1 概述

　　物聯網研究最早起源于軍事領域，但在軍用和民用領域都具有非常廣闊的應用前景。物聯網應用范圍涵蓋軍事及民防安全、工業監控、環境監測與保護、精細農業、醫療監護、智能家居/建筑、倉儲/物流管理、交通控制管理、消費電子、海洋空間探測等領域。

　　物聯網絡的測試技術在IT測試領域是一個全新的方向。任何軟硬件產品，包括物聯網相關的各種設備、承載網絡或應用系統都應該具備特定的測試技術和方法，實施嚴格的測試以確保產品的質量。傳統的測試領域主要分為軟硬件產品和信息系統的測試。物聯網從整體架構上來說，分為感知層、傳輸層和應用層。傳輸層的測試主要集中在網絡各層之間接口的測試、傳感網與承載網結合的測試以及網絡整體性能的評估等，傳統的網絡仿真和網絡監控技術已經遠遠不能滿足物聯網測試的需求。

　　2 綜合測試平臺系統框架

　　傳感網和承載網結合的測評環境，通常包括傳感器節點、匯聚節點和管理節點。大量傳感器節點隨機地部署在檢測區域內部或附近，能夠通過自組織方式構成網絡。傳感器節點檢測的數據沿著其他節點逐跳進行傳輸，其傳輸過程可能經過多個節點處理，經過多跳后到達匯集節點，最后通過網關設備接入通信承載網,最終到達測試評估處理平臺。用戶通過測試評估處理平臺,可對傳感網與承載網之間的協議轉換、數據處理、配置進行檢測和管理。其架構如圖1所示。

　
圖1 傳感網和通信承載網相結合的架構

　　目前傳感器節點與匯聚節點、網關之間存在多種通信協議和接口標準，如ZigBee、RS-232、RS-485等。在某些實驗場所還在其中引入了簡化版的IPv6。匯聚網關需將該部分協議進行轉換，再通過WCDMA、GPRS、WLAN、xDSL、xPON等現有移動、固定通信承載網進行信息上傳。其簡要組網結構如圖2所示。

圖2 組網結構

　　3 測試平臺能力要求

　　傳感網和承載網結合的綜合測試軟件平臺主要通過與傳感網和承載網相結合的測試儀器的緊密配合，實現對傳感網與承載網之間通信協議及業務應用協議的測試。該軟件是實現專家數據庫的基礎。軟件提供單元測試與集成測試兩種不同模式，并提供以下測試能力。

　　（1）功能測試

　　功能測試是確保測試對象的功能正常，其中包括導航、數據輸入、處理和檢索等。測試時利用有效和無效的數據執行各個用例、用例流或功能，以核實在使用有效數據時得到預期的結果；在使用無效數據時顯示相應的錯誤消息或警告消息；各業務規則都得到了正確的應用。

　　（2）性能測試

　　性能測試是對響應時間、事務處理速率和其他與時間相關的需求進行評測和評估，其目標是核實被測元件性能需求是否都已滿足，性能測試的目的是將測試對象的性能行為當作條件的一種函數來進行評價和微調。使用多種性能測試工具，并結合有效的測試用例，驗證被測元件是否滿足規范要求中的性能需求；查找被測元件的性能瓶頸，提高其性能指標，特別是對于實時系統或嵌入式系統。通常對軟件性能的檢測表現在以下幾個方面：響應時間、吞吐量、輔助存儲區（例如緩沖區），工作區的大小、處理精度等。

　　（3）安全性測試

　　安全性測試是要檢驗在系統中已經存在的系統安全性、保密性措施是否發揮作用，有無漏洞。主要的方法有：正面攻擊或從側面、背面攻擊系統中易受損壞的那些部分；以系統輸入為突破口，利用輸入的容錯性進行正面攻擊；申請和占用過多的資源壓垮系統，以破壞安全措施，從而進入系統；故意使系統出錯，利用系統恢復的過程，竊取關鍵信息等。安全性測試主要用于那些對安全性有較高要求的被測元件，建立安全性測試環境主要是建立針對不同類型的安全性測試方案，并輔以相關安全性測試軟件來進行測試。

　　4 測試軟件設計

　　傳感網和承載網之間的通信涉及到兩個網絡的交互，應用了多種網絡協議，場景之間涉及到網絡的切換、網絡協議的轉換，實現比較復雜。這在一定程度上決定了對其進行測試的復雜性。測試核心軟件主要包括測試腳本生成、數據存儲和外部接口三大部分組成，其系統結構如圖3所示。

圖3 軟件系統體系結構

　　（1）圖形化測試開發環境

　　協議測試GUI部分采用用戶友好的測試定義和執行的圖形化測試開發和執行環境，本系統是基于TTCN3的圖形化測試開發和執行環境。TTCN3是由ETSI維護的全球適用的標準測試語言，包括測試描述、執行和分析所需要的全部功能。基于TTCN3的測試規則，協議測試GUI提供了測試用例的圖形定義功能。由于自動生成ANSIC測試代碼，因此測試的主要工作量集中在利用圖形化操作與形式化語言描述測試流程上，這避免了由于手工編程可能導致的錯誤。

　　（2）可重用和維護性

　　一旦使用協議測試GUI定義測試，腳本生成模塊就會把它們編譯成可執行的測試組。所有與具體平臺相關的代碼都被集中在測試的內核中，因此所生成的測試腳本可重用性好、容易維護。系統所提供的全面測試管理、測試執行環境成為允許用戶管理、執行和分析他們測試行為的重要特征。

　　（3）標準比對

　　協議棧管理模塊主要完成對傳感網和承載網協議的加載、修訂和刪除，既是仿真的生成依據之一，又是判斷整個測試結果是否正確的基礎來源。

　　（4）仿真

　　仿真模塊分別實現對傳感網和承載網的仿真，以便分別完成對承載網和傳感網的測試。仿真模塊通過測試數據接口與傳感網和承載網相結合的測試儀器進行通信。

　　（5）數據存儲

　　數據存儲部分分別采集來自測試協議GUI與測試結果的數據，并通過雙方的對比，生成測試報告。測試過程出現的問題可由系統生成相應的測試報告，減少跟蹤調試程序的工作量。該模塊同時具備與專家系統數據的接口，將一定時期積攢下的批量數據通過與專家系統的交互，生成數據分析報告。

　　（6）自動化測試

　　整個系統支持自動化的測試方法，在整個測試周期中不僅顯著減少了開銷，而且保證了最優化的質量。

　　5 測試結果專家評估系統

　　在測試核心軟件給出測試結果的基礎上，還需要對測試過程中所發現的問題進行匯兌，挖掘其存在的根本原因，并采用數據挖掘技術對其進行分析，為管理部門進行決策支持、解決方案推薦；并針對經常出現的問題設置有效預警點，提醒維護人員提前做準備，防患于未然。測試結果專家評估系統主要包括問題分析、決策支持、故障預警幾個部分。

　　（1）問題分析：針對測試過程中發現的各種問題，進行分析、歸納、總結，指出傳感網和承載網結合的運行狀況如何。

　　（2）決策支持：經過一定時間的問題積累，運用數據挖掘技術，發掘出這些問題之間的潛在規律及聯系，為決策部門下一步行動提供決策支持。

　　（3）故障預警：在對出現的問題進行分析以后，可以針對一些問題設置預警點，當實際運行中達到此預警點時，提醒工作人員作出預處理，有助于盡早發現問題，避免問題復雜化，降低維護成本。

　　6 結束語

　　信息傳輸在傳感網絡領域起到至關緊要的作用，一些關鍵應用如地質災害監測、反入侵系統對信息傳輸的時效性、安全性和可靠性提出了嚴格的要求。以上提出的對異構網之間傳感節點、網關等設備間協議互通及業務互通的正確性、完備性和有效性進行測試的驗證系統，可促進現有固定、移動承載網和傳感網絡的技術融合，為現有固定、移動承載網與傳感網結合系統能夠實現長期、穩定和可靠的測試評估任務提供基礎和保障。