謝昊飛 李艷麗 韋 鵬

（重慶郵電大學工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡化控制教育部重點實驗室 中國 重慶 400065）

0 引言

工業(yè)無線技術(shù)是一種適用于工廠環(huán)境下的無線通信技術(shù)，具有低功耗、高可靠性、強實時性等諸多優(yōu)勢。作為工業(yè)無線通信協(xié)議之一的WIA-PA(wireless networks for industrial automation-process automation)標準具有時間同步、自適應跳頻、確定性調(diào)度等技術(shù)特點。

隨著WIA-PA協(xié)議的不斷的完善與發(fā)展，對于該協(xié)議一致性測試方法的研究對于規(guī)范協(xié)議開發(fā)、推動WIA-PA產(chǎn)業(yè)化進程具有十分重要意義。本文提出了一種基于WIA-PA的一致性測試系統(tǒng)及測試方法，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備實時數(shù)據(jù)的遠程獲取。

1 協(xié)議一致性測試

一致性測試是一種黑盒測試，只對協(xié)議實現(xiàn)的外部行為進行控制觀察，檢查協(xié)議實現(xiàn)與協(xié)議標準的一致性程度，大部分的協(xié)議一致性測試活動的執(zhí)行流程如圖1所示，其大致步驟如下：

1.1 根據(jù)協(xié)議規(guī)范和測試需求來確定測試目的，得出協(xié)議實現(xiàn)一致性聲明PICS和測試協(xié)議實現(xiàn)附加信息PIXIT文件，生成抽象測試集ATS；

1.2 根據(jù)協(xié)議標準，檢查PICS/PIXIT文件進行靜態(tài)測試。

1.3 結(jié)合PICS/PIXIT文件和ATS，生成可執(zhí)行測試集ETS，然后執(zhí)行ETS，對SUT動態(tài)測試。

1.4 對測試執(zhí)行結(jié)果進行分析和判決，生成測試報告。

圖1 一致性測試的執(zhí)行流程圖

2 WIA-PA一致性測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于TCP/IP通信協(xié)議的Web技術(shù)在智能小區(qū)、工業(yè)生產(chǎn)等諸領(lǐng)域中的應用十分廣泛。本文中所述的基于web的WIA-PA協(xié)議一致性測試系統(tǒng)，如圖2所示。系統(tǒng)主要分為上層測試服務器部分和下層WIA-PA測試網(wǎng)絡部分。

2.1 上層測試服務器部分

測試服務器主要提供了任務管理、信息存儲、測試日志記錄、測試報告顯示、web訪問等所需的信息，是整個測試的管理中心，其主要包括三部分：web界面、測試與分析和系統(tǒng)管理模塊。

web界面是測試平臺的控制界面和顯示窗口，涉及功能眾多，為用戶提供測試例管理、監(jiān)測控制、配置與調(diào)試、報告查看及日志查看等功能。

測試與分析模塊是測試服務器的核心部分，通過對協(xié)議一致性測試與分析對測試結(jié)果、網(wǎng)絡性能等提供分析及判決信息。

系統(tǒng)管理模塊的設計主要基于以下三點考慮：在測試平臺上進行驅(qū)動開發(fā)、協(xié)議測試例開發(fā)等新功能開發(fā)，基于數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上提供數(shù)據(jù)存儲、更新、查詢等測試平臺上其它所需的功能，以及系統(tǒng)的可擴展性。

圖2 WIA-PA一致性測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 下層測試網(wǎng)絡部分

該部分由測試儀、輔助測試設備以及被測設備組成。

測試儀，一致性活動實際執(zhí)行者和管理者，與服務器共同工作提供遠程web訪問服務。它收到測試服務器下發(fā)的參數(shù)配置和測試命令后，根據(jù)測試需求協(xié)調(diào)輔助測試設備，開展對被測設備的一致性測試活動。

輔助測試設備，起輔助測試的作用，配合被測設備完成測試儀發(fā)送的測試指令，并將測試結(jié)果返回測試儀。

被測設備DUT，它是由上測試器（Upper Tester，UT）和被測實現(xiàn)IUT構(gòu)成，UT是在執(zhí)行測試前植入到IUT中的一段程序，用于控制和觀察IUT的行為。

3 WIA-PA一致性測試方法

為了提高測試的準確性，降低對測試人員的技術(shù)要求，本文提出了新的測試方法。

測試人員在遠端通過測試服務器輸入的測試需求結(jié)合抽象測試集生成測試指令，該測試指令符合有線網(wǎng)絡的通信協(xié)議。測試儀將測試指令轉(zhuǎn)換為符合無線網(wǎng)絡協(xié)議的指令，并傳遞至被測設備和輔助測試設備上運行，被測設備在虛擬輔助測試設備的幫助下執(zhí)行測試指令，并結(jié)合測試響應信息生成測試報告。為了可以通過瀏覽器在線查看測試報告，可以將測試報告轉(zhuǎn)換為HTML文件直接在線瀏覽。

測試服務器主要通過測試儀的UI（上控制接口）與測試儀交互，監(jiān)控測試儀的測試執(zhí)行過程。

4 WIA-PA一致性測試平臺的設計

4.1 測試拓撲設計

根據(jù)上文所述的測試方案和測試方法，設計了WIA-PA的一致性測試拓撲結(jié)構(gòu)，該測試拓撲圖可以進行相關(guān)軟件（測試例）集成、測試過程管理、測試結(jié)果分析。如圖3所示。

圖3 WIA-PA協(xié)議一致性測試拓撲圖

4.2 測試平臺搭建

WIA-PA協(xié)議一致性測試通過構(gòu)建一個真實的WIA-PA測試網(wǎng)絡，把被測設備加入到該網(wǎng)絡中，通過運行相關(guān)測試例，來驗證被測設備的協(xié)議實現(xiàn)與協(xié)議標準的一致性程度。按照WIA-PA標準所支持的星型或網(wǎng)狀結(jié)合的兩層網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，WIA-PA協(xié)議一致性測試物理平臺搭建如圖4所示。該平臺的物理設備包括：測試服務器、測試器、標準路由設備、標準終端設備，以及在測試時加入到網(wǎng)絡的被測路由設備和被測終端設備。

圖4 WIA-PA協(xié)議一致性測試系統(tǒng)物理平臺

圖5所示為測試系統(tǒng)web界面截圖，主要分為四大部分：DUT（Device Under Test）信息欄、測試案例、測試報告信息欄和測試數(shù)據(jù)收發(fā)情況欄。

圖5 WIA-PA協(xié)議一致性測試界面截圖

DUT信息欄顯示了被測設備類型和設備網(wǎng)絡地址；測試案例信息欄顯示了數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層和應用層的相關(guān)測試案例，測試時可以手動選擇測試例進行測試；測試報告信息欄動態(tài)顯示了測試中的每個案例的名稱、所屬測試組、測試時間和測試結(jié)果等信息。測試報告信息欄中顯示的測試結(jié)果會隨著測試數(shù)據(jù)接收情況來判斷；測試數(shù)據(jù)收發(fā)情況欄動態(tài)顯示收發(fā)數(shù)據(jù)情況。

5 結(jié)束語

隨著網(wǎng)絡的普及，基于Web的應用系統(tǒng)已經(jīng)成為當前和未來的軟件系統(tǒng)開發(fā)和實施的主流。本文提出了針對工業(yè)無線現(xiàn)場的協(xié)議測試方法，通過該方法，測試人員在遠端通過有線網(wǎng)絡即可完成無線網(wǎng)絡的測試，并通過有線網(wǎng)絡瀏覽測試結(jié)果。

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