RO130722A2

RO130722A2 - Metodă şi sistem pentru implementare hardware a pachetelor de date uniform amestecate

Info

Publication number: RO130722A2
Application number: ROA201400283A
Authority: RO
Inventors: Sergiu Şincan; Neil Messmer
Original assignee: Ixia, A California Corporation
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2015-11-27
Also published as: US9529684B2; US20150293826A1

Abstract

Invenţia se referă la o metodă şi la un sistem pentru producerea pachetelor de date uniforme, aleator amestecate, pentru transmisia printr-un sistem de generare de pachete de testare. Metoda conform invenţiei constă în: furnizarea, folosind hardware pentru generarea de secvenţe pseudo-aleatoare, a unei multitudini de seturi de numere, în care fiecare set cuprinde o secvenţă pseudo-aleatoare, în care fiecare set reprezintă un subset al tuturor valorilor posibile ale unei secvenţe amestecate la întâmplare, şi în care toate seturile combinate reprezintă toate valorile secvenţei, şi producerea secvenţei prin selectarea repetată a următoarei valori a unui set aleator sau pseudo-aleator, selectat ca următoarea valoare în secvenţă. Sistemul conform invenţiei cuprinde: o multitudine de module, în care fiecare modul generează propria secvenţă pseudo-aleatoare de numere, şi în care fiecare modul emite următoarea valoare în secvenţa sa pseudo-aleatoare, ca răspuns la o cerere de ieşire, şi o logică de selecţie, pentru a crea o secvenţă de valori de ieşire prin selectarea repetată a unuia dintre module, conform unei funcţii de selectare aleatoare, şi prin transmiterea unei cereri de ieşire la modulul selectat, în care secvenţa de valori creată din ieşirea modulelor selectate aleator cuprinde o secvenţă uniformă, amestecată la întâmplare.

Description

DESCRIERE

METODĂ ȘI SISTEM DE IMPLEMENTARE HARDWARE A PACHETELOR DE DATE UNIFORME, ALEATOR AMESTECATE

DOMENIUL TEHNIC

Prezenta invenție se referă la metode și sisteme pentru producerea pachetelor de date uniforme aleator amestecate pentru transmisia printr-un sistem de generare de pachete de testare. Mai precis, obiectul descris aici se referă la metode și sisteme pentru o implementare hardware a pachetelor de date uniforme, aleator amestecate.

STADIUL ANTERIOR AL TEHNICII în rețele de pachete de date, nu este garantat că pachetele ajung in aceeași ordine în care au fost trimise, și astfel așa anumitele noduri din rețeaua de pachete de date trebuie să fie capabile să proceseze și să reasambleze pachetele, indiferent de ordinea primirii. Pachetele de date individuale pot fi de asemenea, fragmentate și un nod de rețea de pachete trebuie să poată reasambla corect fragmentele de pachete, indiferent de ordinea în care acestea sunt recepționate. Pentru a testa această capacitate, este de dorit să se furnizeze pachete sau fragmente de pachete de date amestecate aleator de la un nod de testat, pentru a determina cât de bine reasamblează nodul fragmentele.

Problema care trebuie rezolvată este cum să se genereze permutări aleatoare imparțiale a unui număr arbitrar de indici în sistemul hardware, la o viteză de cel puțin un index pentru fiecare cadru, care, presupunând o dimensiune minimă a cadrului de 64 de bytes, 8 bytes preambul și 12 bytes diferența, traduce pentru un index per 16.8 ns la rețele de 40 Gbps și unul la fiecare 6.72 ns la rețele de 100 Gbps. Indicii astfel produși sunt utilizați pentru a construi și a emite fragmente de pachete de date în ordine întâmplătoare. Numărul de fragmente pot varia de la 2 la 144 într-o aplicație tipică.

Acești indici trebuie: (1) să urmeze o distribuție uniformă, și (2), să asigure o acoperire rezonabilă. Pentru că există căile /l’J’ = 144! — 5.55 — 0.775 2^bHi: de reordonarea a 144 fragmente, acoperirea completă ar avea nevoie de un spațiu necesar de 830 de biți. Sistemul hardware având căi de date largi de 830 biți care pot funcționa la frecvența necesară ar fi greoi și scump. Sistemul hardware având o cale de date de 32 de biți este mult mai comun, dar pentru o dimensiune de spațiu necesar de 32 de biți, cel mai mare număr posibil de fragmente pentru care acoperirea este completă este F = 12 fragmente, care este mult mai mic decât necesarul de 144.

t\-2 Ο 1 4 - - 0 0 2 0 3^{1 0} -04- 2014

în consecință, datorită acestor dezavantaje asociat cu abordările convenționale pentru a oferi permutări aleatoare imparțiale la o acoperire completă, există o nevoie de metode de analiză cadre și sisteme de generare hardware de secvențe care sunt statistic similare pentru un pachet de date probă uniform și aleator, a tuturor secvențelor posibile. Mai precis, există o nevoie pentru o implementare hardware a pachetelor de date uniforme aleator amestecate.

EXPUNEREA PE SCURT A INVENȚIEI

Conform unui aspect al invenției, obiectul prezentei invenții include un sistem de implementare hardware a pachetelor de date uniforme, aleator amestecate. Sistemul include generatoare (PRBS) de secvențe multiple pseudo-aleatoare de biți, unde fiecare generator PRBS furnizează o secvență pseudo-aleatoare de numere S, în care fiecare modul emite următoarea valoare în secvența pseudo-aleatoare de biți, ca răspuns la recepționarea unei cereri de ieșire. Sistemul include și logică de selecție pentru a crea o secvență O de valori de ieșire prin selectarea repetată a unuia din multitudinea de module, în conformitate cu o funcție de selecție aleatoare și prin transmiterea unei cereri de ieșire la modulul selectat, în care secvența O de valori creată din ieșirea modulelelor selectate aleator cuprinde o secvență uniformă, amestecată la întâmplare. Probabilitatea ca un generator PRBS să fie selectat este ponderată în funcție de numărul N de valori pseudo-aleatoare care nu au fost încă scoase din L valori posibile în secvență.

Așa cum este folosit în prezenta documentație, termenul secvență PRBS se referă la întregul set de valori pseudoaleatorii produs de un anumit generator PRBS.

Așa cum sunt utilizați în prezenta documentație, termenii secvență aleatoare, secvență de ieșire, si valori de ieșire sunt sinonime care se referă la secvența uniformă, amestecată aleator, a valorilor obținute în mod colectiv de către unul sau mai multe generatoare de secvență pseudo-aleatoare de biți care funcționează împreună, în conformitate cu principiile descrise în prezenta.

Așa cum sunt folosiți aici, termenii secvență de amestecare completă și secvență de ieșire completă și sunt sinonime care se referă la o ieșire având valori care reprezintă secvențele complete PRBS de la toate generatoarele PRBS active. Atunci când o secvență completă aleatoare a fost finalizată, toate valorile posibile din gama destinată valorilor de ieșire au fost produse în ordine aleatoare. Producerea unei secvențe de amestecare completă poate fi, de asemenea, menționată ca o rulare.

Conform unui alt aspect, prezenta invenție se referă la o metodă de implementare hardware a pachetelor de date uniforme, amestecate aleator. Metoda include utilizarea unui hardware ^-2 014-- 0 0 ?Μ- ./ ο ·04- 20Η pentru generarea secvențelor pseudo-aleatoare pentru a asigura o multitudine de seturi de numere, fiecare set fiind o secvență pseudo-aleatoare și care reprezintă un subset de toate valorile posibile ale unei secvențe O amestecate la întâmplare, în care toate seturile combinate reprezintă toate valorile secvenței O. Secvența O este produsă prin selectarea repetată a următoarei valori a unui set aleator sau pseudo-aleator selectat ca și următoarea valoare în secvența O.

Conform unui alt aspect, prezenta invenție include un sistem pentru efectuarea testelor de depreciere a unui dispozitiv de rețea de pachete de date. Sistemul include un modul de amestecare pentru amestecarea aleatoare a unui set de numere pentru a crea o secvență O de amestecare, în care modulul de amestecare include mai multe module care generează fiecare propria sa secvență pseudo-aleatoare de numere și care produce următoarea valoare în secvența sa pseudo-aleatoare ca răspuns la recepționarea unei cereri de ieșire. Modulul de amestecare include de asemenea logică de selecție pentru crearea secvenței O de amestecare prin selectarea repetată la întâmplare a unuia din multiplele module și prin transmiterea unei cereri de ieșire la modulul selectat. Secvența O de amestecare creată de ieșirea modulelor » ? >

selectate aleator este o secvență uniformă, amestecată la întâmplare. Sistemul include de asemenea un modul de reordonare pachete de date pentru fragmentarea unui prim pachet de rețea în interiorul unui set de fragmente secvențial comandate, pentru amestecarea ordinii fragmentelor conform unei secvențe O de amestecare, și pentru transmiterea fragmentelor amestecate la un modul de ieșire pentru transmisia către un dispozitiv de testat.

Conform unui alt aspect, prezenta invenție include o metodă pentru efectuarea testelor de deprecierea unui dispozitiv de rețea de pachete de date. Metoda include utilizarea unui hardware pentru a genera mai multe seturi de secvențe pseudo-aleatoare și crearea unei secvențe O de ieșire amestecată aleator prin selectarea repetată a următoarei valori a unui set aleator sau pseudo-aleator selectat ca următoarea valoare în secvența O până când toate valorile de secvență O au fost produse; folosirea secvenței O produsă pentru a amesteca fragmente dintr-un prim pachet de rețea pentru a crea un al doilea pachet de rețea care are fragmente amestecate; și transmiterea celui de-al doilea pachet de rețea la un dispozitiv de testat.

Obiectele invenției pot fi implementate în software-ul în combinație cu hardware și/sau firmware. De exemplu, obiectele prezentei invenții pot fi implementate în software-ul executat de către un procesor.

Intr-un exemplu de implementare, obiectele prezentei invenții pot fi implementate folosind un suport non-tranzitoriu care poate fi citit de calculator care are stocate instrucțiuni executabile

3,-2014--00283' ¹¹ -ί(- 20Κ de calculator care, atunci când sunt executate de către procesorul unui calculator, comandă acestuia să efectueze pașii. Suportul citibil de calculator adecvat pentru punerea în aplicare a prezentei invenții include suportul non-tranzitoriu care poate fi citit de calculator, cum ar fi dispozitive cu memorie disc, dispozitive cu memorie cip, dispozitive logic programabile și circuite integrate specifice aplicației. în plus, un suport care poate fi citit de calculator care implementează prezenta invenție poate fi amplasat pe un singur dispozitiv sau o singură platformă de calcul sau poate fi distribuit pe mai multe dispozitive sau platforme de calcul.

DESCRIEREA PE SCURT A DESENELOR

Exemplele de realizare preferate ale prezentei invenții vor fi explicate în continuare cu referire la desenele însoțitoare, în care numere de referință similare reprezintă elemente similare, în care:

Figura 1 este o schemă bloc care ilustrează un sistem de implementare hardware a pachetelor de date uniforme, amestecate aleator, conform unui exemplu de realizare a prezentei invenții;

Figura 2 este o schemă bloc care ilustrează în detaliu un circuit de selecție aleatoare ponderată, conform unui exemplu de realizare a prezentei invenții;

Figura 3 este o schemă bloc care prezintă în detaliu un modul de generarea unei secvențe pseudo-aleatoare de biți, conform unui exemplu de realizare a prezentei invenții;

Figura 4 este o organigramă care ilustrează un exemplu de procedeu de implementare hardware a pachetelor de date uniforme, amestecate aleator, conform unui exemplu de realizare a prezentei invenții;

Figura 5 este o schemă bloc care prezintă un sistem pentru efectuarea testelor de deprecierea unui dispozitiv de rețea de pachete de date, conform unui exemplu de realizare a prezentei invenții; si

Figura 6 este o organigramă care ilustrează un exemplu de procedeu pentru efectuarea testelor de deprecierea unui dispozitiv de rețea de pachete de date, conform unui exemplu de realizare a prezentei invenții;

DESCRIEREA DETALIATĂ

Conform prezentei invenții, se descriu sisteme, metode, și suport cititibil de calculator pentru o implementare hardware a pachetelor de date uniforme, amestecate aleator. Exemplele de realizare ale prezentei invenții se vor descrie în continuare în detaliu, în legătură cu figurile explicative. Ori de câte ori este posibil, vor fi utilizate aceleași numere de referință din figuri, pentru face referire la aceleași repere sau la părți similare.

¢-2014-- 002831 β -04- 20Κ

Pentru a genera secvențe care sunt statistic similare la un eșantion uniform aleator din toate secvențele posibile, metodele și sistemele descrise intercalează, printr-o selecție aleatoare corect influențată, permutări mai mici ale reprezentării binare a numărului de indici. Acestă putere de două permutări se pretează bine la punerea în aplicare a hardware-ului. Conform unui exemplu de realizare, permutări pseudoaleatoare de 2¹ sunt intercalate pentru a obține permutări imparțiale de indici de mărime arbitrară. într-un exemplu de realizare, permutările astfel produse sunt procesate în continuare pentru a îmbunătăți acoperirea permutărilor celor 2' fără a fi nevoie de funcții multiple de feedback ale registrului de deplasare.

Figura 1 este o schemă bloc care ilustrează un sistem de implementare hardware a pachetelor de date uniforme, amestecate aleator, conform unui exemplu de realizare a prezentei invenții. In varianta prezentată în Figura 1, sistemul 100 include un modul de selectare aleatoare ponderată 102, care selectează unul dintr-o multitudine de module 104, fiecare pentru generarea unui permutări pseudoaleatoare de valorilor 2'.

Fiecare modul 104 include un generator de secvență pseudo-aleatoare de biți (PRBS_N) 106 și un registru mască (MASK_N) 108, care modifică ieșirea unui generator PRBS. în exemplul de realizare ilustrat în Figura 1, de exemplu, ieșirea unui generator PRBS 106 și a unui MASK 108 sunt logic SAU, împreună utilizând o funcție SAU 110. în varianta prezentată în Figura 1, fiecare modul 104 include o intrare de validare E. Activarea E provoacă generatorul PRBS 106 să calculeze valoarea următoare din secvența sa, care este SAU cu valoarea stocată în interiorul MASK 108 și ieșirea prin intermediul unui driver sau circuit tampon 112. în exemplul de realizare ilustrat în Figura 1, numai un modul 104 este activat la un moment dat, prin semnalele 114 de activare și valoarea modulului activat devine următoarea valoare 116 de ieșire produsă de sistemul 100.

într-un exemplu de realizare, fiecare modul 104 produce o secvență pseudo-aleatoare de lungimi diferite. De exemplu, dacă sistemul 100 include șapte module 104 (N = 7), generatorul PRBS₇ poate produce apoi o secvență pseudo-aleatoare, care este de 7 biți lățime și produce, astfel, o secvență repetitivă de 128 de valori, de exemplu, un PRBS de lungime 128. PRBS₆ poate produce o secvență pseudo-aleatoare, care este de 6 biți lățime și, astfel, produce o secvență repetitivă de 64 de valori, de exemplu, un PRBS de lungime 64. PRBS₅poate produce o secvență 5 biți lățime având un PRBS de lungime 32, PRBS₄ poate produce o secvență de 4 biți având o lățime PRBS de 16, și așa mai departe, cu PRBS, care are o secvență de 1 bit având un PRBS de lungime 2 și PRBS₀ având o secvență de 0 biți și producând doar o singură valoare atunci când este selectat. în acest exemplu de realizare, sistemul 100 poate produce o secvență uniformă de amestecare aleatoare a oricăror lungimi de ^-2014-- 002831 ⁰ -04- 20Η la 2 până la 255, prin activarea sau dezactivarea selectivă a modulelor specifice 104. Acest lucru va fi descris mai în detaliu în continuare.

Valorile MASK 108 modifică ieșirea PRBS 106 pentru a produce o secvență pseudo-aleatoare de biți care ocupă o anumită parte din numărul total de secvențe produse de sistemul 100. Acest lucru este ilustrat în Tabelul 1, de mai jos, care prezintă un exemplu de realizare pentru producerea unei secvențe uniforme de amestecare aleatoare de lungime 15, care produce valori binare în intervalul 0000 - 1110. în această configurație, sunt necesare numai generatoarele PRBS₃, PRBS₂, PRBS] și PRBS₀. Dacă sistemul 100 include PRBS-uri suplimentare, cum ar fi PRBS₄, PRBS₃, și așa mai departe, aceste PRBS-uri nu sunt necesare pentru a produce o lungime de amestecare de 15 și pot fi dezactivate sau altfel, neutilizate. (Acestea vor fi activate și utilizate pentru lungimi de amestecare mai mari)

Tabelul 1

PRBS#	Lățime	Interval de ieșire	Valoare Mask	Valorile de ieșire
3	3	000	0000	0000
		001		0001
		010		0010
		011		0011
		100		0100
		101		0101
		110		0110
		111		0111
2	2	00	1000	1000
		01		1001
		10		1010
		11		1011
1	1	0	1100	1100
		1		1101
0	0	0	1110	1110

Se poate observa în Tabelul 1 că fiecare PRBS 106 produce o parte diferită a valorilor de ieșire. Când este selectat, PRBS₃ produce valori pseudoaleatoare în intervalul de 0-7, PRBS₂produce valori pseudoaleatoare în intervalul 8-11, PRBS, produce valori pseudoaleatoare în intervalul 12-13, iar PRBS₀, când s-a selectat, scoate valoarea 14. Astfel, valorile MASK 108 definesc porțiunea de valori de ieșire produse de un anumit modul 102.

Tabelul 2 prezintă un alt exemplu, în care sistemul 100 este configurat pentru a produce o secvență uniformă de amestecare aleatoare de lungime 11, care produce valori binare în intervalul 0000 - 1010, în această configurație PRBS₂ nefiind utilizat.

6\- 2 Ο 1 4 - - 00283Î Ο -04- 2014

Tabelul 2

PRBS #	Lățime	Interval de ieșire	Valoare Mask	Valorile de ieșire
3	3	000	0000	0000 0000
		111		0111
2	2	00
		11
1	1	0 1	1100	1100 1101
0	0	0	1110	1110

Exemplul de realizare ilustrat Γη Figura 1 este destinat a fi ilustrativ și nu limitativ. De exemplu, driverele de ieșire 112 pot fi înlocuite cu un circuit de selecție care acceptă ca intrare semnalele 114 de activare, care este folosit pentru a selecta în mod logic ieșirea uneia dintre funcțiile SAU 110 ca următoarea valoare de ieșire 116.

Figura 2 este o schemă bloc care ilustrează în detaliu un circuit de selecție aleatoare ponderată în conformitate cu un exemplu de realizare a prezentei invenții. Circuitul de selecție aleatoare ponderată va fi descris cu referire la Figurile 1 și 2. în exemplul de realizare prezentat în Figura 2, selectorul aleator ponderat 102 activează o linie de selecție 114 la un moment în conformitate cu un algoritm de amestecare la întâmplare. Intr-un exemplu de realizare, selectorul 102 include un registru (LFSR) 200 de deplasare liniară - feedback de K biți, care creează o valoare aleatoare de M - biți, care este stocată în registrul RÂND 202.

într-un exemplu de realizare, selectorul 102 conține un circuit de ponderare pentru fiecare linie de selecție 114, de exemplu, un circuit de ponderare per modulul 104, așa cum s-a prezentat în Figura 1 disponibilă pentru selecție. în exemplul prezentat în Figura 2, selectorul 102 include un registru PONDERE 204 pentru stocarea unui număr care este folosit pentru a calcula o pondere de module 104 care sunt conectate la linia de selecție 114 corespunzătoare, în timpul funcționării, LFSR 200 generează o valoare aleatoare sau pseudoaleatoare, care este stocată în registrul RÂND 202. Valoarea stocată în RÂND 202 este comparată cu valorile stocate în fiecare registru PONDERE 204, prin circuitele de comparare 206, iar în cazul în care valoarea în RÂND 202 este mai mică decât valoarea stocată în registrul PONDERE 204, ieșirea circuitului de comparație 206 merge activă, ceea ce determină ca valoarea în registrul PONDERE 204 să fie scăzută cu unu si care este, de asemenea, furnizată ca intrare 208 întrun circuit de prioritate 210. Circuitul de prioritate 210 activează o linie de selecție 114, care

C\- 2 O U - - 002831 < -04- 20K

corespunde la intrare 208 de la modulul cu cea mai înaltă prioritate, care, în varianta ilustrată în Figura 2 este modulul care are cel mai mare număr N. Modulul selectat 104 furnizează valoarea la IEȘIREA 116, și procesul se repetă. De fiecare dată când un nou număr aleator este încărcat la registrul RÂND 202, cel puțin unul dintre registre PONDERE 204 vor scădea. In varianta prezentată în Figura 2, în timpul funcționării, LFSR 200 produce o valoare aleatoare între 0 și o valoare mai mică decât valoarea stocată în registrul PONDERE 204 pentru modulul 0 (PONDEREO). Astfel, așa cum sunt produse valori aleatoare, devine progresiv mai mic intervalul de valori aleatoare posibile. Valorile stocate în registrele PONDERE 204 operează pentru a împărți intervalul de valori aleatoare posibile în porțiuni distincte sau felii. Fiecare felie este atribuită unei anumite linii 114 de selecție (și prin extindere modulului special 104 la care linia de selecție 114 este conectată.) In timpul funcționării, valorile stocate în registrele PONDERE 204 sunt manipulate pentru a determina mărimea porțiunii (sau feliei) alocate pentru un modul special 104 pentru a se reduce de fiecare dată când este selectat modulul special. Pentru a explica modul în care funcționează acest lucru, un exemplu ar fi de ajutor.

Un exemplu de utilizare a registrelor PONDERE 204 va fi descris pentru un sistem cu patru module 104, de exemplu, care produce o valoare aleatoare între 0 și 14.

Tabelul 3

MOD #(N)	Lățimea	# de Valori	Porțiune alocată	PONDERE
3	3	8	0, 1,2,3,4,5,6,7	8
2	2	4	8,9,10,11	12
1	1	2	12, 13	14
0	0	1	14	15

Tabelul 3 este o listă de module 104 din numărul de module (coloana MOD #), arătând lățimea PRBS a fiecărui modul (coloana Lățime), numărul de valori în secvența sa pseudoaleatoare (coloana # de valori), gama de posibile valori de ieșire pentru care acest modul va fi responsabil de furnizarea, de exemplu, a feliei lui de valori de ieșire posibile (coloana felie alocată), și valoarea care va fi pusă în registrele PONDERE 204 ale modulelor (coloana PONDERE). La selectare, modulul 3 va produce valori de ieșire în domeniul 0 până la 7, modulul 2 va produce valori de ieșire în intervalul între 8 și 11, modulul 1 va produce valori de ieșire de 12 și 13, precum și modul 0 va produce valoare de ieșire 14. Intervalul de valori alocate pentru fiecare modul este controlat de valorile stocate în registrele PONDERE 204 respective.

ί\· 2 O U - - 0 0 2 8 3 î fi -04- 2014

Folosind Tabelul 3 ca punct de plecare, valoarea inițială a registrului PONDEREO este 15, astfel încât prima valoare produsă de LFSR 200 și stocată în RÂND 202 va fi o valoare între 0 și 14. Tabelul 4 prezintă evoluția valorilor stocate în interiorul selectorului 102 în timpul unui exemplu de funcționare. Coloanele reprezintă cicluri de funcționare.

Tabelul 4

Ciclul	0	1	2	3	4	5	6	7	8
PONDERE3	8	6	7	7	6	6	6		5
PONDERE2	¹²	u	10	10	9	8	8	7	7
PONDERE 1	14	13	12	u	10	9	9	8	7
PONDEREO	15	14	13	12	J4	10	9	8	7
RÂND	-	9	2	11	5	8	9	3	7
SELECTAT	-	2	3	1	3	2	0	3	1

în exemplul ilustrat în Tabelul 4, registrele PONDERE pentru modulele 3, 2, 1 și 0, sunt 8, 12, 14, și respectiv 15, așa cum se arată la momentul zero. La ciclul 1, este generat un număr aleator între 0 și 15 (valoarea stocată în PONDEREO). în acest exemplu, numărul generat a fost un 9. Valoarea 9 nu este mai mică decât valoarea registrului PONDERE3, deci nu se schimbă. Cu toate acestea, 9 este mai mic decât valorile stocate în registrele PONDERE2, PONDERE1, si PONDEREO, astfel încât acestea sunt scăzute si noile lor valori sunt prezentate în coloana pentru ciclul 1. în acest tabel, valorile scăzute sunt evidențiate prin subliniere. în ciclul 1, intrările 208 corespunzătoare MOD2, MOD1 și MODO sunt toate active, dar numai modulul cu cea mai înaltă prioritate, MOD2, va fi selectat de către circuitul de prioritate 210, așa cum se arată în rândul de jos din Tabelul 4. în acest tabel, modulele selectate, de exemplu, care furnizează următoarea valoare în secvența de ieșire, sunt prezentate în culoare inversă, adică, text alb pe fond negru.

în timpul ciclului 2, va fi generat un număr aleator între 0 și 13. în acest exemplu, numărul următor generat a fost un 2. Deoarece valoarea 2 este mai mică decât valorile registrelor PONDERE3, PONDERE2, PONDERE1 și PONDEREO, valorile tuturor acestor registre vor scădea, intrările 208 corespunzătoare MOD3, MOD2, MOD1 și MODO vor fi active, iar circuitul de prioritate 210 va activa numai linia de selecție pentru modulul care are cea mai mare prioritate, de exemplu, MOD3.

în timpul ciclului 3, este generat un număr între 0 și 12, de exemplu, 11. Din moment ce

Λ 2 0 1 4 - - 0 0 2 8 3 1 ⁰ -04- 2014 valoarea 11 este mai mică decât valorile stocate în registrele PONDERE1 și PONDEREO, doar valorile registrelor PONDERE1 și PONDEREO vor scădea și numai acele intrări 208 ale căror registru PONDERE 1 are cea mai mare prioritate vor fi active. Astfel, va fi activat modulul MOD1. Acest proces continuă până când valorile tuturor registrelor PONDERE ajung la zero.

Se observă că în ciclul 6, valorile registrelor PONDERE1 și PONDEREO sunt aceleași. Acest lucru înseamnă că, din acest moment și până când valorile PONDERE sunt reinițializate, de exemplu, pentru a începe o altă secvență aleatoare, modulul MODO nu va fi niciodată selectat deoarece următorul modul cu prioritatea cea mai mare, MOD1, va fi de asemenea selectat în același timp și MOD1 va avea întotdeauna prioritate față de MODO. Este de așteptat, totuși, ca modulul MODO să trebuiască selectat o singură dată, și anume, la valoarea de ieșire 14 (a se vedea Tabelul 3). Se mai observă că în ciclul 8, valorile PONDERE2, PONDERE1 și PONDEREO sunt aceleași. Acest lucru înseamnă că, din acest moment, modulele MODO si MOD1 nu vor fi niciodată selectate deoarece următorul modul de cea mai mare prioritate, MOD2, va fi de asemenea selectat în același timp și MOD2 va avea totdeauna prioritate față MOD1 și MODO. Acest lucru este, de asemenea, de așteptat, deoarece modulul MOD1 trebuie selectat doar de două ori, și anume, la valorile de ieșire 12 și 13 (a se vedea Tabelul 3). în acest mod, odată ce un anumit modul are la ieșire toate posibilele sale valori, rezultă că modulul va nu fi selectat din nou, până când sistemul este reinițializat la ieșire cu o altă secvență completă de amestecare.

Astfel, fiecare modul 104 are atribuită inițial o felie de valori care are o lățime care corespunde numărului de valori pe care le poate furniza modulul special. Se poate observa că, fiecare modul 104 este selectat pentru a furniza o ieșire 116, lățimea feliei alocate fiind redusă în raport cu lățimile modulelor neselectate 104. Astfel, probabilitatea ca modulul selectat 104 să fie selectat prin următorul număr aleator stocat în RÂND 202 este redusă în mod corespunzător. Lățimile relative ale feliilor sunt controlate de valorile încărcate în registrele PONDERE 204. în exemplul de realizare prezentat în Figura 2, lățimea modulului MOD /V este (PONDERE_n. j - PONDERE_n). Dacă PONDERE^ j = PONDERE_n, atunci lățimea MOD N = 0, iar MOD N este dezactivat în mod eficient.

Tabelul 5 prezintă modulele 104, care vor fi activate/dezactivate pentru a genera o secvență amestecată aleator de lungime L. Un X indică un modul activat, în timp ce o celulă goală indică un modul dezactivat.

CÂT 2 ο 1 4 - - 0 0 2 8 3 1 o *04- 2014

Tabelul 5

L

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

MOD3

X

M0D2

X

M0D1

X

MODO

X

După cum se poate vedea din Tabelul 5, pentru generarea secvenței uniforme, aleator amestecate care are 10 valori, modulele MOD3 si MOD1 ar fi activate si celelalte module dezactivate: MOD3 ar furniza 8 din cele 10 valori, în timp ce MOD1 ar furniza 2 valori care rămân din 10 valori. Prin activarea sau dezactivarea anumitor module, poate fi generată o secvență uniformă amestecată aleator de lungimi specifice. în acest exemplu de realizare, aceeași piesă hardware poate fi reconfigurată destul de flexibil. Adăugarea de alte module, de exemplu, MOD 4, MOD 5, etc, pot genera secvențe de lungimi mai mari.

Logica de selecție aleatoare ponderată prezentată în Figura 2 este ilustrativă și nu intenționează să fie limitativă. Alte tehnici pentru generarea de selecție aleatoare ponderată de ieșirile 116 sunt avute în vedere și pot fi utilizate în cadrul sistemului 100.

Figura 3 este o schemă bloc care prezintă în detaliu un modul pentru generarea unei secvențe pseudo-aleatoare de biți în conformitate cu un exemplu de realizare a prezentei invenții. Modulul pentru generarea unei secvențe pseudoaleatoare de biți va fi acum descris cu referire la Figurile 1 și 3. în exemplul de realizare prezentat în Figura 3, modulul 104 include un generator (PRSG) de secvență pseudo-aleatoare 300. într-un exemplu de realizare, PRSG 300 include un registru de deplasare liniară-feedback. în timpul funcționării, un registru VALUE 302 are valoarea următoarea în secvența care trebuie furnizată de către modulul 104 la activarea unei intrări 304. în exemplul de realizare ilustrat în Figura 1, de exemplu, liniile de selecție 114 sunt conectate la intrările activate pentru modulele 104. Registrul VALUE 302 devine valoarea lui următoare prin intermediul unui selector 306, care selectează în mod normal ieșirea generatorului PRSG 300 ca și sursă de date pentru a fi stocate în registrul VALUE 302. La fel, PRSG 300 devine ca intrarea sa următoare printr-un al doilea selector 308, care în mod normal selectează ieșirea registrului VALUE 302 ca sursă de date care trebuie furnizate la PRSG 300. Astfel, pentru majoritatea funcționării modulului 104, PRSG 300 produce următoarul registru VALUE 302, care este următoarea intrare pentru PRSG 300, care produce următorul registru VALUE 302, și așa mai departe.

Totuși, un dezavantaj la utilizarea unui LFSR pentru a genera o secvență pseudo-aleatoare (V 2 O U -- Ο Ο 2 8 3 - q ο *04- 2014 este că un LFSR de lățime M produce 2^M - 1 valori, nu 2^M valori. Valoarea neprodusă de un LFSR este menționată ca valoare de blocare, pentru că aspectul său ar determina LFSR să continue să genereze aceeași valoare din acel moment, provocând LFSR să apară pentru a fi închis. Pentru LFSR-urile de tip SAU EXCLUSIV, de exemplu, valoarea de blocare este formată numai din zerouri.

Din acest motiv, fiecare modul 104 include un registru LOCKUP 310 pentru stocarea valorii de blocare. Un registru DISCONTINUTY 312 stochează o valoare din lista de valori produse de LFSR 300. In cazul în care valoarea stocată în registrul VALUE 302 corespunde cu valoarea în registrul DISCONTINUTY 312, așa cum este determinat de circuitul de comparare 314, de exemplu, selectorul 306 alege ieșirea registrului LOCKUP 310 ca și a registrului VALUE 302. în ciclul următor, un al doilea circuit de comparare 316 detectează că registrul VALUE 302 conține valoarea de blocare, și instruiește selectorul 308 pentru a trimite valoarea DISCONTINUTY ca următoarea intrare în PRSG 300 mai mult decât valoarea de blocare prezentă în mod curent în registrul VALUE 302, așa că PRSG 300 nu se blochează. Valoarea de blocare prezentă în mod curent în registrul VALUE 302 determină circuitul de comparare 314 să aducă selectorul 306 înapoi la starea sa normală. Numărul următor produs de PRSG 300 va fi valoarea în secvență după valoarea de discontinuitate. în acest mod, modulul 104 are capacitatea de a introduce valoarea de blocare în orice loc în secvența PRSG, unde registrul DISCONTINUTY 312 definește punctul de inserare. Adăugarea registrelor LOCKUP 310 și DISCONTINUTY 312 creează un modul care produce un set complet de 2^Mde valori pseudoaleatoare.

într-un exemplu de realizare, secvența PRBS creată de PRSG 300 poate fi amestecată în continuare pentru a oferi amestecarea aleatoare suplimentară. în exemplul prezentat în Figura 3, de exemplu, ieșirea registrului VALUE 302 poate fi modificată înainte de a fi transmisă de către modulul 104 prin executarea unei operații SAU EXCLUSIV folosind registru de identitate secvență SEQID 320 și un circuit exclusiv SAU 322 și prin stocarea rezultatului operației SAU EXCLUSIV într-un registru de valori de ieșire 324. Operația SAU EXCLUSIV schimbă ordinea secvenței PRBS.

Valorile stocate în registrele DISCONTINUTY 312 și/sau SEQID 320 pot fi schimbate, de exemplu, după fiecare secvență completă de ieșire, mai mult la întâmplare, de rezultate, astfel încât valorile de secvență de amestecare să se schimbe de la o rulare la alta. într-un exemplu de realizare, registrele DISCONTINUTY 312 și/sau SEQID 320 pot fi separate de LFSR-uri sau felii dintr-un LSFR mai mare. De asemenea, fiecare modul 104 poate avea propriul LFSR în acest scop sau poate împărții toate feliile ale unui LFSR chiar mai mare, în acest scop. Alte

CV 2 O U - - 0 0 2 8 3 1 O Ό4- 2014 exemple de realizare sunt de asemenea avute în vedere, care includ valori predeterminate pentru registrele DISCONTINUTY și SEQID, inclusiv registre programabile de utilizator pentru aceste valori, care pot crește sau descrește automat la începutul fiecărei rulări, și așa mai departe.

Figura 4 este o organigramă care ilustrează o metodă de implementare hardware a pachetelor de date uniforme, amestecate aleator, conform unui exemplu de realizare a prezentei invenții. Etapa 400 include furnizarea de mai multe seturi de numere folosind hardware pentru generarea de secvențe pseudo-aleatoare, fiecare set fiind o secvență pseudo-aleatoare care reprezintă un subset de toate valorile posibile ale unei secvențe O amestecată la întâmplare, în care toate seturile combinate reprezintă toate valorile secvenței O. în exemplul de realizare prezentat în Figura 1, de exemplu, sistemul 100 include mai multe module 104, fiecare modul 104 având hardware (PRBS 106, MASK 108, etc.) pentru producerea unei secvențe pseudoaleatoare.

Etapa 402 include producerea secvenței O prin selectarea repetată a valorii următoare a unui set selectat aleator ca și valoare următoare în secvența O. în exemplul prezentat în Figura 1, de exemplu, sistemul 100 include un selector 102 pentru selectarea în mod aleator a unuia dintre modulele 104 pentru a furniza valoarea următoare în secvența O de ieșire. Selectorul 102 și modulele 104 funcționează împreună pentru a produce secvențe O de ieșire amestecate aleator.

Figura 5 este o schemă bloc care prezintă un sistem pentru efectuarea testelor de depreciere a unui dispozitiv de rețea de pachete de date, în conformitate cu un exemplu de realizare a prezentei invenții. în varianta prezentată Γη Figura 5, sistemul 500 include modulul de generare secvență 502 pentru generarea unui set aleator de numere utilizate pentru a defini o secvență O de amestecare. într-un exemplu de realizare, modulul de generare de secvență 502 include un set de unul sau mai multe module (PRSG) 504 de generare de secvență pseudoaleatoare. Fiecare modul PRSG 504 generează propria sa secvență pseudo-aleatoare de numere și emite următoarea valoare în secvența sa pseudo-aleatoare, ca răspuns la o cerere de ieșire. Modulul de generare secvență 502 include logica de selecție 506 pentru crearea secvenței O de amestecare selectând repetat unul dintre modulele PSRG 504 la întâmplare și transmițând o cerere de ieșire la modulul selectat. Secvența O de amestecare creată de ieșirea modulelor selectate aleator în acest mod, este o secvență uniformă, amestecată la întâmplare, în varianta prezentată în Figura 5, sistemul 500 include un modul 508 de reordonare pachete de date pentru fragmentarea unui prim pachet de rețea 510 într-un set de fragmente secvențial ordonate {1,2, 3,..., N} și pentru amestecarea ordinii fragmentelor conform secvenței O de (χ- 2 Ο 14 - - Ο Π 2 R 3 1 Ο -04- 2014 amestecare. Fragmentele 512 amestecate pot fi trimise în mod individual la un modul de ieșire 514 pentru transmiterea printr-o conexiune de rețea 516 la un dispozitiv de testat (DUT) 518, sau pot fi reasamblate într-un al doilea pachet de rețea înainte de a fi transmise prin modulul de ieșire 514.

De exemplu, într-un exemplu de realizare, primul pachet de rețea neamestecat 510 poate fi stocat într-o locație în memorie și a doua rețea amestecată 512 poate fi stocată într-o altă locație din memorie, de la care modulul de ieșire 514 preia fragmentele de transmis la DUT 518. într-un exemplu de realizare alternativ, pachetul de date de rețea neamestecat 510 este stocat într-o locație în memorie si modulul de ieșire 514 utilizează secvența O de amestecare î î 1 ca un index în acea memorie, recuperează fragmentul care este stocat acolo și transmite acel fragment la DUT 518. Acest exemplu de realizare are avantajul că nu este nevoie de stocarea unei copii a pachetului amestecat în memoria 512 - în schimb, este creat în mod dinamic, rapid, în timpul etapei de ieșire.

Intr- un exemplu de realizare, modulul de generare secvență 502 poate fi un sistem 100 de implementare hardware a pachetelor de date uniforme, amestecate aleator, așa cum este ilustrat în Figurile 1,2 și 3.

Figura 6 este o organigramă care ilustrează o metodă pentru efectuarea testelor de deprecierea unui dispozitiv de rețea de pachete de date, în conformitate cu un exemplu de realizare a prezentei invenții. în exemplul prezentat în Figura 6, procesul include, la etapa 600, folosirea hardware pentru a genera mai multe seturi de secvențe pseudo-aleatoare și crearea unui secvențe O de ieșire amestecată aleator prin selectarea repetată a următoarei valori a unui set aleator sau pseudo-aleator selectat ca următoarea valoare în secvența O până când au fost produse toate valorile secvenței O. Etapa 602 include folosirea secvenței O produsă pentru a amesteca fragmente dintr-un prim pachet de rețea pentru a crea o a doua rețea de pachete de date având fragmente amestecate. Etapa 604 include transmiterea celui de-al doilea pachet de rețea la un dispozitiv de testat.

Se înțelege că diferite detalii ale prezentei invenții pot fi modificate fără îndepărtarea de la scopul invenției descrise în prezenta documentație. Mai mult decât atât, descrierea de mai sus este în scop numai de ilustrare și nu în scopul limitării.

Claims

1. Metodă pentru implementarea hardware a pachetelor de date uniforme, amestecate aleator, care constă în:

furnizarea, folosind hardware pentru generarea de secvențe pseudo-aleatoare, a unei multitudini de seturi de numere, în care fiecare set cuprinde o secvență pseudoaleatoare, în care fiecare set reprezintă un subset de toate valorile posibile ale unei secvențe O amestecate la întâmplare, și în care toate seturile combinate reprezintă toate valorile secvenței O; si producerea secvenței O prin selectarea repetată a următoarei valori a unui set aleator sau pseudo-aleator selectat ca următoarea valoare în secvența O.

2. Metodă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că mai constă în continuarea selectării repetate a următoarei valoari până ce au fost utilizate toate valorile de la toate seturile.

3. Metodă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că seturile sunt selectate aleator utilizând o funcție ponderată de selecție aleatoare și prin aceea că fiecare set are atribuită propria pondere.

4. Metodă, conform revendicării 3, caracterizată prin aceea că ponderea fiecărui set se bazează pe numărul de valori în setul care nu au fost încă selectat pentru a fi utilizat în secvența O.

5. Metodă, conform revendicării 4, caracterizată prin aceea că pentru fiecare set de numere, secvența pseudo-aleatoare pornește de la o valoare inițială V care este selectată prin programare.

6. Metodă, conform revendicării 5, caracterizată prin aceea că secvența pseudoaleatoare se oprește atunci când valoarea următoare din secvență este din nou V.

7. Metodă, conform revendicării 5, caracterizată prin aceea că pentru fiecare set de numere, a fost produsă valoarea V pentru care setul se modifică după toate valorile în secvența O.

c\- 2 Ο 14 - - O O 2 8 3 1 o -04- 2014

8. Metodă, conform revendicării 7, caracterizată prin aceea că valoarea V se modifică în conformitate cu o a doua secvență pseudoaleatoare.

9. Metodă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că pentru fiecare set de numere, valoarea care este ieșirea din acel set este modificată de o funcție M de modificare pentru care setul este inclus înainte în secvența de ieșire O.

10. Metodă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că pentru fiecare set de numere, funcția M de modificare se schimbă după ce au fost produse toate valorile din secvența O.

11. Metodă pentru efectuarea testelor de deprecierea unui dispozitiv de rețea de pachete de date care constă în:

folosirea hardware pentru a genera o multitudini de seturi de secvențe pseudoaleatoare și crearea unei secvențe de ieșire O amestecate aleator prin selectarea repetată a următoarei valoari a unui set aleator sau pseudo-aleator selectat ca următoarea valoare în secvența O până când au fost produse toate valorile secvenței O; folosirea secvenței O produsă pentru a amesteca fragmente dintr-un prim pachet de rețea pentru a crea o a doua rețea de pachete de date având fragmente amestecate, care sunt transmise la un dispozitiv de testat.

12. Sistem de implementare hardware a pachetelor de date uniforme aleator amestecate, care cuprinde:

o multitudine de module, în care fiecare modul generează propria secvență pseudoaleatoare de numere si în care fiecare modul emite următoarea valoare în secvența sa » i pseudo-aleatoare, ca răspuns la o cerere de ieșire; și logică de selecție pentru a crea o secvență de valori de ieșire O prin selectarea repetată a unuia din multitudinea de module în conformitate cu o funcție de selectare aleatoare și prin transmiterea unei cereri de ieșire la modulul selectat, în care secvența de valori O creată de ieșirea modulelor selectate aleator cuprinde o secvență uniformă, amestecate la întâmplare.

13. Sistem, conform revendicării 12, caracterizat prin aceea că funcția de selectare aleatoare este o funcție ponderată de selectare aleatoare și prin aceea că fiecare modul

C\‘ 2 Ο Η - - Ο 0 2 fl 3 1 β -04- 2014 are atribuită propria sa pondere.

14. Sistem, conform revendicării 13, caracterizat prin aceea că ponderea fiecărui modul se calculează în funcție de numărul N de valori pseudoaleatoare care nu au ieșit încă idin valorile L posibile în secvența S produsă de acel modul.

15. Sistem, conform revendicării 12, caracterizat prin aceea că pentru fiecare modul, secvența pseudo-aleatoare pornește de la o valoare inițială care V este selectată prin programare.

16. Sistem, conform revendicării 15, caracterizat prin aceea că pentru fiecare modul, se modifică valoarea V, după ce toate valorile în secvența S au fost ieșit prin acel modul.

17. Sistem, conform revendicării 16, caracterizat prin aceea că valoarea V se modifică în conformitate cu o a doua secvență pseudoaleatoare.

18. Sistem, conform revendicării 12, caracterizat prin aceea că pentru fiecare modul, valoarea care este ieșirea din acea secvență pseudo-aleatoare este modificată de o funcție M de modificare pentru care setul este inclus înainte în acel modul.

19. Sistem, conform revendicării 18, caracterizat prin aceea că funcția de modificare exclusiv SAU iese din secvența pseudo-aleatoare cu o valoare M de modificare pentru a produce valoarea care este transmisă de către acel modul.

20. Sistem conform, revendicării 19, caracterizat prin aceea că pentru fiecare modul, valoarea M se modifică după ce toate valorile din secvența S au fost generate de către acel modul.

21. Sistem pentru efectuarea testelor de depreciere a unui dispozitiv de rețea de pachete de date care cuprinde:

un modul de amestecare pentru amestecarea aleatoare a unui set de numere pentru a crea o secvență O de amestecare, în care modulul de amestecare include mai multe module care generează fiecare propria sa secvență pseudo-aleatoare de numere și care produce următoarea valoare în secvența sa pseudo-aleatoare ca răspuns la ¢(-2 0 14-- 0 0 2 8 3 1 Ο *04- 2014 recepționarea unei cereri de ieșire, în care fiecare modulul de amestecare include logică de selecție pentru crearea secvenței O de amestecare prin selectarea repetată la întâmplare a unuia din multiplele module și prin transmiterea unei cereri de ieșire la modulul selectat, în care secvența O de amestecare creată de ieșirea modulelor selectate aleator conține o secvență uniformă, amestecată la întâmplare;

un modul de reordonare pachete de date pentru fragmentarea unui prim pachet de rețea în interiorul unei multitudini de fragmente secvențial comandate, care amestecă ordinea fragmentelor conform cu secvența O de amestecare, și care asamblează fragmentele amestecate în interiorul unui al doilea pachet de rețea; și un modul de ieșire pentru transmiterea celui de-al doilea pachet de rețea către un dispozitiv de testat.

22. Suport non-tranzitoriu care poate fi citit de calculator care are stocate instrucțiuni executabile de calculator care atunci când sunt executate de către procesorul unui calculator comandă acestuia să efectueze pașii care constau în:

furnizarea, folosind hardware pentru generarea de secvențe pseudo-aleatoare, a unei multitudini de seturi de numere, în care fiecare set cuprinde o secvență pseudoaleatoare, în care fiecare set reprezintă un subset de toate valorile posibile ale unei secvențe O amestecată la întâmplare, și în care toate seturile combinate reprezintă toate valorile secvenței O; si producerea secvenței O prin selectarea repetată a următoarei valori a unui set aleator selectat ca următoarea valoare în secvența O, până când au fost utilizate toate valorile de la toate seturile.