基于Web的WIA-PA協議一致性測試方法

謝昊飛 李艷麗 韋 鵬

（重慶郵電大學工業物聯網與網絡化控制教育部重點實驗室 中國 重慶 400065）

0 引言

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

隨著WIA-PA協議的不斷的完善與發展，對于該協議一致性測試方法的研究對于規范協議開發、推動WIA-PA產業化進程具有十分重要意義。本文提出了一種基于WIA-PA的一致性測試系統及測試方法，實現對現場設備實時數據的遠程獲取。

1 協議一致性測試

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

1.1 根據協議規范和測試需求來確定測試目的，得出協議實現一致性聲明PICS和測試協議實現附加信息PIXIT文件，生成抽象測試集ATS；

1.2 根據協議標準，檢查PICS/PIXIT文件進行靜態測試。

1.3 結合PICS/PIXIT文件和ATS，生成可執行測試集ETS，然后執行ETS，對SUT動態測試。

1.4 對測試執行結果進行分析和判決，生成測試報告。

圖1 一致性測試的執行流程圖

2 WIA-PA一致性測試系統結構設計

隨著互聯網技術的發展，基于TCP/IP通信協議的Web技術在智能小區、工業生產等諸領域中的應用十分廣泛。本文中所述的基于web的WIA-PA協議一致性測試系統，如圖2所示。系統主要分為上層測試服務器部分和下層WIA-PA測試網絡部分。

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、監測控制、配置與調試、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，通過對協議一致性測試與分析對測試結果、網絡性能等提供分析及判決信息。

系統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動開發、協議測試例開發等新功能開發，基于數據庫的基礎上提供數據存儲、更新、查詢等測試平臺上其它所需的功能，以及系統的可擴展性。

圖2 WIA-PA一致性測試系統結構

2.2 下層測試網絡部分

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的參數配置和測試命令后，根據測試需求協調輔助測試設備，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送的測試指令，并將測試結果返回測試儀。

被測設備DUT，它是由上測試器（Upper Tester，UT）和被測實現IUT構成，UT是在執行測試前植入到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合抽象測試集生成測試指令，該測試指令符合有線網絡的通信協議。測試儀將測試指令轉換為符合無線網絡協議的指令，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行測試指令，并結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，監控測試儀的測試執行過程。

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構，該測試拓撲圖可以進行相關軟件（測試例）集成、測試過程管理、測試結果分析。如圖3所示。

圖3 WIA-PA協議一致性測試拓撲圖

4.2 測試平臺搭建

WIA-PA協議一致性測試通過構建一個真實的WIA-PA測試網絡，把被測設備加入到該網絡中，通過運行相關測試例，來驗證被測設備的協議實現與協議標準的一致性程度。按照WIA-PA標準所支持的星型或網狀結合的兩層網拓撲結構，WIA-PA協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絡的被測路由設備和被測終端設備。

圖4 WIA-PA協議一致性測試系統物理平臺

圖5所示為測試系統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據收發情況欄。

圖5 WIA-PA協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絡地址；測試案例信息欄顯示了數據鏈路層、網絡層和應用層的相關測試案例，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、測試時間和測試結果等信息。測試報告信息欄中顯示的測試結果會隨著測試數據接收情況來判斷；測試數據收發情況欄動態顯示收發數據情況。

5 結束語

隨著網絡的普及，基于Web的應用系統已經成為當前和未來的軟件系統開發和實施的主流。本文提出了針對工業無線現場的協議測試方法，通過該方法，測試人員在遠端通過有線網絡即可完成無線網絡的測試，并通過有線網絡瀏覽測試結果。

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