基于Web的WIA-PA协议一致性测试方法

谢昊飞 李艳丽 韦 鹏

（重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室 中国 重庆 400065）

0 引言

工业无线技术是一种适用于工厂环境下的无线通信技术，具有低功耗、高可靠性、强实时性等诸多优势。作为工业无线通信协议之一的WIA-PA(wireless networks for industrial automation-process automation)标准具有时间同步、自适应跳频、确定性调度等技术特点。

随着WIA-PA协议的不断的完善与发展，对于该协议一致性测试方法的研究对于规范协议开发、推动WIA-PA产业化进程具有十分重要意义。本文提出了一种基于WIA-PA的一致性测试系统及测试方法，实现对现场设备实时数据的远程获取。

1 协议一致性测试

一致性测试是一种黑盒测试，只对协议实现的外部行为进行控制观察，检查协议实现与协议标准的一致性程度，大部分的协议一致性测试活动的执行流程如图1所示，其大致步骤如下：

1.1 根据协议规范和测试需求来确定测试目的，得出协议实现一致性声明PICS和测试协议实现附加信息PIXIT文件，生成抽象测试集ATS；

1.2 根据协议标准，检查PICS/PIXIT文件进行静态测试。

1.3 结合PICS/PIXIT文件和ATS，生成可执行测试集ETS，然后执行ETS，对SUT动态测试。

1.4 对测试执行结果进行分析和判决，生成测试报告。

图1 一致性测试的执行流程图

2 WIA-PA一致性测试系统结构设计

随着互联网技术的发展，基于TCP/IP通信协议的Web技术在智能小区、工业生产等诸领域中的应用十分广泛。本文中所述的基于web的WIA-PA协议一致性测试系统，如图2所示。系统主要分为上层测试服务器部分和下层WIA-PA测试网络部分。

2.1 上层测试服务器部分

测试服务器主要提供了任务管理、信息存储、测试日志记录、测试报告显示、web访问等所需的信息，是整个测试的管理中心，其主要包括三部分：web界面、测试与分析和系统管理模块。

web界面是测试平台的控制界面和显示窗口，涉及功能众多，为用户提供测试例管理、监测控制、配置与调试、报告查看及日志查看等功能。

测试与分析模块是测试服务器的核心部分，通过对协议一致性测试与分析对测试结果、网络性能等提供分析及判决信息。

系统管理模块的设计主要基于以下三点考虑：在测试平台上进行驱动开发、协议测试例开发等新功能开发，基于数据库的基础上提供数据存储、更新、查询等测试平台上其它所需的功能，以及系统的可扩展性。

图2 WIA-PA一致性测试系统结构

2.2 下层测试网络部分

该部分由测试仪、辅助测试设备以及被测设备组成。

测试仪，一致性活动实际执行者和管理者，与服务器共同工作提供远程web访问服务。它收到测试服务器下发的参数配置和测试命令后，根据测试需求协调辅助测试设备，开展对被测设备的一致性测试活动。

辅助测试设备，起辅助测试的作用，配合被测设备完成测试仪发送的测试指令，并将测试结果返回测试仪。

被测设备DUT，它是由上测试器（Upper Tester，UT）和被测实现IUT构成，UT是在执行测试前植入到IUT中的一段程序，用于控制和观察IUT的行为。

3 WIA-PA一致性测试方法

为了提高测试的准确性，降低对测试人员的技术要求，本文提出了新的测试方法。

测试人员在远端通过测试服务器输入的测试需求结合抽象测试集生成测试指令，该测试指令符合有线网络的通信协议。测试仪将测试指令转换为符合无线网络协议的指令，并传递至被测设备和辅助测试设备上运行，被测设备在虚拟辅助测试设备的帮助下执行测试指令，并结合测试响应信息生成测试报告。为了可以通过浏览器在线查看测试报告，可以将测试报告转换为HTML文件直接在线浏览。

测试服务器主要通过测试仪的UI（上控制接口）与测试仪交互，监控测试仪的测试执行过程。

4 WIA-PA一致性测试平台的设计

4.1 测试拓扑设计

根据上文所述的测试方案和测试方法，设计了WIA-PA的一致性测试拓扑结构，该测试拓扑图可以进行相关软件（测试例）集成、测试过程管理、测试结果分析。如图3所示。

图3 WIA-PA协议一致性测试拓扑图

4.2 测试平台搭建

WIA-PA协议一致性测试通过构建一个真实的WIA-PA测试网络，把被测设备加入到该网络中，通过运行相关测试例，来验证被测设备的协议实现与协议标准的一致性程度。按照WIA-PA标准所支持的星型或网状结合的两层网拓扑结构，WIA-PA协议一致性测试物理平台搭建如图4所示。该平台的物理设备包括：测试服务器、测试器、标准路由设备、标准终端设备，以及在测试时加入到网络的被测路由设备和被测终端设备。

图4 WIA-PA协议一致性测试系统物理平台

图5所示为测试系统web界面截图，主要分为四大部分：DUT（Device Under Test）信息栏、测试案例、测试报告信息栏和测试数据收发情况栏。

图5 WIA-PA协议一致性测试界面截图

DUT信息栏显示了被测设备类型和设备网络地址；测试案例信息栏显示了数据链路层、网络层和应用层的相关测试案例，测试时可以手动选择测试例进行测试；测试报告信息栏动态显示了测试中的每个案例的名称、所属测试组、测试时间和测试结果等信息。测试报告信息栏中显示的测试结果会随着测试数据接收情况来判断；测试数据收发情况栏动态显示收发数据情况。

5 结束语

随着网络的普及，基于Web的应用系统已经成为当前和未来的软件系统开发和实施的主流。本文提出了针对工业无线现场的协议测试方法，通过该方法，测试人员在远端通过有线网络即可完成无线网络的测试，并通过有线网络浏览测试结果。

[1]彭瑜.工业无线标准WIA-PA的特点分析和应用展望[J].自动化仪表，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]毛颖.测试用例自动生成系统研究与实现[D].成都：电子科技大学，2007.

[4]工业无线网络WIA规范.第1部分：用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范[S].中华人民共和国国家标准，2010.

[5]王晓伟.WIA-PA协议一致性测试方法的研究与实现[D].重庆：重庆邮电大学，2011.