部分,界面部分根据不同的方式对所有测试结果数据进行缓存、统计处理后输出呈现。XML配置文件和消息机制是本文软件设计中的关键和主要思想。

2.2 软件结构

软件总体结构如图2所示。主要包括:

1)用户接口层。包括用户界面、图形显示模块和数据管理模块。用户界面提供灵活的参数可配置性,满足不同测试场景需求,图形显示模块和数据管理模块提供测试结果呈现和管理。

2)XML配置文件读/写模块。该模块完成对XML文件的解析和保存功能,是本文软件实现层次化的关键模块,采用面向对象思想实现XML文件解析类的封装,具有较强的代码重用性和稳健性。

3)功能测试层。通过与用户接口层和XML配置文件读/写模块的共同作用,完成RFC2544规范中定义的测试项目,包括吞吐量、时延、丢包率和背靠背模块,各模块完成相应测试项目(正常或异常结束,包括错误信息处理等)的全部流程,并为数据管理模块发送测试结果。

4)驱动层。驱动是功能测试层和硬件交互的方式,功能测试层和硬件部分之间的桥梁,实现了FPGA、电源管理和NDIS等良好的硬件可响应编程接口,同时完全隐藏了设备工作的细节。

2.3 软件实现

在软件实现中,为满足多样的测试需求,所有测试模块都考虑帧长、帧发送速率、网络带宽、帧发送数量、帧发送类型和测试时间的可配置性。其中帧长包括指定帧长和全范围帧长;帧发送速率包括指定帧发送速率和全速率(发送端口线速);网络带宽可根据帧长和帧发送速率间接得到。网络带宽T、帧长L和帧发送速率F之间的换算关系如式(1)和式(2)所示

式(1)和式(2)中的换算关系以单位bit作为参考,T,L,F的单位分别是Mbit/s,byte和f/s。

在吞吐量测试模块的设计中,采用了二分查找法,此算法在进行查找待测设备转发能力极限时,既保证了此极限值的准确性,又节省了测试时间。下面仅以吞吐量模块为例说明软件实现过程,其流程如图3所示,具体步骤如下:

1)创建吞吐量测试线程,初始化相关配置数据。

2)访问驱动进行参数配置,如果配置成功则转到步骤3),否则返回相应错误信息,停止测试过程,并释放分配的相关资源。

3)访问驱动读取测试结果,根据测试结果计算帧发送/接收速率和当前网络带宽。

4)判断设定测试时间是否到达,达到设定值则转到步骤5),否则返回步骤3),继续读取测试结果。

5)计算网络收发偏差,如果偏差值较小则增大当前网络带宽,否则减小当前网络带宽,网络带宽的改变方式依据二分算法进行增加或减小,网络收发偏差精度为0.03%。

6)判断当前网络带宽是否等于前一次测试网络带宽,如果不等于转到步骤7),否则转到步骤8)。

7)根据改变后的带宽值和式(2),计算帧发送速率及相关参数,并转到步骤2)。

8)判断帧长配置是否进行全范围帧长测试,如果是则转到步骤9),否则转到步骤11)。

9)根据RFC2544规范改变帧长,并计算相关参数配置。

10)判断改变后的帧长设置是否超过最大帧长1 518 byte,如果超过则转到步骤11),否则回到步骤2)重新开始一个不同帧长设置的测试过程。

11)测试过程中发生错误,则进行相关错误处理,否则发送测试结果数据,释放测试过程中分配的资源,一次吞吐量测试过程结束。

根据RFC2544协议规范,全范围帧长指长度分别为64 byte,128 byte,256 byte,512 byte,1 024 byte,1 280 byte和1 518 byte的帧。

2.4 测试结果

数据管理模块和图形显示模块在该软件实现中负责对测试结果数据进行统计和图形化呈现,由于WinCE嵌入式操作系统的特性,通过封装简单的数据管理和图形处理库实现了该部分模块功能。

在完成软件设计的基础上,针对带宽为1 000 Mbit/s的端口进行了验证,帧长配置为全范围帧长测试,帧速率配置为全速率发送。图4为测试结果数据统计图,图5为时延测试结果曲线图,不同帧长所获得的吞吐量结果表明测试结果真实有效。

3 小结

本文对以太网技术应用于城域网及其基准测试方法进行了研究,设计了一种WinCE嵌入式操作系统下基准测试方法实现方案。重点介绍了RFC2544协议、软件结构、吞吐量测试流程和二分查找算法。目前该软件设计方案已经应用到实际的网络性能测试仪表中,结合硬件平台所得测试结果表明,达到预期目的并且运行稳定,性能稳定可靠。

参考文献

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[2]BRADNER S,MCQUAID J.RFC2544,benchmarking methodology for network interconnect devices[EB/OL].[2010-10-13].http://www.faqs.org/rfcs/rfc2544.html.

[3]孙双.网络性能测量技术的研究[J].唐山学院学报,2007,20(2):37-39.

[4]BOLLA R,BRUSCHI R.RFC2544performance evaluation and internal measurements for a Linux based open router[EB/OL].[2010-10-13].http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.80.9640&rep=rep1&type=pdf.

[5]徐波,韦韬,邹维.RFC2544网络设备评测协议实现技术[J].计算机工程,2003,29(17):140-142.

[6]海洋,寿国础,胡怡红.基于RFC2544测试的网络测试仪的设计与实现[J].计算机工程,2008,34(13):95-97.

互连测试 第2篇

测试内容包括一项试验性测试计划, 采用的是城域以太网论坛 (MEF) 所规定的外部网络-网络接口 (EN-NI) ;将在Light Reading上发表的一份关于该计划的报告;以及为期一年的示范计划, 包括在Ethernet Expo London和Ethernet Expo New York上进行全球运营商互连示范。

这项试验性测试计划定于1月启动。希望以一种公开、独立、多方参与的形式来评估其运营商级以太网服务互连情况的服务供应商可在EANTC登记加入试验性测试活动。

预计运营商级以太网服务将在未来18个月实现爆炸性增长, 要达到这一目标的关键是, 各企业能够迅速从全球多个运营商那里获得安全、可靠且便于管理的服务。服务供应商需要向他们的现有和潜在客户证明, 他们可以提供这些互连服务, 而以太网接入和核心设备供应商则需要向运营商证明, 他们能够支持这项要求。利用MEF标准 (旨在提供一个作为基准的通用互连标准) , EANTC和ancotel将侧重于通过对功能性、灵活性和服务级别管理的测试来验证先进的运营商级以太网互连性。

1月份试验性评估的启动代表此次活动的全面展开。EANTC、ancotel和参与此次计划的服务供应商将利用2006年以来的十几次运营商级以太网互操作性活动以及积极参与ENNI抽象测试组的MEF标准化所积累的经验, 制定一项全面的测试和示范计划。

2010年2月9日至12日, MPLS and Ethernet World Congress/Ethernet Wholesale Conference 2010将在巴黎召开, 届时将在大会现场公开展示试验性测试活动的结果。Light Reading发布的一份独立测试报告将详细介绍有关此次测试活动的信息。与先前被视为电信业开创性文件的白皮书一样, 这些出版物将提供对服务供应商互连性现状的必要评估。

BSO Network Solutions首席技术官Frederic Dhieux表示:“作为新一代的运营商, 我们非常荣幸能参加此次先进的全球互连测试计划。在现实的端到端网络环境下, 这项全球互连测试计划将有利于在先进复杂的技术领域实现更高水平的互操作性、提高创新水平, 并从根本上推动技术进步。”

卢森堡邮电 (P&TLuxembourg) 国际连接性部门经理Marc Panneel说:“卢森堡邮电为能够加入这项计划而感到自豪, 因为这是一次进行验证和为客户提供适当的服务级别协议的真正机会, 该计划将通过一项国际性以太网网络测试证实, 不同的服务供应商可以通过ancotel互连设施获得以太网服务, 并且不会对流量性能造成任何影响。”

Ucomline CJSC (Vega Telecom Group成员) 首席执行官Anna Dudko称:“该计划将使供应商在以太网服务的全球运作中拥有更高的灵活性, 以便我们提升客户服务质量。”

凭借试验性测试得出的结果, EANTC计划在Ethernet Expo London (4月12-13日在伦敦召开) 和Ethernet Expo NY (11月2-3日在纽约市召开) 上进行全球互连示范。服务供应商如欲参加, 请联系EANTC。

EANTC董事总经理Carsten Rossenhovel评论说:“我们最主要的目标是, 在推动确立一些对于为全行业提供真正技术价值而言至关重要的新标准的过程中为行业提供支持。我们预计到2010年年底, 厂商和供应商将会为涉及运营商级以太网全球覆盖和服务质量的重大技术问题提供成熟可靠的答案。”

ancotel技术与咨询总监Michael Boehlert则表示:“为服务供应商提供支持是我们企业的宗旨。凭借在MEF正在进行的ENNI规范制定工作, 这项计划成为一个完美的试验台, 可以用来展示运营商级以太网互连的现状, 并且可以显示那些规范在多大程度上已经被应用于实践。”

局域网的互连 第3篇

1 中继器

局域网环境下用来延长网络距离的互连设备中最简单最廉价的是中断器。这种设备操作在OSI的物理层,具有信号放大和再生之类的功能,因此只能连接使用相同媒体访问法和相同数据传输速率的局域网。中继器在执行信号放大功能时不需要任何智能或算法,只是将来自一侧的信号转发到另一侧或将来自一侧的信号转发到多个端口。然而应当指出,使用中继器连接局域网的电缆段是有限制的,例如,以太网标准规定单段信号传输电缆的最大长度为500米,但利用中继器连接4段电缆后,以太网中信号传输电缆最长可达2000米。有些品牌的中继器可以连接不同物理介质的电缆段,如细同轴电缆和光缆。中继器只将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上,并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据。

2 网桥

网桥用于分割数据流以提高网络的整体性能,网桥也用来提供跨广域的连接,虽然网桥的流行性正因为交换技术的广泛使用而不断下降,仍然是当今计算机网络中常见的设备。网桥工作在OSI模型的数据链层,有时称为“第二层设备”或“链路层设备”设备,网桥对网络和高层来说是完全透明的,网桥比中继器复杂的多,它有条件的转发数据给需要此数据的端口,而不会像集线器一样无条件转发数据给所有需要或不需要的端口。网桥使用帧地址做出桥接决策。网桥的功能在延长网络跨度上类似于中继器,然而它能提供智能化连接服务,即根据帧的终点地址处于哪一网段来进行转发和滤除。网桥对站点所处网段的了解是靠“自学习”实现的。网桥的存储和转发功能与中继器相比有优点也有缺点,其优点是:使用网桥进行互连克服了物理限制,这意味着构成局域网的数据站总数和网段数很容易扩充。网桥将一个较大的局域网分成段,有利于改善可靠性、可用性和安全性。网桥的主要缺点是:由于网桥在执行转发前先接收帧并进行缓冲,与中继器相比会引入多时延。由于网桥不提供流控功能,因此在流量较大时有可能使其过载,网速变慢,从而造成帧的丢失。网桥的优点多于缺点正是其广泛使用的原因。

3 交换机

目前由于交换机在性能上的优越性,基本所有的网络场合都在使用交换机而非网桥,但这里需要注意的是,很大程度上由于交换机和网桥的工作原理是一样的,因此,交换机和网桥在原理概念上是一致的。网桥和交换机的好处在于其可以隔离冲突域,每个端口就是一个冲突域,因此在一个端口单独接计算机的时候,该计算机是不会与其它计算机产生冲突的,也就是说带宽是独享的,交换机能做到这一点关键在于其内部的总线是足够大的,可以满足所有端口的全双工状态下的带宽要求,并且通过类似电话交换的机制保护不同的数据能够到达目的地,可以把集线器和交换机比喻成二级公路和高速公路。前者工作在半双工方式后者工作在全双工方式,交换机通过有选择的转发二层数据帧来提高网络利用率。

4 路由器

路由器是网桥功能的改进。路由器工作在网络层,比中继器、网桥和交换机都要复杂。路由器是对数据包操作而不是对帧操作,路由器可以把广播数据包隔离在一个网段内而不穿过路由器影响另一个网段,路由器是隔离广播的网络层设备。路由器连接具有相同通信架构的网络,但这些网络的底层架构可能不同,换句话说,路由器是与协议相关的,路由器常常可以用来代替网桥或交换机。

路由器允许管理员将一个网络分成多个子网络,这种体系结构可以适应多种不同的拓扑结构。路由器提供对网络的物理和逻辑分割。通过计算数据包中的逻辑目标地址来实现的,逻辑目标地址指示网络中目标节点的位置。如果数据包地址指示在另一个网段内,路由器就把数据流限制在那个网段。路由器可根据传输费用、转接时延、网络拥塞或信源和终点间的距离来选择最佳路径。路由器的服务通常要由端用户设备明确地请求,它处理的仅仅是由其它端用户设备要求寻址的报文。路由器与网桥的另一个重要差别是,路由器了解整个网络,维持互连网络的拓扑,了解网络的状态,因而可使用最有效的路径发送包。路由器适合于连接复杂的大型网络。路由器的互连能力强,可以执行复杂的路由选择算法,处理的信息量比网桥多,但处理速度比网桥慢。

5 网关

交换机网络互连 第4篇

关键词：交换机,VLAN,以太端口,集线器

0 引言

一般来说我们购买来的交换机端口都是24口或48口的, 对于中小企业来说不可能公司只有24或48台员工机, 要想将所有员工机甚至服务器连接到网络中肯定需要不止一台交换机。

另外为了方便公司内部管理, 经常要将不同的员工机赋予不同的权限, 不同权限的员工机是不能互相访问的, 防止隐私资料的泄露。对于网络管理员来说将连接到同一台交换机上的不同计算机隔离最好的办法就是使用虚拟局域网VLAN了。

1 同一台交换机上设置VLAN

在同一台交换机上配置VLAN是非常简单的, 主要有以下几步。我们以cisco设备为例。

第一步:在交换机上通过vlan database进入VLAN设置控制台。 (如图1)

第二步:通过“vlanID’”命令来创建相应的VLAN。

第三步:进入某个接口, 将其设置为属于某个VLAN的ACCESS模式, 命令为switchport mode access。

第四步:设置好该VLAN为ACCESS模式后就要使用命令将该端口添加到此VLAN中了, 命令为switchport access vlan100, 即将给端口添加到VLAN 100中。

第五步:如果要批量设置端口到某某VLAN的话, 可以使用批量添加端口命令, 将多个端口快速添加到某VLAN中。

通过上面五步我们就完成了划分VLAN的工作, 将连接到同一台交换机上的不同接口进行了分隔, 连接到属于不同VLAN接口的计算机将无法互相访问。

2 多个交换机的连接

正如文章前言所说的, 一般中小公司都不会仅仅使用一台交换机, 那么如何将多个交换机连接到一起呢?

实际上我们完全可以把交换机看成是以前的集线器, 过去连接多个集线器HUB都是采取使用网线直接连接不同集线器端口的方法。如今的交换机也不例外, 我们完全可以通过一根交叉线将不同交换机的普通以太端口进行连接, 从而实现多个交换机的连接, 这样接到不同交换机上的PC机就可以互访了。

对于大部分交换机来说各个以太端口都是支持自适应端口线序的, 也就是说不管我们使用平行线还是交叉线连接他们, 都可以自动切换线序自动识别。不过为了稳妥起见还是应该使用交叉线连接多个交换机。

如果公司购买来的交换机有堆叠线或者支持堆叠功能, 那么我们也可以通过堆叠线将不同交换机连接到一起, 通过堆叠线连接到一起的交换机吞吐性能更好, 传输数据更稳定。不过由于涉及到购买堆叠线的问题, 所以带来的开销也会增大。

3 多个交换机上设置VLAN

如果我们公司既需要划分VLAN保护不同PC机的权限, 又需要多个交换机互相连接到一起该如何解决呢?这时使用交叉线将交换机连接到一起并为各个交换机的不同端口设置VLAN就行不通的。

属于不同VLAN的PC不能够互相访问, 因为普通的交换机只是二层设备, 不具备路由功能 (路由问题本文不做过多阐述) 。此时你需要做的是增加一台路由器或者增加一台三层 (具备路由功能的) 交换机, 将网络的二层交换机和一台三层的交换机相连。

在上面我们已经知道switchport mode access命令是将交换机的某个端口设置为ACCESS模式, 这种传输模式将只传输该端口所属的那个VLAN数据包, 例如该接口输入VLAN 10, 那么只有发现VLAN10的数据包才会从这个端口发送和接收, 对于其他VLAN的数据包根本不会从此接口传输。但是交换机网络中运行多个VLAN的情况下, 需要将二层交换机和三层交换机的互连接口设置为TRUNK协议。

工作在TRUNK模式下的端口将传输所有VLAN的数据包, 不丢弃任何数据包, 这样才能保证交换机上发向不同VLAN的数据可以丝毫没有损失的转发到另一台交换机上, 再又另一台交换机分发到正确的VLAN接口。

我们可以采取简单的几步来将交换机上某个接口设置为TRUNK模式, 工程上一般建议大家选择交换机的最后一个端口, 24接口交换机使用24端口, 48接口交换机使用48端口来连接。

第一步:进入交换机中, 然后进入对应接口的配置模式。

第二步:使用switchport mode trunk命令将该接口设置为工作在TRUNK模式。

第三步:接下来还需要为工作在TRUNK模式下的接口设置一个封装方式, 有三种参数提供给我们, 使用switchport trunk encapsulation ISL是使用ISL TRUNK封装方式, 使用switchport trunk encapsulation dot1q是使用802.1q封装方式, 使用switchport trunk encapsulation negotiate是设置自动协商封装方式。

第四步:重新按照第一步到第三步的操作在另外一台交换机上进行设置, 将交叉线连接的另一端设置为工作在TRUNK模式, 封装方式也要和上面设置的一致。

第五步:在三层交换机上配置路由。可选路由协议有:RIPv2, OSPF, EIGRP等。目前工程上建议使用OSPF路由协议。

在完成以上步骤后, 我们就会发现网络又变得隔离和连通了, 隔离的是在两台交换机上或同一交换机上属于不同VLAN的接口, 连通的是在两台交换机上或同一交换机上属于同一个VLAN的接口。企业实现了真正的安全与互访。

对于TRUNK的两种封装模式, ISL属于思科独有的协议, 802.1q是IEEE颁布的公共协议, 因此工程上建议使用802.1q封装协议, 除非你的网络现在、今后都确定只使用思科的设备。所以这点一定要引起高度重视。

4 交换机连接实际中需注意的问题

1) 思科和华为交换机级联, 总是连接失败, 亮红灯的情况。核心交换机是思科的, 和上一级做的trunk。

登陆思科交换机查看日志:

由此得出是端口受到某些BPDU信息后自行关闭。BPDU内包含了STP所需的路径和优先级信息, STP便利用这些信息来确定根桥以及到根桥的路径。不同品牌交换机默认的生成树协议不一致 (思科设备默认使用自己公司独有的协议) , 因此在混合组网时整个网络无法收敛稳定, 导致trunk线网络不畅通。

解决此问题需要对思科交换机相应端口进行配置。具体做法是在进入思科交换机端口配置模式后使用命令spanningtree bpdufilter enable即可。

2) 在使用思科品牌独立组网或混合组网时建议时统一关闭vlan1。

因为不同交换机出厂设置不一样, 有些是关闭VLAN1, 有些是打开VLAN1。并且由于目前VLAN1被各厂商定义为本征VLAN, 是不能被删除的, 并且多数厂商的交换机端口默认下归属于VLAN1。因此, 从安全的角度考虑, 建议关闭VLAN1。

可能有的读者会问交换机连接起来不就能用了吗?这有什么难的。实际上如果仅仅使用交换机的互联功能, 那么将其接通电源然后用交叉线连接计算机和交换机端口就可以正常使用了。但是作为合格的网络管理员不仅仅是使用网络设备, 还要用好网络设备, 更要了解实现一种手段的多种方法和之间的优劣。所以更应该对交换机互连有一个清晰深入的了解, 这样就可以在日常工作中接到优化网络等任务时不至于措手不及。

5 结束语

通过VLAN与TRUNK的完美结合, 我们将公司网络在管理方面进行了更大的优化, 安全系数更高, 不会再出现隐私泄露与病毒大范围扩散的问题了。同样对于需要连通共享数据的员工机又可以畅通的互连。

当然如果今后公司偶而需要不同VLAN之间数据的交流的话, 可以在服务器的网卡上设置TRUNK信息, 容许他和所有VLAN之间传输数据, 通过服务器将不同VLAN的数据共享, 另外还可以采取临时添加一个路由器的方式, 为不同VLAN添加相应的路由信息。

参考文献

[1]李铁成, 张立, 郝晓光, 陈海滨.智能化变电站网络传输延时分析[J].陕西:陕西电力.2011 (04) .

[2]余祥坤.智能变电站过程层网络设计与分析研究[J].湖北:湖北电力.2011 (02) .

[3]赵华云, 张冉, 陈卓.智能变电站中工业以太网交换机的应用技术[J].北京:低压电器.2010 (18) .

[4]樊陈, 倪益民, 窦仁辉, 沈健, 高春雷, 黄国方.北京:智能变电站过程层组网方案分析[J].电力系统自动化.2011 (18) .

民机航空电子互连技术的应用 第5篇

关键词：民机航空,电子互连技术,应用

航空电子系统远程控制技术的研究, 最早开始于第二次世界大战之后的西方发达资本主义国家。我国在航空电子控制技术方面的研究最早始于上个世纪中期, 是在俄罗斯之后对航空电子技术进行研究的第二个社会主义国家。在我国社会经济、文化以及科学信息技术水平的不断带动和影响下, 民机航空电子互连的技术水平不断进步, 在航空系统研发过程中的应用范围也在不断拓宽。

一、简析民机航空电子互连技术

提起民用航空电子互连技术, 我们第一个想到的是航空电子一词。航空电子的概念是对航空和电子学两方面专业知识内容的高度结合。我们可以在一定的含义层面上, 把航空电子看作是一门研究电子系统控制技术在航空生产研发过程中的应用的学科。民机航空电子互连技术就是在这一学科知识的研发过程中产生并逐渐完善的。

相关航空航天领域的专家学者也习惯性的将民机航空电子互连技术称为是航空民用机载网络控制技术。民机航空电子互连技术是贯穿航空电子控制系统综合化应用研发过程始终的主要技术内容。民机航空电子互连技术, 归根究底是高科技数字信息化网络通讯手段在航空航天研发生产过程中的应用。ARINC429、ARINC629和AFDX是我国现今社会发展进程中, 民机航空电子互连技术三个主要的应用范围。

二、民机航空电子互连技术的应用

(一) 应用民机航空电子互连技术, 实现控制系统综合化

在早期传统的航空电子控制体系中, 民机航空的电子机载设备是互相之间不存在任何联系的独立个体。电子机载设备之间有独立的包装以及一对一独立配备的供电装置。相关专家以及航空科技的技术研发人员, 将这一时期的民机航空电子控制体系依据设备运行的特点, 将其命名为分离航空电子控制系统的发展阶段。在这一发展阶段的带动下, 民机自带电子控制设备连接点与接受点之间, 逐渐形成了一定范围的互连网络构建系统。在这一社会发展现状的前提条件下, 相关民机航空电子控制系统的科技研发人员, 将民机航空电子互连技术更多的应用在ARINC429之中, 促进了民机航空电子综合化控制系统的最终形成。

我国于上个世纪九十年代中期自主研发并文明世界的波音777次民机, 就是民机航空电子控制系统综合化应用的典型标志之一。相比传统相互分离的控制设备的配置, 在有效结合和应用民机航空电子互连技术之后研发出来的波音777次民机, 采用了高度统一的综合模块管理方式, 将民机控制管理中的飞行系统、控制中央的系统维护管理以及飞行状态的远程跟踪监控等一系列的功能, 最大限度的综合在了一个统一的管理控制版面之中。民机航空电子互连技术在民机航空电子监控管理系统中的应用, 促进和提升了我国民机航空管理监控水平的进步和发展。

(二) 应用民机航空电子互连技术, 创造现代化民机航电管理系统

追求更高水平的安全保障、更加低廉的经济成本、建造更加舒适的操作管理空间, 是现代民机综合航空电子管理系统的基本工作目标。民机航空电子互连技术在民机航电管理系统中的应用, 在一定程度上促进了民机航电管理从平台控制中心的管理方式向网络远程监控管理方式上的转变。

民机航空电子互连技术也更好的满足了社会对于民机研发生产水平, 在控制系统方面能够最终实现综合一体化的要求。在民机航空电子互连技术在民机航空研发过程中合理应用的带动和影响下, 我国现今社会发展阶段中的航空飞机运行过过程, 不在受单一的操作平台的控制。由人造卫星传导、其他民机飞行设备、船舰和潜艇的海上远程遥控管理系统、和陆地监控操作管理中心共同构成的综合民机航电管理系统已经基本形成。

三、民机航空电子互连技术的发展建议

在我国未来社会的发展进程之中, 民机航空电子互连技术的应用可以在一定程度上, 向大型飞机航空电子控制系统方向发展。高度开放的综合化运行管理将成为未来民机航空电子控制系统的主要发展趋势, 也将成为我国未来社会发展阶段大型航空电子远程控制管理系统的主要发展方向。将民机航空电子互连技术更好的应用在我国大型飞机航空电子控制系统之中, 将为促进我国未来社会发展阶段中航空航天系统研发水平的提升起到巨大的保障作用。

四、结论

总而言之, 经过从联邦架构到MA架构, 再到现今社会的DMA架构, 民机航空电子互连技术经历了漫长而曲折的发展历程。民机航空电子互连技术的应用, 能够在一定程度上最大限度的满足现代社会对于民机航空研发水平的需求。民机航空电子互连技术在航空研发过程中的合理应用, 将为最终实现我国民航事业的信息一体化以及网络远程遥控实时性, 提供强大的推动力量。

参考文献

[1]朱闻渊, 尹家伟, 蒋祺明.新型航空电子系统总线互连技术发展综述[J].计算机工程, 2011, S1:398-402.

[2]唐宁, 常青.航空数据总线技术分析研究[J].现代电子技术, 2014, 04:64-69.

微波倒装焊互连技术及特性分析 第6篇

微波芯片与基板间的互连是微组装过程的重要环节, 常见的互连方式有WB (丝焊) 、TAB (载带自动焊) 和倒装焊。倒装焊是将芯片的图形一面朝向基板的一种安装方式, 相比而言, 倒装焊技术具有诸多优势:互连长度最短, 能有效降低互连电感的影响, 提升微波性能;由于互连凸点均分布在芯片范围内, 占用基板的面积最小, 提高了微组装密度, 实现了组装效率的最大化。

近年来, 随着电子产品向小型化方向发展以及应用频率提高的要求, 倒装互连技术取得了许多进展, 其中, 倒装焊芯片上的互连凸点可以通过电镀、丝印、焊球移植等方法制作, 而凸点和基板间的互连实现方法有再流焊、环氧树脂导电胶粘接、各项异性导电胶粘接等多种工艺形式。目前, 国外文献已有较多关于倒装焊研究的报道, 20世纪末, 松下电子研究实验室Hirose等人用InGaP/InGaAs工艺研制了W波段放大器[1], 休斯公司Hauhe等人介绍的X波段四通道瓦片式组件也大量应用了倒装焊技术[2], 雷声公司报道了将倒装形式的低噪声放大器应用于128阵列X波段收发组件中[3]。国内关于微波芯片倒装焊互连形式的应用报道甚少, 基本还处于起步阶段。

本文介绍的倒装焊结构, 是针对军用微波多芯片组件研制具有小批量、多品种的特点, 采用金丝球焊机在倒装芯片上制作凸点, 通过热压超声焊来实现芯片与基板间的互连, 结合对国外一些关于倒装焊文献的研究, 采用HFSS (高频结构仿真器) 有限元结构分析软件对微波倒装焊结构建模、仿真和优化, 重点探讨了倒装互连结构中的微波传输特性。本文采用模拟陶瓷片替代倒装芯片进行研究。

1微波互连结构设计

1.1传输线形式

为了方便芯片与基板的互连, 微波芯片与基板传输线通常采用共面波导结构形式, 如图1所示。

共面波导的特性阻抗如下[4]:

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式中:

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共面波导传输线具有以下特点:

a) 具有优异的宽频带性能, 辐射损耗低;

b) 特性阻抗受基板厚度影响较小, 工艺上容易实现;

c) 传输线和接地面在同一平面, 器件容易实现接地。

倒装芯片采用共面波导传输线基于以下几点考虑:

a) 晶圆背面无需金属化接地平面, 晶圆厚度无须减薄, 简化了制作工艺;

b) 晶体管等有源器件的接地不需要通过金属化孔连接到芯片背面, 减小了源级电感, 容易获得更高增益, 同时省却了金属化孔制作, 降低了成本;

c) 微波信号传输时, 能量大部分被限制在共面波导缝隙中, 倒装片受基板影响较小。

1.2倒装互连结构

基板和倒装片均采用共面波导传输线结构, 共面波导中心导体和接地平面通过凸点进行微波互连, 受微波倒装芯片采购途径的限制, 本文用陶瓷片代替芯片, 其中凸点的高度决定了倒装芯片与基板平面的距离, 凸点直径、凸点间距以及互连盘尺寸构成了凸点变换结构, 如图2所示。首先用植球机在倒装片上制作凸点, 然后将倒装片面朝下, 利用热压超声焊工艺完成与基板的互连。

2微波互连特性分析

2.1凸点变换结构仿真分析

在倒装焊互连结构中, 通常要求基板材料的微波性能好、热膨胀系数与倒装片接近, LTCC (低温共烧陶瓷) 是一种理想的基板材料, 介电常数适中, 具有优异的微波特性, 是实现微波多芯片组件的理想材料。本文介绍的倒装互连结构的基板及倒装片均采用Ferro A6系列LTCC工艺制作, 基板的共面波导传输线中心导体宽度为0.48 mm, 缝隙为0.15 mm, 介质厚度为0.5 mm, 倒装片共面波导传输线中心导体宽度为0.52 mm, 缝隙为0.1 mm, 介质厚度为0.5 mm。

在三维电磁场分析软件HFSS中按照表所示建立图2所示凸点变换结构的模型, 整个互连模型为一个两端口网络, 传输线长度为2.4 mm, 设置边界条件和求解收敛条件, 采用软件自适应剖分求解网格, 分析了从1 GHz到30 GHz的频率特性, 图3和图4说明了微波特性随凸点直径及高度变化的趋势, 可以看出, 凸点的直径在40 μm、高度为120 μm时回波损耗和插入损耗最小。

进一步分析模型的S参数和Smith圆图。从图5 (a) 中可看出在30 GHz的频段内凸点变换结构主要呈现容性效应, 其等效集总参数电路模型如图5 (b) 所示, 其中电容器C1来自基板和倒装片中心导体的重叠部分效应, L1是凸点电感, C2和C3是中心带条杂散电容。

优化基板和倒装片的中心带条重叠部分, 在HFSS中进行计算后的特性如图6中由倒三角形标记的曲线所示, 在30 GHz的范围内, 插入损耗小于0.4 dB, 反射小于-20 dB。

2.2倒装互连结构仿真

将2.1节中优化后的凸点变换模型应用到倒装互连结构中, 模拟倒装片和基板面对面进行倒装互连, 基板外形为10 mm7 mm, 倒装片尺寸为3 mm2 mm, 优化前的仿真结果如图7中由圆圈标记的曲线所示。

在25 GHz以下的范围内, 插入损耗小于0.7 dB, 反射小于-15 dB, 而在27 GHz左右, 出现了谐振点, 插损迅速增加, 反射增大, 在HFSS中通过对场的分析, 在27 GHz频率点上, 基板背面金属化平面、基板介质、倒装模拟片上共面传输线的接地平面以及空气间隙产生了另一种传输模式, 如图8所示, 导致传输性能发生畸变, 改变倒装互连结构的参数, 将谐振频率移出30 GHz, 再次优化后的S21特性如图7中有倒三角形标记的曲线所示, 30 GHz频段内的反射损耗小于-15 dB, 插入损耗小于-0.8 dB。

3样品制作和测试

3.1基板及模拟倒装片制作

基板和倒装片采用Ferro A6系列LTCC工艺制作, 工艺流程为生瓷带切片、钻孔、金属化孔、导电图形印刷、叠层、层压、排胶烧结、外形切割, 其中丝网印刷金属图形精度在正负20 μm以上, 金属层厚度10 μm左右, 金属化过孔采用填孔工艺, 孔径小于300 μm, 烧结厚度公差小于±0.3%, 最后用金刚砂轮切割机制作外形。

3.2凸点制作

倒装片上植凸点是在K&S公司的球焊机K&S4522上完成。参数设置:功率为0.36 W, 时间为50 ms, 压力为28 g。先在倒装片的焊盘上打金球 (每个芯片6个金球) , 然后去除球上的尾丝, 将芯片倒扣在玻璃片上, 施加150 g力, 将金球压平, 就制成了凸点, 如图9所示。

经测量, 凸点的直径为78 μm～80 μm, 高度在 (61±1.5) μm, 剪切力在43 g～52 g之间。想要获得更高的凸点, 可以通过金球堆叠方式完成。显然, 凸点制作的优点是无需掩膜, 节约了制作成本;凸点无需做UBM (下金属层) 工艺;可以实现细间距互连;芯片上凸点可实现较高平面度[5]。

3.3倒装互连结构的微组装

图10为倒装基板和制作好凸点的倒装片, 在JFP公司的PP5型倒装焊接机上完成, 通过上下摄像头使模拟芯片和基板相应焊盘精确定位, 通过超声焊接方式实现互连。功率600 mW, 时间50 ms, 压力200 g。基板加热温度150 ℃。焊好后的试样经X射线检查, 对位良好, 图11为倒装互连后互连结构的X射线透射形貌。

3.4测试

测试时采用安立公司3680K型通用测试夹具, 最高适用频率到40 GHz, 先将测试夹具在安捷伦公司E8363B矢量网络分析仪上校准, 然后再将被测件接入, 测试的数据见图12, 在30 GHz的频段内插入损耗小于1 dB, 反射损耗小于-15 dB, 与仿真结果吻合较好。

4结束语

本文介绍了凸点以及倒装焊结构制作工艺, 通过有限元三维电磁场结构软件, 仿真了凸点高度和直径、凸点变换结构对微波传输性能的影响, 优化了30 GHz频段内利用LTCC技术制作的微波倒装焊性能, 并制作了样品, 进行了测试, 结果表明倒装焊技术在微波毫米波频段的应用是可行的。

未来电子装备的小型化、轻量化促使电子封装向高密度、高集成方向发展, 同时, 随着应用频率提高和频段的扩展, 对芯片与基板间互连的寄生效应的控制变得越来越严格, 倒装焊互连技术在未来电子封装中具有广阔的发展空间及应用前景。

摘要：随着应用频率的提高, 微波芯片与基板间的互连更多地采用了倒装焊。文中用HFSS (高频结构仿真器) 有限元软件对凸点变换及倒装互连结构进行建模、仿真和优化, 提取了凸点变换的等效集总电路模型, 介绍了凸点制作工艺和倒装焊结构互连的微组装过程, 并完成了试验样品的测试。最后, 对微波倒装焊的前景进行了展望。

关键词：互连,倒装焊,凸点,HFSS,微波

参考文献

[1]HIROSE T, MAKIYAMA K, ONO K, et al.A Flip-chipMMIC design with coplanar waveguide transmission line in theW-Band[J].IEEE Transactions on Microwave Theory andTechniques, 1998, 46 (12) :2276-2282.

[2]HAUHE M S, WOOLDRIDGE J J.High density packaging ofX-band active array modules[J].IEEE Transactions on Com-ponents, Packaging, and Manufacturing Technology, Part B:Advanced Packaging, 1997, 20 (3) :279-291.

[3]PUZELLA A, ALM R.Air-cooled, active transmit/receivepanel array[C]//Proceedings of 2007 IEEE Radar Confer-ence, Apr 17-20, 2007, Boston, MA, USA.Piscataway, NJ, USA:IEEE, 2007:421-426.

[4]BAHL I J, BHARTIA P.微波固态电路设计[M].2版.陈新, 赵玉洁, 刘永宁, 等译.北京:电子工业出版社, 2003.

互连测试 第7篇

学生普遍反映这一部分内容难记忆﹑难理解, 学习过程中, 记得慢, 忘得快。怎么能让学生记得住﹑记得牢呢?针对这一情况, 笔者查阅了一些资料, 一个偶然机会, 在一本教育杂志上看到一名数学教师利用谐音教学生记忆圆周率的方法, [3.1415926表述为“山巅一寺一壶酒 (和尚) 爱肉”]对我启发很大, 若能借鉴这个办法把OSI七层的功能编成一个“顺口溜”, 对学生学习有关知识, 可能有一定的帮助。说得容易, 做起来难, 因为这些功能彼此之间没有关联, 而且这些功能都是一些比较专业的术语。还要考虑编成“顺口溜”后, 不能让学生曲解其含义。工夫不负有心人, 经过几天的琢磨和推敲, 终于把这七层编成容易记忆的“顺口溜”。例如, 第六层的功能是:数据转换和格式转换、语法的选择、数据加密与解密和文本压缩。可编为:六人数数和 (学) 语文, “六”代表是第六层, “数数”分别是数据转换﹑数据加密与解密, “和”是格的谐音, 即格式转换, “语文”分别是语法的选择、文本压缩。还有像第三层网络层的主要功能是:路径选择、流量控制、数据传输与中继﹑清除子网的质量差异, 可编为: (三个) 路径清除数据的流量。第二层的功能是链路管理﹑帧同步﹑流量控制﹑差错控制﹑透明传输, 可编为:两条链路的流量真 (帧) 是差透了。尤其是讲完第二层的功能后, 学生都笑了起来, 觉得很有趣。同时, 教师可以鼓励他们:你们也可以按照教师的方法来编写适合自己的“顺口溜”。能帮助记忆的办法就是好办法, 很多同学都尝试着把剩下的几层功能, 编成“顺口溜”, 如:第一层功能同学们编成:“网上传输信息 (靠) 电流”, 第五层:通信会话 (在) 建设和管理中 (终) , 第四层:提供高端服务 (最) 可靠的是网络数据流。

同学们说:“现在容易记了, 而且不容易忘了”。通过05微机一班和05微机二班对比, 一班级采用编“顺口溜”的方法, 二班按照以往的方法记忆, 对比发现, 一班学生90%以上都记住了, 二班学生只有35%的能记住。遗忘程度:一班遗忘的情况相对比较少, 一联想到顺口溜就记住了, 二班学生过了两天之后几乎没人能完整地记下这七层的功能了。这说明通过一定的记忆方法, 可以提高学生学习的积极性, 提高学生的记忆水平。

反思:《计算机网络技术与应用》是中等职业学校计算机专业的一门专业理论课, 这门课难度大, 学生学起来比较难。在平时教学中, 绝大部分教师均采用教师讲、学生听, 学生参与少, 难以真正发挥学生学习的主动性、创造性和实践性。学生觉得枯燥无味, 教师也感觉无从下手, 直接影响了学生的学习兴趣, 教学效果不好。在实际教学中, 教师在教会学生知识的同时, 更要让学生掌握学习的方法, 也就是“授之以鱼”不如“授之以渔”。要想做到这一点, 教师必须钻研教材。这节课还有值得改进的地方, 如果让学生在课前自己想办法记住OSI七层的功能, 采用激励机制, 看谁记得多记得牢固, 上课时, 再与教师的方法相对照, 效果会更好, 能使学生多动脑。