CN104486145B - 一种机载网络数据次序完整性的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机载通信网络技术领域，针对机载网络系统数据帧传输的次序完整性需求，公开了一种机载网络数据次序完整性的测试方法，分别测试被测设备接收SN号正确的帧序列、接收一个SN号缺失的帧序列和检测出帧序列中有两个SN号丢失三种不同场景，此外还需要测试并验证被测设备在完整性检查使能和非使能不同条件下是否能够正确处理接收到的数据帧，若按照本发明的方法，能够正确处理接收到的数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格。本发明降低了网络传输中由于丢帧、错帧及交换机阻塞对系统造成的影响，从而增强了机载网络系统数据传输的可靠性。

Description

一种机载网络数据次序完整性的测试方法

技术领域

本发明属于机载通信网络技术领域，涉及机载网络数据次序完整性的测试方法。

背景技术

当前航空电子系统逐渐从传统的分立式、联合式向综合化、分布式综合模块化演进，分布式综合模块化航空电子(DIMA：Distributed Integrated Modular Avionics)系统当前综合了燃油系统、电源系统、液压系统、环控系统、飞控系统、防冰系统、防火系统、起落架系统、舱门系统等非传统航电系统的处理和控制功能。网络化已是机载航电系统发展的必然趋势。

机载网络传输的数据帧之间通常会存在一定的关联，尤其是将飞控、机电系统等涉及安全的关键业务引入传统的机载航电网络后，同一传输通道内的数据帧有序传输就必须得到保障。在网络交换节点可能发生的丢帧、错帧及阻塞等不应该致使接收端出现数据帧乱序情况，如果接收端收到某一传输通路中数据帧的先后次序与发送端发出的次序不一致，接收端必须能够检测并做相应的过滤操作。

发明内容

为降低网络传输中由于丢帧、错帧及交换机阻塞对系统造成的影响，增强机载网络系统数据传输的可靠性，本发明提出一种机载网络数据次序完整性的测试方法。

本发明的目的：使用该测试方法构建测试场景、定义测试激励数据流并最终给出被测设备接收数据帧时的次序完整性检查功能是否满足要求，从而提高机载网络数据传输的安全性和可靠性指标。

本发明给出以下技术方案：

一种机载网络数据次序完整性的测试方法，其特殊之处在于：测试步骤如下：

1)测试设备构造序列号为SN的N个数据帧；

2)测试设备通过逻辑通路向被测设备发送数据帧；

当测试设备将构造的序列号为SN的N个数据帧发送至被测设备，被测设备的次序完整性检测使能或非使能时，若被测设备接收到序列号为SN的N个数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格，否则被测设备的次序完整性测试失败；

当在测试设备构造的N个数据帧中任意剔除一个序号为M的数据帧后，得到序列号为SN1的N-1个数据帧，在被测设备的次序完整性检测使能或非使能时，测试设备将序列号为SN1的N-1个数据帧发送至被测设备，若被测设备接收到序列号为SN1的N-1个数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格，否则被测设备的次序完整性测试失败；

当在测试设备构造的N个数据帧中任意剔除序列号为M和M+1的两个相邻数据帧后，得到序列号为SN2的N-2个数据帧，在序列号为SN2的N-2个数据帧剔除序号为M+2的数据帧后，得到序列号为SN3的N-3个数据帧，测试设备将序列号为SN2的N-2个数据帧发送至被测设备，

在被测设备的次序完整性检测使能时，若被测设备接收到序列号为SN3的N-3个数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格，否则被测设备的次序完整性测试失败；

或者在被测设备的次序完整性检测非使能时，若被测设备接收到序列号为SN2的N-2个数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格，否则被测设备的次序完整性测试失败。

上述步骤2)中，所述逻辑通路有多条，测试设备分别将序列号为SN的N个数据帧、序列号为SN1的N-1个数据帧和序列号为SN2的N-2个数据帧分别通过每条逻辑通路发送至被测设备；对于同一条逻辑通路，测试设备将序列号为SN的N个数据帧、序列号为SN1的N-1个数据帧和序列号为SN2的N-2个数据帧逐一发送至被测设备。

上述序列号SN的序号连续，序列号SN从0开始，序列号SN的最大值为255，所述N不小于256个。

本发明具有以下技术效果：

本发明提出的机载网络数据次序完整性测试方法，降低网络通信中由于交换机阻塞、丢帧、错帧对系统造成影响，即单个帧的丢失不会影响后续到达帧的接收，提高了完整性检查功能的鲁棒性，从而增强机载网络系统数据传输的可靠性。

保证了机载网络数据帧传输次序完整性要求，提高了机载网络数据传输的安全性和可靠性指标。

本发明主要针对机载网络传输的数据帧的次序完整性需求在接收端对到达的数据帧次序完整性检查功能进行测试，构建符合数据帧次序完整性要求的测试项，并给出正常和异常的情况的测试激励数据帧序列，从而能够开展对被测设备次序完整性检查功能进行测试和验证。

附图说明

图1是测试场景及硬件连接示意图。

图2是次序完整性校验模块示意图。

图3是完整性检查流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种机载网络数据次序完整性的测试方法，测试步骤如下：

1)测试设备构造序列号为SN的N个数据帧；

2)测试设备通过逻辑通路向被测设备发送数据帧；

当测试设备将构造的序列号为SN的N个数据帧发送至被测设备，被测设备的次序完整性检测使能或非使能时，若被测设备接收到序列号为SN的N个数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格，否则被测设备的次序完整性测试失败；

当在测试设备构造的N个数据帧中任意剔除一个序号为M的数据帧后，得到序列号为SN1的N-1个数据帧，在被测设备的次序完整性检测使能或非使能时，测试设备将序列号为SN1的N-1个数据帧发送至被测设备，若被测设备接收到序列号为SN1的N-1个数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格，否则被测设备的次序完整性测试失败；

当在测试设备构造的N个数据帧中任意剔除序列号为M和M+1的两个相邻数据帧后，得到序列号为SN2的N-2个数据帧，在序列号为SN2的N-2个数据帧剔除序号为M+2的数据帧后，得到序列号为SN3的N-3个数据帧，测试设备将序列号为SN2的N-2个数据帧发送至被测设备，

在被测设备的次序完整性检测使能时，若被测设备接收到序列号为SN3的N-3个数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格，否则被测设备的次序完整性测试失败；

或者在被测设备的次序完整性检测非使能时，若被测设备接收到序列号为SN2的N-2个数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格，否则被测设备的次序完整性测试失败。

步骤2)中，逻辑通路有多条，测试设备分别将序列号为SN的N个数据帧、序列号为SN1的N-1个数据帧和序列号为SN2的N-2个数据帧分别通过每条逻辑通路发送至被测设备；对于同一条逻辑通路，测试设备将序列号为SN的N个数据帧、序列号为SN1的N-1个数据帧和序列号为SN2的N-2个数据帧逐一发送至被测设备。

序列号SN的序号连续，序列号SN从0开始，序列号SN占用1Byte，最大值为255，当前述N大于255时自动回绕为1。本发明在占用数据帧最小开销一字节情况下，保证了数据帧在测试设备和被测设备间的网络传输时编号不重复、不遗漏，如当前编号为N到达接收端时，上一轮编号为N的数据已经被接收并处理。

结合图1对本发明的技术方案进行说明，构建如图1所示的测试场景，分别测试被测设备接收SN号正确的帧序列、接收一个SN号缺失的帧序列和接收有两个SN号丢失的三种不同场景，此外还需要测试并验证被测设备在次序完整性检测使能和非使能不同条件下是否能够正确处理接收到的数据帧，测试场景如下：

1、被测设备在次序完整性检测使能时，被测设备在数据帧到达序列连续情况下的处理

测试设备发送序列号连续的N个数据帧，帧序号从0开始，连续发送的 数据帧不少于256个，即SN号必须回绕后方能结束该项测试。被测设备如能正确接收所有的N个数据，则被测设备的次序完整性测试通过。

2、被测设备在次序完整性检测使能时，被测设备在丢失一个数据帧情况下的处理

测试设备构造出序列号连续的N个数据帧，帧序号从0开始且不少于256个，即构造出的数据帧序列必须回绕。从待发送的数据帧序列中任意剔除一个序号为M的帧后，测试设备完成所有数据帧的发送。被测设备如能正确接收N-1个数据帧，且接收的帧中不包含序号为M的数据帧，则被测设备的次序完整性测试通过。

3、被测设备在次序完整性检测使能时，被测设备在丢失连续两个数据帧情况下的处理

测试设备构造出序列号连续的N个数据帧，帧序号从0开始且不少于256个，即构造出的数据帧序列必须回绕。从待发送的数据帧序列中剔除序列号为M和M+1的两个相邻数据帧后，测试设备完成所有数据帧的发送。被测设备如能正确接收N-3个数据帧，且接收的帧中不包含序号为M、M+1和M+2的数据帧，则被测设备的次序完整性测试通过。

4、被测设备在次序完整性检测非使能情况下的处理测试设备构造出序列号连续的N个数据帧，帧序号从0开始且不少于256个，即构造出的数据帧序列必须回绕。重复进行钱数的1、2、3项测试，如果接收端收到的数据帧个数分别为N、N-1(缺少编号为M的数据帧)、和N-2(缺少编号为M和M+1的数据帧)，则被测设备的次序完整性测试通过。

本发明的测试环境

本发明定义的测试环境如图1所示，其中测试设备由工控机和通过PCI插槽与其相连的测试板卡构成；被测试设备是通信模块和CPU模块共同构成的目标机。测试设备和被测试设备通过通信链路连接，单个通信链路可以承载多条逻辑传输通路，次序完整性检查是基于每条逻辑通路进行的。测试设备通过发送命令给被测设备，控制其进行配置加载、数据收发等操作从而完成单个测试项的验证。

本发明的测试内容和原理

针对次序完整性检查功能的测试内容和方法归纳为以下四点：

(1)接收SN号正确的帧序列(包括SN回绕)；

(2)接收一个SN号缺失的帧序列(包括SN回绕)；

(3)检测出帧序列中两个SN号丢失；

(4)次序完整性检查的可配置性测试。

次序完整性检查方法可以归纳如下：

●RSN＝PSN+1；

●RSN＝PSN+2；

●RSN＝0或目的端系统复位后各虚链路上接收到的第一个帧。

其中RSN(Received SN)指当前接收帧的SN；PSN(Previous SN)指同一虚链路上前一个接收帧的SN；操作符“+”是指在SN的取值范围内进行循环加计算，SN的取值范围为1到255(SN字段占用1Byte，最大值为255)，当SN超过最大值时，返回到循环的起始位置(回绕)，即当PSN＝255时，RSN＝PSN+1＝1。如果接收帧的SN遵循以上规则，则被视为有效帧，被提交到接收控制单元；否则被视为无效帧并丢弃。

机载网络中传输的数据帧可能归属于不同的传输通道，可根据虚链路上承载应用数据的属性进行次序完整性检查的使能和非使能配置。如使用该虚链路的应用数据帧内容之间不存在前后顺序的要求时，可将该虚链路的完整性检查配置为非使能；反之，则应将该虚链路配置为完整性检查使能。最后，针对虚链路完整性检查的使能或非使能配置，测试并验证被测设备的完整性检查功能。

具体实施例

(1)测试设备向被测设备发送设备初始化指令，紧接着发送创建5条逻辑通路的指令，逻辑通道号分别为X、X+1、X+2、X+3、X+4。之后为每个逻辑通道配置接收端口和缓冲区。最后将上述指令中包含的配置信息加载到被测设备上。

(2)测试设备在每个逻辑通道构建一个激励数据帧列表

表1测试设备发送的数据帧序列

(3)测试设备发送该列表1次

(4)被测设备数据帧的接收和次序完整性检查功能的评价

表2被测设备接收到的数据帧序列

从所有端口对应的缓冲区中读出数据，确认是否正确接收到所有的帧并检查SN号，当接收端7个逻辑通道上收到的数据帧序列如表2所示时，则次序完整性检查功能的测试通过。上述测试提高了完整性检查功能的鲁棒性，降低网络通信中由于交换机阻塞、丢帧、错帧对系统造成影响，即单个帧的丢失不会影响后续到达帧的接收。对于两条互为冗余的虚拟链路而言，双方的完整性检查在逻辑上是互相独立的，不受对方影响。

Claims (3)

1.一种机载网络数据次序完整性的测试方法，其特征在于：测试步骤如下：

1)测试设备构造序列号为SN的N个数据帧；

2)测试设备通过逻辑通路向被测设备发送数据帧；

当测试设备将构造的序列号为SN的N个数据帧发送至被测设备，被测设备的次序完整性检测使能或非使能时，若被测设备接收到序列号为SN的N个数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格，否则被测设备的次序完整性测试失败；

当在测试设备构造的N个数据帧中任意剔除一个序号为M的数据帧后，得到序列号为SN1的N-1个数据帧，在被测设备的次序完整性检测使能或非使能时，测试设备将序列号为SN1的N-1个数据帧发送至被测设备，若被测设备接收到序列号为SN1的N-1个数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格，否则被测设备的次序完整性测试失败；

当在测试设备构造的N个数据帧中任意剔除序列号为M和M+1的两个相邻数据帧后，得到序列号为SN2的N-2个数据帧，在序列号为SN2的N-2个数据帧剔除序号为M+2的数据帧后，得到序列号为SN3的N-3个数据帧，测试设备将序列号为SN2的N-2个数据帧发送至被测设备，

在被测设备的次序完整性检测使能时，若被测设备接收到序列号为SN3的N-3个数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格，否则被测设备的次序完整性测试失败；

或者在被测设备的次序完整性检测非使能时，若被测设备接收到序列号为SN2的N-2个数据帧，则被测设备的次序完整性测试合格，否则被测设备的次序完整性测试失败。

2.根据权利要求1所述的机载网络数据次序完整性的测试方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述逻辑通路有多条，测试设备将序列号为SN的N个数据帧、序列号为SN1的N-1个数据帧和序列号为SN2的N-2个数据帧分别通过每条逻辑通路发送至被测设备；对于同一条逻辑通路，测试设备将序列号为SN的N个数据帧、序列号为SN1的N-1个数据帧和序列号为SN2的N-2个数据帧逐一发送至被测设备。

3.根据权利要求1或2所述的机载网络数据次序完整性的测试方法，其特征在于：所述序列号SN的序号连续，序列号SN从0开始，序列号SN的最大值为255，所述N不小于256个。