張濤 陳麗芬 趙鵬 李禹翔

（1.中輕合盛科技有限公司,安徽滁州 239000；2.中國(guó)家用電器研究院，北京 100037）

T/CNLIC 0016-2021《智能家居產(chǎn)品通信可靠性測(cè)試評(píng)價(jià)》是中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)于2021 年2 月9 日發(fā)布并實(shí)施的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)提出了智能家居產(chǎn)品通信可靠性測(cè)試評(píng)價(jià)方法，量化評(píng)估復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對(duì)產(chǎn)品通信過(guò)程的影響，揭示了影響智能產(chǎn)品通信性能的可能因素。

本文將依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)仿真測(cè)試場(chǎng)景的要求，研究建立多維度的參數(shù)可調(diào)的家庭網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)，包括帶寬限制、通信時(shí)延、丟包、誤碼、亂序、重復(fù)幀、背景流量等仿真網(wǎng)絡(luò)，為智能產(chǎn)品測(cè)試提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)背景環(huán)境，并開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能家居產(chǎn)品通信可靠性測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能產(chǎn)品在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下功能一致性和通信可靠性的測(cè)試和量化評(píng)價(jià)，并完成相應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證及應(yīng)用示范。

1 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求[1]，網(wǎng)絡(luò)仿真場(chǎng)景需要的測(cè)試能力包括帶寬、背景流量、時(shí)延、丟包、誤碼率、亂序、重復(fù)幀共7 項(xiàng)參數(shù)，其中每項(xiàng)參數(shù)的技術(shù)規(guī)格如表1 所示。

表1 網(wǎng)絡(luò)仿真測(cè)試場(chǎng)景技術(shù)參數(shù)要求

為滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的測(cè)試能力，建立如圖1 所示的家庭網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)拓?fù)?。如圖1 所示，國(guó)內(nèi)外帶寬專線入戶之后，經(jīng)過(guò)第一級(jí)路由將網(wǎng)絡(luò)分割為測(cè)試網(wǎng)絡(luò)和辦公網(wǎng)絡(luò)2 部分，其中辦公網(wǎng)絡(luò)用于日常工作需要，測(cè)試網(wǎng)絡(luò)分配給網(wǎng)絡(luò)仿真場(chǎng)景專用。

圖1 家庭網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)拓?fù)鋱D

在測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中，帶寬專線首先進(jìn)入的是能夠調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的專用設(shè)備“網(wǎng)絡(luò)仿真儀”，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)仿真儀修正之后的符合標(biāo)準(zhǔn)要求的網(wǎng)絡(luò)再分發(fā)給各交換機(jī)，待測(cè)樣機(jī)可通過(guò)無(wú)線或者有線的方式接入測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。

測(cè)試過(guò)程中，為保證經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷儀之后的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，在測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中加入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；為排除網(wǎng)絡(luò)環(huán)境波動(dòng)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)及結(jié)果造成的干擾，測(cè)試過(guò)程中同時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)（ms）上下行傳輸速率（Kb/s）參數(shù)。

2 測(cè)試系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)

測(cè)試系統(tǒng)主要由測(cè)試終端、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)器、廠商服務(wù)平臺(tái)以及待測(cè)樣機(jī)構(gòu)成，如圖2 所示，測(cè)試終端上裝有測(cè)試軟件，測(cè)試終端向廠商服務(wù)平臺(tái)發(fā)送家電功能命令，廠商平臺(tái)接收指令并解析后，將對(duì)應(yīng)控制信息發(fā)送給指定的待測(cè)樣機(jī)，樣機(jī)動(dòng)作后將執(zhí)行狀態(tài)返回給廠商服務(wù)平臺(tái)，廠商平臺(tái)解析后將對(duì)應(yīng)信息返回給測(cè)試終端，測(cè)試終端軟件分析判斷本條控制指令發(fā)送狀態(tài)是否成功。

圖2 測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2.1 硬件結(jié)構(gòu)搭建

測(cè)試系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)構(gòu)成有待測(cè)家電、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)服務(wù)器、應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器以及數(shù)據(jù)備份服務(wù)器。

企業(yè)云服務(wù)平臺(tái)可以為待測(cè)家電提供云服務(wù)連接，為智能家電的遠(yuǎn)程控制提供技術(shù)支撐；網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)服務(wù)器上運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)測(cè)試系統(tǒng)，并存儲(chǔ)試驗(yàn)過(guò)程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)范圍的確定提供參考依據(jù)；應(yīng)用服務(wù)器上運(yùn)行通信可靠性測(cè)試系統(tǒng)，是智能家居通信可靠性測(cè)試的核心軟件，承擔(dān)著分析平臺(tái)的職能：一方面測(cè)試系統(tǒng)與云平臺(tái)交互，發(fā)送控制指令至待測(cè)樣機(jī)、獲取待測(cè)樣機(jī)的返回狀態(tài)，另一方面統(tǒng)計(jì)并分析返回?cái)?shù)據(jù)的狀態(tài)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算樣機(jī)的通信成功率并且自動(dòng)生產(chǎn)測(cè)試報(bào)告。

對(duì)待測(cè)樣機(jī)而言，它的通信模塊既可采用無(wú)線通信方式也可采用有線通信方式，即待測(cè)樣機(jī)的入網(wǎng)方式既可以是有線方式也可以是無(wú)線方式。

2.2 軟件結(jié)構(gòu)搭建

軟件部分內(nèi)容包括兩個(gè)部分，分別是測(cè)試終端搭載的測(cè)試軟件、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)功能的監(jiān)測(cè)軟件。

2.2.1 測(cè)試軟件

運(yùn)行于測(cè)試終端的測(cè)試軟件的功能包括測(cè)試系統(tǒng)設(shè)置、測(cè)試管理、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)幫助等，功能框圖如圖3 所示。軟件工作流程圖如圖4 所示。

圖3 測(cè)試軟件功能框圖

圖4 測(cè)試軟件流程圖

2.2.2 監(jiān)測(cè)軟件

監(jiān)測(cè)軟件在測(cè)試過(guò)程中，監(jiān)測(cè)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行參數(shù)。

監(jiān)測(cè)軟件可同時(shí)測(cè)試6 個(gè)工位數(shù)據(jù)，測(cè)試中監(jiān)測(cè)軟件會(huì)同時(shí)測(cè)試當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)與所填寫(xiě)的目標(biāo)IP 地址間的連接情況，包括網(wǎng)絡(luò)通信延遲、網(wǎng)絡(luò)通信丟包等參數(shù)情況，用于評(píng)估測(cè)試過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，為測(cè)試數(shù)據(jù)的選取提供依據(jù)，為測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性提供支撐。測(cè)試結(jié)果會(huì)以曲線形式以及數(shù)據(jù)形式同時(shí)展示并保存，防止突然掉電情況下的測(cè)試數(shù)據(jù)丟失。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

使用建立的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)7 款產(chǎn)品進(jìn)行了基于網(wǎng)絡(luò)仿真測(cè)試場(chǎng)景的通信可靠性測(cè)試驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如表2 所示。

表2 網(wǎng)絡(luò)仿真測(cè)試單項(xiàng)通信成功率統(tǒng)計(jì)

結(jié)果表明，所建立的測(cè)試系統(tǒng)可以滿足T/CNLI C0016-2021《智能家居產(chǎn)品通信可靠性測(cè)試評(píng)價(jià)》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于基于網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境的智能家電產(chǎn)品通信可靠性測(cè)試的能力要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文首先介紹了中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)于2021 年2 月9 日發(fā)布并實(shí)施的T/CNLIC 0016-2021《智能家居產(chǎn)品通信可靠性測(cè)試評(píng)價(jià)》中網(wǎng)絡(luò)仿真測(cè)試場(chǎng)景的技術(shù)要求，詳述了所建立的家庭網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境的軟硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)架構(gòu)、研發(fā)方案、使用流程以及實(shí)現(xiàn)效果，最后使用不同廠家不同類(lèi)型的多款家電驗(yàn)證了所開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的實(shí)用性，測(cè)試結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的方案能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)所要求技術(shù)指標(biāo)。