总第7期
2016年6月刊
Test Theory    测论
Test Theory    测论
物联网无线接入的测试方法
文/王品
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物联网技术起初普遍公认是99年由MIT的Ashton教授在研究RFID时提出来的,随着近年来的不断发展,物联网的定义和覆盖范围有了相应的扩展。如今的物联网是指将无处不在的末端设备和设施通过智能芯片和各种无线/有线的长距离/短距离通信网络实现互联互通、应用集成。在互联网基础上,利用RFID、ZIGBEE、BLE、数据通信技术组成一个覆盖世界万事万物的整合网。本文主要针对物联网技术在医疗等高要求的复杂场景下,在维持原有无线业务的基础上进行物联网业务拓展的新型无线接入器(AP)的相关测试探讨。

物联网AP从形态上仍是Fit AP,需要无线控制器(AC)进行统一集中管理,本文将从无线控制器和无线接入点两个方面讨论物联网AP测试方法。

一、物联网无线控制器测试

物联网AP的主要功能实现集中在AP上,但是作为管理者的AC需要保证配置的下发,多级视图间AP的配置继承,AP重启后的恢复等操作时,物联网功能正常。

1. AC和AP间配置下发同步

在激活license之后,AC可以对AP进行管理,AP正常上线后,AC上下发的配置应该能通过CAPWAP隧道正确下发至AP侧。AC上进行配置更改,或者CAPWAP通道震荡稳定后,AC和AP两侧的配置都应该正确同步。AC本身重新启动后,物联网相关配置应该正确恢复并在两侧同步。

2. AC支持多级视图测试

由于实际部署中,AC可能管理上千台AP,其中包括大量的WiFi接入和业务配置以及物联网相关配置,因此物联网相关配置支持多级视图,客户可以根据需求把物联网AP单独进行配置下发和管理。进行测试时主要需要考虑AP视图,AP组视图以及全局视图三个视图间的配置优先继承关系,AP在不同配置的组间切换,入组出组后的配置继承是否正确等。

二、物联网AP测试:

AP是整个无线网络中直接和无线客户端对接的部分,它负责无线信号的调制、解调,无线报文的发送、接收以及和无线控制器之间隧道的建立和维护。测试时,通常需要关注模块和物联网终端,模块和AP,AP和服务器这三方面内容的实现是否正常。除此之外,物联网AP在RFID标签和服务器之间充当桥梁的作用,使服务器能感知到标签的状态变化,也能够通过服务器对标签进行管理。因此,为了保证物联网AP在保障WiFi业务的同时提供物联网业务,主要从如下几个方面开展测试:

1. 物联网模块管理测试

物联网AP由无线 AP和物联网模块共同组成。目前主要采用的物联网模块根据通信技术的不同分为RFID、BLE、ANT等类型。

物联网模块测试主要涉及模块的状态、信息管理,物联网模块的自动升级和手动升级,物联网模块重启功能测试和物联网模块恢复出厂设置测试。物联网模块的自动升级和手动升级流程存在差异,测试时需要综合考虑。

2. 物联网模块基本功能测试

物联网模块最重要的基本功能就是和AP间的通信。主要通过内部接口完成,其中主要分为上行命令和下行命令分别完成不同的功能:

1. 上行命令

上行命令由模块直接发送,主要是模块心跳命令。心跳命令能够完成模块上送的心跳报文。其中报文分两种,一种是解析类报文,一种是转发类报文。解析类报文需要由AP解析,来判断模块的在位状态,主要通过插拔模块后查看状态来验证。一种是转发类报文,模块上送给AP,AP无需解析,原封不动的封装后上送给服务器,可以通过在有线侧抓包进行验证是否正常。

2. 下行命令

下行命令包括设置模块参数、读取模块参数、复位模块、模块回复出厂设置并复位、Echo命令、固件升级命令。所有命令的功能都可以通过有线侧抓包来确认是否正常,也可以通过模拟服务器软件进行直观的功能验证。

3. 物联网AP报文上送服务器测试

物联网AP支持指定的目的服务器地址和指定的端口号。因此测试时需注意验证常用的有线报文,比如蓝牙和CUPID报文在相同端口号时是否会冲突,应进行验证测试。

4. 物联网报文转发性能丢包测试

物联网模块采用RFID技术,其物联网模块和物联网终端目前通过RFID来进行报文交互,目前物联网AP支持的工作频率是相对WiFi来讲属于低频,因此不会和现有的WiFi 2.4G,5G报文相互干扰和冲突,在测试物联网模块报文收发时无需寻找干净的屏蔽室等环境,甚至推荐在繁忙的WiFi信道进行测试,以确定不会相互影响。在测试物联网模块转发性能时,我们通常只关注终端发给模块,模块上送的上行报文。因为众所周知物联网技术的大批量应用是基于廉价的大批量终端的广泛应用,因此大部分终端只支持发送,很少支持接收处理的功能。测试时主要进行上行报文的转发性能验证。

测试时记录终端发送的报文数目,在服务器侧验证是否有丢包,如果有丢包则需要确认是AP上送给服务器时丢掉的还是物联网模块通过内部接口发送给AP时丢掉的,我们通常会用自制的JAVA小工具直接通过串口验证物联网模块的报文是否正确发送。通过工具我们可以对报文排序,通过比对收到的报文的序号来判断是否存在丢包,丢包的频率和具体的丢包时间。

1. WiFi大流量转发物联网功能测试

如上文所述,物联网模块工作频率和WiFi没有干扰,但是需要保证物联网功能运行时对AP资源(如CPU,内存等)的正确占用。不能过多的占用AP的资源以致于影响正常的WiFi业务,建议在屏蔽室或者无干扰的条件下进行测试。测试时可以借助IxChariot或者Iperf等常用的网络性能测试工具,对最终的转发性能进行真实有效的评估,不应明显低于相似款型无物联网模块AP的转发性能。

2. 异常报文测试

由于物联网AP和服务器之间交互采用的是有线报文,不需要解析的转发类RFID报文会直接封装在有线报文的载荷中。AP和服务器同样需要对对端发来的有线报文进行解析,因此模拟对端进行有线报文攻击测试也是必要的,能够验证物联网AP的稳定性。我们目前主要使用的模拟工具是IXIA、Netwizard、TestCenter。

结束语

物联网测试的难点在于大量不同类型的芯片和应用场景,本文主要探讨的是目前物联网AP的相关功能和特性。由于每个厂家需求的应用和功能以及采购的芯片的类型都有差别,甚至采用的无线技术都不相同:RFID,ZIGBEE,BLE,ANT等。所以在实际测试中,应该划分好测试模型,把从终端到模块的无线侧,从模块到AP的内部处理,以及从AP上送服务器作为需要关注的三大方面,进行对应的测试设计。测试时也需要重点关注和本身WiFi业务间是否存在干扰和影响,作为用户实际使用和部署的一个参考。

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