基于CMW500 的車聯網系統自定義場景測試

鮑振標，劉全周，唐風敏，張夢然，牛子佳

（中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司，天津 300300）

前言

伴隨物聯網技術的快速發展與技術逐步走向成熟，作為物聯網的一個分支，車聯網的發展也取得了巨大的進步。車載T-BOX 作為車聯網的一個重要部分，通過集成2G/3G/4G/ WiFi/藍牙等無線通信技術，用于和后臺系統、手機APP 終端通信，實現手機APP 對車輛信息的顯示與控制，同時使汽車也成為新一代的移動終端。T-BOX 作為一個信息處理模塊，主要為用戶提供安全服務，為車內模塊提供無線通信服務，為用戶和TSP 提供數據服務。為保障T-BOX 功能的正常運轉，對其進行功能測試就尤為重要[1]。T-BOX 不能正常工作的原因有很多，包括T-BOX 軟硬件故障，移動網絡信號質量差，信號傳輸錯誤，后臺系統處理能力限制，手機APP自身故障等。本測試使用CMW500 模擬基站[2]，并為T-BOX分配真實IP，使T-BOX 可以在自定義小區及信道環境下連接到網絡，既可以設置良好的小區信號強度，也可以設置較差的信號強度，還可以仿真多徑衰落[3]、多普勒頻移等城市場景，在不同的場景下進行T-BOX 功能測試，即自定義場景測試。自定義場景測試為實驗室仿真測試，相比于實車測試，減少了測試不確定性，測試覆蓋度較全，而且節省資源與時間。

1 測試環境搭建

1.1 硬件環境搭建

T-BOX 自定義場景測試環境架構圖如圖1 所示，需要一臺接入網絡的CMW500，一臺直流電源表，一個車載總線網絡仿真設備,一臺裝有SIM 卡的T-BOX，一臺裝有SIM 卡和車載控制APP 的移動終端、后臺服務器，裝有自動化測試腳本的計算機，屏蔽箱。

T-BOX 通過CMW500 連接到后臺系統與手機APP。T-BOX 將車身環境信息通過CMW500 傳輸到后臺系統和手機APP 顯示，測試其顯示結果是否正確；同時手機APP 發出控制指令，通過后臺系統與CMW500 傳輸到T-BOX，測試T-BOX 是否能夠正確的執行指令。

圖1 測試環境架構

1.2 儀表設置

1.2.1 小區配置與信令連接

在儀表上設置LTE 小區，如設置為BAND38，38000 信道，10MHz 帶寬，如圖2 所示。打開小區，T-BOX 與儀表建立信令連接并完成注冊。信令是通信設備間的交流方式，通信設備間按照既定的通信協議工作，將信息安全、可靠的傳輸到目標設備[4]。

圖2 小區設置

1.2.2 網絡IP 地址的分配

圖3 IP 地址分配

在CMW上需要配置相應的外部服務器以及DNS解析服務器，以實現接入互聯網功能。IP 分配的方式可以按照實際網絡情況選擇靜態IP 或DHCP，如圖3 所示。

1.3 車內網絡仿真

車內電控系統基于總線設備CANoe 進行模擬，通過CANoe 仿真與T-BOX 交互的節點、報文，最終實現T-BOX與整車的信息交互。車內網絡仿真環境如圖4 所示：

圖4 車內網絡仿真環境

1.4 后臺注冊

在測試之前，一般還需要將T-BOX 相關信息，如VIN、IMEI、IMSI、ICCID、車主手機號等，注冊到相應后臺系統。注冊完成后，T-BOX 才能與后臺系統正常通信，以實現遠程相關功能。

2 自定義場景介紹

自定義場景主要是指移動網絡的非衰落場景和衰落場景。通過仿真自定義場景，在實驗室環境下驗證T-BOX 在不同的場景中的功能是否穩定、可靠。

2.1 非衰落場景

非衰落場景是理想傳輸條件且無附加噪聲的信道場景。

（1）信號強度周期性變化

理想信道環境，且調整小區信號強度，范圍：-60dBm 到-110dBm，模擬小區信號從強到弱。

（2）信道周期性的變化

調整信道頻率，使T-BOX 工作在不用的頻率。

（3）LTE 周期性同頻切換

T-BOX 在附著LTE 小區之后，以特定時間為間隔，進行同頻小區切換。

（4）LTE 周期性異頻切換

T-BOX 在附著LTE 小區之后，以特定時間為間隔，進行異頻小區切換。

2.2 衰落場景

在無線通信系統中，信號從基站發射出來后，會在多個信道下進行傳輸，可能會經過地面、建筑物的反射、折射、繞射等，最后才會到達接收端。在接收端，這些帶有同樣信息的信號由于信道的不同，到達接收端的時間以及信號強度等也會相應的不同。另外，在“移動”通信系統中，終端難免會有移動速度，根據物理學中的多普勒效應，會產生多普勒頻移[5]。對此，3GPP 協議中定義了幾種不同的信道仿真模型來對多徑衰落以及多普勒效應等進行信道模型的仿真，其中有EPA、EVA 以及ETU 三種[6]：

（1）EPA5 步行，5Hz 頻移；

（2）EVA5 機動車，5Hz 頻移；

（3）EVA70 機動車，70Hz 頻移；

（4）ETU5 典型城市場景，5Hz 頻移；

（5）ETU70 典型城市場景，70Hz 頻移；

（6）ETU300 典型城市場景，300Hz 頻移。 具體設置如圖5 所示。

圖5 衰落場景設置

3 測試實施

3.1 測試規范開發

測試規范包含測試初始條件、測試時間、測試人員、測試步驟、預期結果、測試結果等。

測試規范需要涵蓋在不同的移動通信場景下，進行如下功能測試驗證：

（1）遠程診斷：遠程讀故障碼/清除故障碼；

（2）遠程監控：車輛信息查詢和遠程定位查詢；

（3）遠程控制：遠程解閉鎖、升降車窗、開關天窗、遠程啟動停止發動機、遠程開啟關閉空調、遠程開啟關閉座椅加熱、預約充電等；

（4）異常報警上傳：車輛異常時，主動上傳報警信息；

（5）新能源國標數據上傳等。

3.2 測試準備

（1）設置自定義場景，包括小區設置、IP 設置、衰落模型設置等；

（2）通過CAN 總線設備模擬整車模型；

（3）配置TSP 域名、端口，PKI 域名、端口等；

（4）線束連接、系統供電；

（4）T-BOX 開機并注冊到LTE 小區。

3.3 測試實施

測試環境搭建好后，依據測試規范，通過手機APP 進行遠程功能觸發，同時改變自定義場景類型。測試完成后，對 未通過測試項目進行記錄、分析。

手機APP 控制界面如圖6 所示：

圖6 手機APP 界面示意圖

3.4 測試結論

自定義場景仿真了車輛在停止或移動過程中能夠遇到的移動通信的基本信道場景，能夠驗證T-BOX 與TSP 平臺的基本通信功能是否正常。如果某個場景下的功能測試失敗，便可以在實驗室環境下定位分析問題，較早的發現問題、解決問題。

4 結束語

傳統的T-BOX 功能測試是基于實際運營商網絡的測試，這種情況下，我們無法得知移動網絡的狀況以及信道環境，一旦出現問題，無法準確定位，即無法得知問題原因是外界信號差還是T-BOX 本身的問題。本測試將虛擬運營商網絡和實際功能測試結合起來，將移動網絡變為可控參數，減少不可控因素，一旦出現問題能夠準確定位。同時本測試可任意設置網絡環境，仿真車輛實際使用過程中可能遇到的移動通信場景，使測試覆蓋面更廣，能夠在研發階段提前發現更多問題，有效的節省時間、節約成本。