基于場景的應答器報文結構測試方案設計

鄭娟

軟件測試是保證軟件質量的重要手段，是軟件生命周期中至關重要的環節，其中，軟件測試用例的設計是整個測試工作的重點和難點。場景法作為一種黑盒測試方法，提供了一種基于使用的測試設計思路，能夠提高測試質量和效率。本文以應答器報文結構作為載體，建立思維導圖，構建場景模式，闡述不同的應答器報文結構測試方案。

一、場景化測試設計在城市軌道交通行業應用的必要性

隨著時間推移，一切都在發生變化，城市軌道交通信號系統的軟件測試方法和過程也發生了深刻的變化。測試用例是軟件測試生命周期中非常重要的一部分，傳統測試用例，一般是根據需求的一些功能進行羅列，測試步驟之間關聯性弱，且和現場運營場景大相徑庭，測試能夠發現的軟件問題一般屬于功能性的表面缺陷，若想發現更有價值的軟件問題，需要引入場景化測試思想，本文以應答器報文結構為載體，剖析場景化測試方案的設計思路。

二、列車與信標的關系介紹

地鐵列車精確定位是列車運行控制系統的一項關鍵技術，準確、及時、可靠的獲取列車位置信息，是地鐵安全、有效運行的保障。當區域控制器故障時，列車便降級為后備模式，這時，列車的安全運行主要是由移動授權來保證。故，列車定位和移動授權的計算是地鐵安全運行非常重要的環節，這兩個環節均離不開最基本的信號組成部分——信標（Beacon）。工程設計中，會部署有許多LEU設備，聯鎖會將信號機和道岔信息送給LEU設備，一個LEU最多連接4個信標，地鐵線路上會間隔部署許多信標設備，當列車讀到信標的時候，會產生應答器報文，應答器報文中攜帶了許多重要信息，列車據此實現自我定位和計算移動授權。

三、應答器報文的組成結構

應答器即信標，包括兩種類型：有源信標和無源信標。有源信標又包括重開信標（Reopening BMB），預告信標（Approaching BMB）。如圖1所示，利用思維導圖工具，對應答器報文結構進行梳理。有源信標和無源信標均用于列車定位，其中，有源信標還可以用于攜帶后備下的MA信息。有源信標和無源信標有共同的組成結構：（1）幀標識，占位50 bit；（2）用戶信息，占位772 bit；（3）幀結束，占位8 bit。有源信標的用戶信息包含：信號機、信標到MA終點距離、道岔信息等，故此部分是測試設計和測試檢查的重點內容。

四、場景化測試設計方案

（一）信號機信息

假設Q_SIGNAL_ASPECT中的19個比特用XXA BCDE FGHI JKLM NPQR表示，每個字母表示一個比特位，下文介紹幾種特殊場景：

1.紅燈報文

如圖2所示，重開信標B1前方關聯的信號機是S1，S1為紅燈狀態。那么，當列車讀到重開信標B1時，可以看到應答器報文中的Q_SIGNAL_ASPECT= b000 0000 0000 0000 0001且Q_SIGNAL_ASPECT_PRE= b000 0000 0000 0000 0000。

2.保護區段建立

保護區段即Overlap，Overlap建立的運營場景如圖3所示，重開信標B1前方信號機S1為綠燈開放狀態，且前方進路已建立，圖3示Overlap亦觸發。那么，當列車讀到重開信標B1時，可以看到應答器報文中的Q_SIGNAL_ ASPECT.R= 1且Q_SIGNAL_ASPECT_PRE= b000 0000 0000 0000 0000。

3.進路內存在匯聚道岔&分散道岔

若進路范圍內既存在分散道岔P1（定位），又存在匯聚道岔P2（定位），那么，當列車讀到重開信標B1時，可以看到應答器報文中的Q_SIGNAL_ASPECT.Q=1且Q_ SIGNAL_ASPECT_PRE= b000 0000 0000 0000 0000，如圖4所示。

若進路范圍內既存在分散道岔P1（反位），又存在匯聚道岔P3（反位），那么，當列車讀到重開信標B1時，可以看到應答器報文中的Q_SIGNAL_ASPECT.Q=0且Q_ SIGNAL_ASPECT_PRE= b000 0000 0000 0000 0000，如圖5所示。

（二）道岔信息

1.進路范圍內多個定位道岔

如圖6所示，進路范圍內存在四個道岔，分散道岔P1&P3，匯聚道岔P2&P4，且四個道岔均位于定位狀態，那么，當列車讀到重開信標B1時，可以看到應答器報文中道岔數據是4，且道岔的ID和狀態按MA方向順序排列。即：

N_SWITCH=4；NID_SWITCH1： value=ID_P1；S_ SWITCH1_STAT： value=b10；NID_SWITCH2： value=ID_ P2；S_SWITCH2_STAT： value=b10；NID_SWITCH3： value=ID_P3；S_SWITCH3_STAT： value=b10；NID_ SWITCH4： value=ID_P4；S_SWITCH4_STAT： value=b10。

2.進路范圍內多個反位道岔

如圖7所示，進路范圍內存在兩個道岔，分散道岔P1（反位），匯聚道岔P3（反位），那么，當列車讀到重開信標B1時，可以看到應答器報文中道岔數據是2，且道岔的ID和狀態按MA方向順序排列，即：N_SWITCH=2；NID_ SWITCH1： value=ID_P1；S_SWITCH1_STAT： value=b01；NID_SWITCH2： value=ID_P3；S_SWITCH2_STAT： value=b01。

（三）有源應答器默認報文

運營過程中，可能會出現，LEU和Beacon、聯鎖通信斷開的情況，當列車讀到屬于該LEU設備的信標時，相應會讀到有源應答器默認報文，應答器默認報文中的M_ MCOUNT=b11111100；

N_SWITCH=b0000；Q_SIGNAL_ ASPECT=b000 0000 0000 0000 0001；Q_ SIGNAL_ASPECT_PRE=b000 0000 0000 0000 0000；D_DIS=0；D_DIS_ OVERLAP=0；C_LEU_BALISE=1。

五、總結

本文研究了應答器報文結構的場景化測試方法，著重介紹了場景化測試設計在應答器報文結構測試中的應用。使用思維導圖工具，先對被測對象進行結構建模，然后結合地鐵運營場景，針對每個導圖分支進行運營場景的圖形化分析，并設計相應測試用例進行場景覆蓋，提高了測試覆蓋的準確性，降低了軟件風險，能夠以更少的人力發現更有價值的軟件缺陷。

作者單位：卡斯柯信號有限公司