謝昊飛 李艷麗 韋 鵬

（重慶郵電大學(xué)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)化控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó) 重慶 400065）

0 引言

工業(yè)無(wú)線技術(shù)是一種適用于工廠環(huán)境下的無(wú)線通信技術(shù)，具有低功耗、高可靠性、強(qiáng)實(shí)時(shí)性等諸多優(yōu)勢(shì)。作為工業(yè)無(wú)線通信協(xié)議之一的WIA-PA(wireless networks for industrial automation-process automation)標(biāo)準(zhǔn)具有時(shí)間同步、自適應(yīng)跳頻、確定性調(diào)度等技術(shù)特點(diǎn)。

隨著WIA-PA協(xié)議的不斷的完善與發(fā)展，對(duì)于該協(xié)議一致性測(cè)試方法的研究對(duì)于規(guī)范協(xié)議開(kāi)發(fā)、推動(dòng)WIA-PA產(chǎn)業(yè)化進(jìn)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(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程獲取。

1 協(xié)議一致性測(cè)試

一致性測(cè)試是一種黑盒測(cè)試，只對(duì)協(xié)議實(shí)現(xiàn)的外部行為進(jìn)行控制觀察，檢查協(xié)議實(shí)現(xiàn)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的一致性程度，大部分的協(xié)議一致性測(cè)試活動(dòng)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(cè)試需求來(lái)確定測(cè)試目的，得出協(xié)議實(shí)現(xiàn)一致性聲明PICS和測(cè)試協(xié)議實(shí)現(xiàn)附加信息PIXIT文件，生成抽象測(cè)試集ATS；

1.2 根據(jù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，檢查PICS/PIXIT文件進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試。

1.3 結(jié)合PICS/PIXIT文件和ATS，生成可執(zhí)行測(cè)試集ETS，然后執(zhí)行ETS，對(duì)SUT動(dòng)態(tài)測(cè)試。

1.4 對(duì)測(cè)試執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行分析和判決，生成測(cè)試報(bào)告。

圖1 一致性測(cè)試的執(zhí)行流程圖

2 WIA-PA一致性測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(yīng)用十分廣泛。本文中所述的基于web的WIA-PA協(xié)議一致性測(cè)試系統(tǒng)，如圖2所示。系統(tǒng)主要分為上層測(cè)試服務(wù)器部分和下層WIA-PA測(cè)試網(wǎng)絡(luò)部分。

2.1 上層測(cè)試服務(wù)器部分

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

web界面是測(cè)試平臺(tái)的控制界面和顯示窗口，涉及功能眾多，為用戶(hù)提供測(cè)試?yán)芾?、監(jiān)測(cè)控制、配置與調(diào)試、報(bào)告查看及日志查看等功能。

測(cè)試與分析模塊是測(cè)試服務(wù)器的核心部分，通過(guò)對(duì)協(xié)議一致性測(cè)試與分析對(duì)測(cè)試結(jié)果、網(wǎng)絡(luò)性能等提供分析及判決信息。

系統(tǒng)管理模塊的設(shè)計(jì)主要基于以下三點(diǎn)考慮：在測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)、協(xié)議測(cè)試?yán)_(kāi)發(fā)等新功能開(kāi)發(fā)，基于數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、更新、查詢(xún)等測(cè)試平臺(tái)上其它所需的功能，以及系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

圖2 WIA-PA一致性測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 下層測(cè)試網(wǎng)絡(luò)部分

該部分由測(cè)試儀、輔助測(cè)試設(shè)備以及被測(cè)設(shè)備組成。

測(cè)試儀，一致性活動(dòng)實(shí)際執(zhí)行者和管理者，與服務(wù)器共同工作提供遠(yuǎn)程web訪問(wèn)服務(wù)。它收到測(cè)試服務(wù)器下發(fā)的參數(shù)配置和測(cè)試命令后，根據(jù)測(cè)試需求協(xié)調(diào)輔助測(cè)試設(shè)備，開(kāi)展對(duì)被測(cè)設(shè)備的一致性測(cè)試活動(dòng)。

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

被測(cè)設(shè)備DUT，它是由上測(cè)試器（Upper Tester，UT）和被測(cè)實(shí)現(xiàn)IUT構(gòu)成，UT是在執(zhí)行測(cè)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(cè)試方法

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

測(cè)試人員在遠(yuǎn)端通過(guò)測(cè)試服務(wù)器輸入的測(cè)試需求結(jié)合抽象測(cè)試集生成測(cè)試指令，該測(cè)試指令符合有線網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議。測(cè)試儀將測(cè)試指令轉(zhuǎn)換為符合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的指令，并傳遞至被測(cè)設(shè)備和輔助測(cè)試設(shè)備上運(yùn)行，被測(cè)設(shè)備在虛擬輔助測(cè)試設(shè)備的幫助下執(zhí)行測(cè)試指令，并結(jié)合測(cè)試響應(yīng)信息生成測(cè)試報(bào)告。為了可以通過(guò)瀏覽器在線查看測(cè)試報(bào)告，可以將測(cè)試報(bào)告轉(zhuǎn)換為HTML文件直接在線瀏覽。

測(cè)試服務(wù)器主要通過(guò)測(cè)試儀的UI（上控制接口）與測(cè)試儀交互，監(jiān)控測(cè)試儀的測(cè)試執(zhí)行過(guò)程。

4 WIA-PA一致性測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)

4.1 測(cè)試拓?fù)湓O(shè)計(jì)

根據(jù)上文所述的測(cè)試方案和測(cè)試方法，設(shè)計(jì)了WIA-PA的一致性測(cè)試拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該測(cè)試拓?fù)鋱D可以進(jìn)行相關(guān)軟件（測(cè)試?yán)┘?、測(cè)試過(guò)程管理、測(cè)試結(jié)果分析。如圖3所示。

圖3 WIA-PA協(xié)議一致性測(cè)試拓?fù)鋱D

4.2 測(cè)試平臺(tái)搭建

WIA-PA協(xié)議一致性測(cè)試通過(guò)構(gòu)建一個(gè)真實(shí)的WIA-PA測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，把被測(cè)設(shè)備加入到該網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)運(yùn)行相關(guān)測(cè)試?yán)?，?lái)驗(yàn)證被測(cè)設(shè)備的協(xié)議實(shí)現(xiàn)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的一致性程度。按照WIA-PA標(biāo)準(zhǔn)所支持的星型或網(wǎng)狀結(jié)合的兩層網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，WIA-PA協(xié)議一致性測(cè)試物理平臺(tái)搭建如圖4所示。該平臺(tái)的物理設(shè)備包括：測(cè)試服務(wù)器、測(cè)試器、標(biāo)準(zhǔn)路由設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)終端設(shè)備，以及在測(cè)試時(shí)加入到網(wǎng)絡(luò)的被測(cè)路由設(shè)備和被測(cè)終端設(shè)備。

圖4 WIA-PA協(xié)議一致性測(cè)試系統(tǒng)物理平臺(tái)

圖5所示為測(cè)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(cè)試案例、測(cè)試報(bào)告信息欄和測(cè)試數(shù)據(jù)收發(fā)情況欄。

圖5 WIA-PA協(xié)議一致性測(cè)試界面截圖

DUT信息欄顯示了被測(cè)設(shè)備類(lèi)型和設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址；測(cè)試案例信息欄顯示了數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的相關(guān)測(cè)試案例，測(cè)試時(shí)可以手動(dòng)選擇測(cè)試?yán)M(jìn)行測(cè)試；測(cè)試報(bào)告信息欄動(dòng)態(tài)顯示了測(cè)試中的每個(gè)案例的名稱(chēng)、所屬測(cè)試組、測(cè)試時(shí)間和測(cè)試結(jié)果等信息。測(cè)試報(bào)告信息欄中顯示的測(cè)試結(jié)果會(huì)隨著測(cè)試數(shù)據(jù)接收情況來(lái)判斷；測(cè)試數(shù)據(jù)收發(fā)情況欄動(dòng)態(tài)顯示收發(fā)數(shù)據(jù)情況。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，基于Web的應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前和未來(lái)的軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和實(shí)施的主流。本文提出了針對(duì)工業(yè)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)的協(xié)議測(cè)試方法，通過(guò)該方法，測(cè)試人員在遠(yuǎn)端通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)即可完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試，并通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)瀏覽測(cè)試結(jié)果。

[1]彭瑜.工業(yè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)WIA-PA的特點(diǎn)分析和應(yīng)用展望[J].自動(dòng)化儀表，2010，31(1)：1-4.

[2]ISO/IEC 9646-1 Information technology－Open systems Interconnection－Conformance testing methodology and framework－Part 1:General concepts，1994[J].

[3]毛穎.測(cè)試用例自動(dòng)生成系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2007.

[4]工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WIA規(guī)范.第1部分：用于過(guò)程自動(dòng)化的WIA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信規(guī)范[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2010.

[5]王曉偉.WIA-PA協(xié)議一致性測(cè)試方法的研究與實(shí)現(xiàn)[D].重慶：重慶郵電大學(xué)，2011.