登录
注册
传感网与承载网相结合的综合测试平台解决方案
作者：RFID世界网 收编
来源：中国联通研究院
日期：2010-08-23 10:37:35
摘要：物联网研究最早起源于军事领域，但在军用和民用领域都具有非常广阔的应用前景。物联网应用范围涵盖军事及民防安全、工业监控、环境监测与保护、精细农业、医疗监护、智能家居/建筑、仓储/物流管理、交通控制管理、消费电子、海洋空间探测等领域。
1 概述
物联网研究最早起源于军事领域，但在军用和民用领域都具有非常广阔的应用前景。物联网应用范围涵盖军事及民防安全、工业监控、环境监测与保护、精细农业、医疗监护、智能家居/建筑、仓储/物流管理、交通控制管理、消费电子、海洋空间探测等领域。
物联网络的测试技术在IT测试领域是一个全新的方向。任何软硬件产品，包括物联网相关的各种设备、承载网络或应用系统都应该具备特定的测试技术和方法，实施严格的测试以确保产品的质量。传统的测试领域主要分为软硬件产品和信息系统的测试。物联网从整体架构上来说，分为感知层、传输层和应用层。传输层的测试主要集中在网络各层之间接口的测试、传感网与承载网结合的测试以及网络整体性能的评估等，传统的网络仿真和网络监控技术已经远远不能满足物联网测试的需求。
2 综合测试平台系统框架
传感网和承载网结合的测评环境，通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量传感器节点随机地部署在检测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点检测的数据沿着其他节点逐跳进行传输，其传输过程可能经过多个节点处理，经过多跳后到达汇集节点，最后通过网关设备接入通信承载网,最终到达测试评估处理平台。用户通过测试评估处理平台,可对传感网与承载网之间的协议转换、数据处理、配置进行检测和管理。其架构如图1所示。
传感网和承载网结合的综合测试软件平台主要通过与传感网和承载网相结合的测试仪器的紧密配合，实现对传感网与承载网之间通信协议及业务应用协议的测试。该软件是实现专家数据库的基础。软件提供单元测试与集成测试两种不同模式，并提供以下测试能力。
（1）功能测试
功能测试是确保测试对象的功能正常，其中包括导航、数据输入、处理和检索等。测试时利用有效和无效的数据执行各个用例、用例流或功能，以核实在使用有效数据时得到预期的结果；在使用无效数据时显示相应的错误消息或警告消息；各业务规则都得到了正确的应用。
（2）性能测试
性能测试是对响应时间、事务处理速率和其他与时间相关的需求进行评测和评估，其目标是核实被测元件性能需求是否都已满足，性能测试的目的是将测试对象的性能行为当作条件的一种函数来进行评价和微调。使用多种性能测试工具，并结合有效的测试用例，验证被测元件是否满足规范要求中的性能需求；查找被测元件的性能瓶颈，提高其性能指标，特别是对于实时系统或嵌入式系统。通常对软件性能的检测表现在以下几个方面：响应时间、吞吐量、辅助存储区（例如缓冲区），工作区的大小、处理精度等。
（3）安全性测试
安全性测试是要检验在系统中已经存在的系统安全性、保密性措施是否发挥作用，有无漏洞。主要的方法有：正面攻击或从侧面、背面攻击系统中易受损坏的那些部分；以系统输入为突破口，利用输入的容错性进行正面攻击；申请和占用过多的资源压垮系统，以破坏安全措施，从而进入系统；故意使系统出错，利用系统恢复的过程，窃取关键信息等。安全性测试主要用于那些对安全性有较高要求的被测元件，建立安全性测试环境主要是建立针对不同类型的安全性测试方案，并辅以相关安全性测试软件来进行测试。
4 测试软件设计
传感网和承载网之间的通信涉及到两个网络的交互，应用了多种网络协议，场景之间涉及到网络的切换、网络协议的转换，实现比较复杂。这在一定程度上决定了对其进行测试的复杂性。测试核心软件主要包括测试脚本生成、数据存储和外部接口三大部分组成，其系统结构如图3所示。
协议测试GUI部分采用用户友好的测试定义和执行的图形化测试开发和执行环境，本系统是基于TTCN3的图形化测试开发和执行环境。TTCN3是由ETSI维护的全球适用的标准测试语言，包括测试描述、执行和分析所需要的全部功能。基于TTCN3的测试规则，协议测试GUI提供了测试用例的图形定义功能。由于自动生成ANSIC测试代码，因此测试的主要工作量集中在利用图形化操作与形式化语言描述测试流程上，这避免了由于手工编程可能导致的错误。
（2）可重用和维护性
一旦使用协议测试GUI定义测试，脚本生成模块就会把它们编译成可执行的测试组。所有与具体平台相关的代码都被集中在测试的内核中，因此所生成的测试脚本可重用性好、容易维护。系统所提供的全面测试管理、测试执行环境成为允许用户管理、执行和分析他们测试行为的重要特征。
（3）标准比对
协议栈管理模块主要完成对传感网和承载网协议的加载、修订和删除，既是仿真的生成依据之一，又是判断整个测试结果是否正确的基础来源。
（4）仿真
仿真模块分别实现对传感网和承载网的仿真，以便分别完成对承载网和传感网的测试。仿真模块通过测试数据接口与传感网和承载网相结合的测试仪器进行通信。
（5）数据存储
数据存储部分分别采集来自测试协议GUI与测试结果的数据，并通过双方的对比，生成测试报告。测试过程出现的问题可由系统生成相应的测试报告，减少跟踪调试程序的工作量。该模块同时具备与专家系统数据的接口，将一定时期积攒下的批量数据通过与专家系统的交互，生成数据分析报告。
（6）自动化测试
整个系统支持自动化的测试方法，在整个测试周期中不仅显著减少了开销，而且保证了最优化的质量。
5 测试结果专家评估系统
在测试核心软件给出测试结果的基础上，还需要对测试过程中所发现的问题进行汇兑，挖掘其存在的根本原因，并采用数据挖掘技术对其进行分析，为管理部门进行决策支持、解决方案推荐；并针对经常出现的问题设置有效预警点，提醒维护人员提前做准备，防患于未然。测试结果专家评估系统主要包括问题分析、决策支持、故障预警几个部分。
（1）问题分析：针对测试过程中发现的各种问题，进行分析、归纳、总结，指出传感网和承载网结合的运行状况如何。
（2）决策支持：经过一定时间的问题积累，运用数据挖掘技术，发掘出这些问题之间的潜在规律及联系，为决策部门下一步行动提供决策支持。
（3）故障预警：在对出现的问题进行分析以后，可以针对一些问题设置预警点，当实际运行中达到此预警点时，提醒工作人员作出预处理，有助于尽早发现问题，避免问题复杂化，降低维护成本。
6 结束语
信息传输在传感网络领域起到至关紧要的作用，一些关键应用如地质灾害监测、反入侵系统对信息传输的时效性、安全性和可靠性提出了严格的要求。以上提出的对异构网之间传感节点、网关等设备间协议互通及业务互通的正确性、完备性和有效性进行测试的验证系统，可促进现有固定、移动承载网和传感网络的技术融合，为现有固定、移动承载网与传感网结合系统能够实现长期、稳定和可靠的测试评估任务提供基础和保障。
物联网研究最早起源于军事领域，但在军用和民用领域都具有非常广阔的应用前景。物联网应用范围涵盖军事及民防安全、工业监控、环境监测与保护、精细农业、医疗监护、智能家居/建筑、仓储/物流管理、交通控制管理、消费电子、海洋空间探测等领域。
物联网络的测试技术在IT测试领域是一个全新的方向。任何软硬件产品，包括物联网相关的各种设备、承载网络或应用系统都应该具备特定的测试技术和方法，实施严格的测试以确保产品的质量。传统的测试领域主要分为软硬件产品和信息系统的测试。物联网从整体架构上来说，分为感知层、传输层和应用层。传输层的测试主要集中在网络各层之间接口的测试、传感网与承载网结合的测试以及网络整体性能的评估等，传统的网络仿真和网络监控技术已经远远不能满足物联网测试的需求。
2 综合测试平台系统框架
传感网和承载网结合的测评环境，通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量传感器节点随机地部署在检测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点检测的数据沿着其他节点逐跳进行传输，其传输过程可能经过多个节点处理，经过多跳后到达汇集节点，最后通过网关设备接入通信承载网,最终到达测试评估处理平台。用户通过测试评估处理平台,可对传感网与承载网之间的协议转换、数据处理、配置进行检测和管理。其架构如图1所示。
图1 传感网和通信承载网相结合的架构
图2 组网结构
传感网和承载网结合的综合测试软件平台主要通过与传感网和承载网相结合的测试仪器的紧密配合，实现对传感网与承载网之间通信协议及业务应用协议的测试。该软件是实现专家数据库的基础。软件提供单元测试与集成测试两种不同模式，并提供以下测试能力。
（1）功能测试
功能测试是确保测试对象的功能正常，其中包括导航、数据输入、处理和检索等。测试时利用有效和无效的数据执行各个用例、用例流或功能，以核实在使用有效数据时得到预期的结果；在使用无效数据时显示相应的错误消息或警告消息；各业务规则都得到了正确的应用。
（2）性能测试
性能测试是对响应时间、事务处理速率和其他与时间相关的需求进行评测和评估，其目标是核实被测元件性能需求是否都已满足，性能测试的目的是将测试对象的性能行为当作条件的一种函数来进行评价和微调。使用多种性能测试工具，并结合有效的测试用例，验证被测元件是否满足规范要求中的性能需求；查找被测元件的性能瓶颈，提高其性能指标，特别是对于实时系统或嵌入式系统。通常对软件性能的检测表现在以下几个方面：响应时间、吞吐量、辅助存储区（例如缓冲区），工作区的大小、处理精度等。
（3）安全性测试
安全性测试是要检验在系统中已经存在的系统安全性、保密性措施是否发挥作用，有无漏洞。主要的方法有：正面攻击或从侧面、背面攻击系统中易受损坏的那些部分；以系统输入为突破口，利用输入的容错性进行正面攻击；申请和占用过多的资源压垮系统，以破坏安全措施，从而进入系统；故意使系统出错，利用系统恢复的过程，窃取关键信息等。安全性测试主要用于那些对安全性有较高要求的被测元件，建立安全性测试环境主要是建立针对不同类型的安全性测试方案，并辅以相关安全性测试软件来进行测试。
4 测试软件设计
传感网和承载网之间的通信涉及到两个网络的交互，应用了多种网络协议，场景之间涉及到网络的切换、网络协议的转换，实现比较复杂。这在一定程度上决定了对其进行测试的复杂性。测试核心软件主要包括测试脚本生成、数据存储和外部接口三大部分组成，其系统结构如图3所示。
图3 软件系统体系结构
（1）图形化测试开发环境协议测试GUI部分采用用户友好的测试定义和执行的图形化测试开发和执行环境，本系统是基于TTCN3的图形化测试开发和执行环境。TTCN3是由ETSI维护的全球适用的标准测试语言，包括测试描述、执行和分析所需要的全部功能。基于TTCN3的测试规则，协议测试GUI提供了测试用例的图形定义功能。由于自动生成ANSIC测试代码，因此测试的主要工作量集中在利用图形化操作与形式化语言描述测试流程上，这避免了由于手工编程可能导致的错误。
（2）可重用和维护性
一旦使用协议测试GUI定义测试，脚本生成模块就会把它们编译成可执行的测试组。所有与具体平台相关的代码都被集中在测试的内核中，因此所生成的测试脚本可重用性好、容易维护。系统所提供的全面测试管理、测试执行环境成为允许用户管理、执行和分析他们测试行为的重要特征。
（3）标准比对
协议栈管理模块主要完成对传感网和承载网协议的加载、修订和删除，既是仿真的生成依据之一，又是判断整个测试结果是否正确的基础来源。
（4）仿真
仿真模块分别实现对传感网和承载网的仿真，以便分别完成对承载网和传感网的测试。仿真模块通过测试数据接口与传感网和承载网相结合的测试仪器进行通信。
（5）数据存储
数据存储部分分别采集来自测试协议GUI与测试结果的数据，并通过双方的对比，生成测试报告。测试过程出现的问题可由系统生成相应的测试报告，减少跟踪调试程序的工作量。该模块同时具备与专家系统数据的接口，将一定时期积攒下的批量数据通过与专家系统的交互，生成数据分析报告。
（6）自动化测试
整个系统支持自动化的测试方法，在整个测试周期中不仅显著减少了开销，而且保证了最优化的质量。
5 测试结果专家评估系统
在测试核心软件给出测试结果的基础上，还需要对测试过程中所发现的问题进行汇兑，挖掘其存在的根本原因，并采用数据挖掘技术对其进行分析，为管理部门进行决策支持、解决方案推荐；并针对经常出现的问题设置有效预警点，提醒维护人员提前做准备，防患于未然。测试结果专家评估系统主要包括问题分析、决策支持、故障预警几个部分。
（1）问题分析：针对测试过程中发现的各种问题，进行分析、归纳、总结，指出传感网和承载网结合的运行状况如何。
（2）决策支持：经过一定时间的问题积累，运用数据挖掘技术，发掘出这些问题之间的潜在规律及联系，为决策部门下一步行动提供决策支持。
（3）故障预警：在对出现的问题进行分析以后，可以针对一些问题设置预警点，当实际运行中达到此预警点时，提醒工作人员作出预处理，有助于尽早发现问题，避免问题复杂化，降低维护成本。
6 结束语
信息传输在传感网络领域起到至关紧要的作用，一些关键应用如地质灾害监测、反入侵系统对信息传输的时效性、安全性和可靠性提出了严格的要求。以上提出的对异构网之间传感节点、网关等设备间协议互通及业务互通的正确性、完备性和有效性进行测试的验证系统，可促进现有固定、移动承载网和传感网络的技术融合，为现有固定、移动承载网与传感网结合系统能够实现长期、稳定和可靠的测试评估任务提供基础和保障。
