CN110995547A - 一种车载高速网络测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载高速网络测试系统及方法，该系统包括：控制单元、测试单元和被测单元，被测单元包括车载网络控制器；控制单元用于根据测试需求生成测试指令发送至测试单元，根据测试单元返回的测试结果生成测试报告；测试单元用于根据测试指令对被测单元进行测试，并接收被测单元的测试结果返回给控制单元，对被测单元进行测试的测试内容包括PMA测试、互操作性测试、协议一致性测试、网络性能测试、故障模式测试、以太网诊断测试、以太网刷写测试、网关路由测试、音视频传输测试、网络信息安全测试。通过实施本发明，可以对车载高速网络OSI七层模型的全部内容进行测试，测试覆盖全面。并且，各项测试内容可以进行并行测试，提高了测试效率。

Description

一种车载高速网络测试系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车网络通信测试技术领域，具体涉及一种车载高速网络测试系统及方法。

背景技术

随着汽车智能化、网联化发展需要，汽车内部需要传输的数据量越来越大，对于车内通信带宽的要求也越来越高，传统的CAN总线已经无法满足车内通信带宽的要求。因此新型车载高速网络，尤其是车载以太网凭借其大带宽、低延时等特点成为当今智能网联汽车电子电气架构开发中的主流网络应用。

车载以太网是指传统以太网经过技术改良与创新后应用在汽车上的网络通信技术，最早由博通公司提出了BroadR-Reach技术，实现了通过一对双绞线进行全双工通信，从而可以有效减少车内线束的重量及连接成本。

然而，车载高速网络通信协议复杂、繁冗，协议标准要求多达几千页，针对汽车应用的高实时性、高安全等级要求，对于车载高速网络的测试就显得异常困难与繁琐，现有技术中对于车载高速网络的测试主要是分开进行的，不同测试内容需要选择不同软件进行测试，容易出现测试内容覆盖不全面，验证不到位的情况，而且大部分测试都需要一一手动执行，效率非常低下。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种车载高速网络测试系统及方法，以解决现有技术中车载高速网络测试不全面，测试效率低下的技术问题。

本发明提出的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种车载高速网络测试系统，该测试系统包括：控制单元、测试单元和被测单元，所述被测单元包括车载网络控制器；所述控制单元用于根据测试需求生成测试指令发送至所述测试单元并根据所述测试单元返回的结果生成测试报告；所述测试单元的一端连接所述控制单元，所述测试单元的另一端连接所述被测单元，所述测试单元用于根据所述测试指令对所述被测单元进行测试，并接收所述被测单元的测试结果返回给所述控制单元，对所述被测单元进行测试的测试内容包括PMA测试、互操作性测试、协议一致性测试、网络性能测试、故障模式测试、以太网诊断测试、以太网刷写测试、网关路由测试、音视频传输测试、网络信息安全测试。

可选地，所述测试单元包括第一测试模块、第二测试模块、第三测试模块及第四测试模块，所述第一测试模块包括示波器和矢量网络分析仪，用于对所述被测单元进行PMA测试；所述第二测试模块包括高速网络分析仪，用于对所述被测单元进行网络性能测试、协议一致性测试和音视频传输测试；所述第三测试模块包括VN5640和VT板卡，用于对所述被测单元进行互操作性测试、故障模式测试、以太网诊断测试、以太网刷写测试和网关路由测试；所述第四测试模块包括协议分析仪，用于对所述被测单元进行网络信息安全测试。

可选地，所述控制单元包括测试主机和上位机，所述上位机包括测试执行脚本，所述测试主机通过以太网交换机和所述测试单元连接，所述测试主机根据测试执行脚本将所述测试指令发送至所述被测单元。

可选地，所述示波器和所述矢量分析仪通过以太网连接，所述示波器保存所述PMA测试的测试执行脚本，所述示波器和所述矢量分析仪根据测试指令调用所述PMA测试的测试执行脚本进行PMA测试。

可选地，所述网络性能测试的被测单元包括二层交换设备和三层交换设备；所述协议一致性测试和所述音视频测试的被测单元包括实现以太网基本通信协议栈或音视频传输协议栈的终端设备及交换设备。

可选地，所述VN5640和VT板卡根据所述测试指令向所述被测单元注入故障或模拟发送特定流量，进行互操作性测试、故障模式测试、以太网诊断测试、以太网刷写测试和网关路由测试。

可选地，所述协议分析仪根据所述测试指令向所述被测单元进行网络攻击和异常流量注入，根据所述被测单元的防御和丢弃行为进行信息安全测试。

可选地，该车载高速网络测试系统还包括：供电单元，所述供电单元的一端连接所述控制单元，所述供电单元的另一端连接所述被测单元，所述控制单元用于调整所述供电单元输出的电流电压，所述供电单元根据调整后的电流电压对所述被测单元供电。

可选地，所述测试单元通过车载以太网通信接口与所述被测单元连接。

本发明实施例第二方面提供一种车载网络测试方法，应用于如本发明实施例第一方面及第一方面任一项的车载高速网络测试系统，该测试方法包括如下步骤：根据测试需求配置测试参数，生成测试指令；根据测试指令对被测单元进行测试；接收被测单元的测试结果，生成测试报告。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的车载高速网络测试系统及方法，其中，控制单元可以根据测试需求生成测试指令，测试单元可以根据该测试指令对车载高速网络控制器进行测试，具体测试内容可以涉及PMA测试、互操作性测试、协议一致性测试、网络性能测试、故障模式测试、以太网诊断测试、以太网刷写测试、网关路由测试、音视频传输测试、网络信息安全测试等，这些测试内容覆盖了车载高速网络OSI(Open System Interconnection，开放式系统互联)七层模型中从底层物理层到上层应用层的全部内容，因此本发明实施例提供的车载高速网络测试系统，测试覆盖全面。同时，在具体测试时，测试单元可以根据测试指令直接对被测单元进行测试，并且，各项测试内容之间相互独立不受影响，各个测试模块可以进行并行测试，有效缩短了测试时间，提高了测试效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中车载高速网络测试系统的结构框图；

图2为本发明另一实施例中车载高速网络测试系统的结构框图；

图3为本发明另一实施例中车载高速网络测试系统的结构框图；

图4为本发明实施例中车载高速网络测试方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供一种车载高速网络测试系统，如图1所示，该车载高速网络测试系统包括：控制单元1、测试单元2和被测单元3，被测单元3包括车载以太网控制器；控制单元1用于根据测试需求生成测试指令发送至测试单元2并根据测试单元2返回的测试结果生成测试报告；测试单元2的一端连接控制单元1，测试单元2的另一端连接被测单元1，测试单元2用于根据测试指令对被测单元进行测试，并接收被测单元3的测试结果返回给控制单元1，对被测单元3进行测试的测试内容包括PMA测试、互操作性测试、协议一致性测试、网络性能测试、故障模式测试、以太网诊断测试(Diagnostic communication over InternetProtocol，DoIP)、以太网刷写测试、网关路由测试、音视频传输测试、网络信息安全测试。

具体地，被测单元3包括车载以太网控制器，可以是车载计算平台、车载智能网关、TBOX(Telematics BOX，车载通信盒)、娱乐主机等等。测试单元2中可以包括多个测试设备，多个测试设备之间可以统一组成以太网网络，由控制单元1统一控制。该车载高速网络测试系统为全自动化测试，执行效率高，并且可以对被测单元3进行多项测试。

本发明实施例提供的车载高速网络测试系统，通过在系统中设置控制单元和测试单元，控制单元可以根据测试需求生成测试指令，测试单元可以根据该测试指令对车载网络控制器进行测试，具体测试内容可以涉及PMA测试、互操作性测试、协议一致性测试、网络性能测试、故障模式测试、以太网诊断测试、以太网刷写测试、网关路由测试、音视频传输测试、网络信息安全测试等，这些测试内容覆盖了车载高速网络OSI(Open SystemInterconnection，开放式系统互联)七层模型中从底层物理层到上层应用层的全部内容，因此本发明实施例提供的车载高速网络测试系统，测试覆盖全面。同时，在具体测试时，测试单元可以根据测试指令直接对被测单元进行测试，并且，各项测试内容之间相互独立不受影响，各个测试模块可以进行并行测试，有效缩短了测试时间，提高了测试效率。

作为本发明实施例的一种可选的实施方式，如图2所示，控制单元1包括测试主机11和上位机，上位机包括测试执行脚本，测试单元可以包括多个测试模块，多个测试模块之间可以通过以太网交换机20统一组成以太网网络，测试主机11通过以太网交换机20和测试单元2连接，测试主机11根据测试执行脚本将测试指令发送至被测单元。

可选地，控制单元1还可以包括测试服务器和测试客户端，测试主机可以设置在测试客户端中，上位机可以设置在测试客户端也可以设置在测试服务器中。用户可以在测试客户端中输入测试需求，测试客户端可以生成测试指令；控制单元生成的测试报告和测试数据可以上传到云端进行存储。。

具体地，测试执行脚本可以包括一些通用的测试配置，例如发送流量类型、时间长短、发送次数等可以预先进行定义，不需要每次都重新配置，生成测试指令时只需测试客户端调用相应的测试接口去执行测试脚本即可；测试执行脚本还可以包括一些特殊的测试配置，如IP地址、MAC地址、端口号信息等，不同的测试设备是不相同的，具体可以将参数配置接口引出到测试客户端执行界面，用户直接在执行界面输入相应参数就可以调用相应的测试执行脚本生成相应的测试指令。

作为本发明实施例的一种可选的实施方式，如图3所示，测试单元2包括第一测试模块21、第二测试模块22、第三测试模块23及第四测试模块24。

作为本发明实施例的一种可选的实施方式，如图3所示，第一测试模块21包括示波器和矢量网络分析仪，用于对被测单元进行PMA测试；其中，示波器和矢量分析仪通过以太网连接，从而实现示波器对矢量网络分析仪的控制。示波器通过以太网接口和测试主机连接。PMA测试的测试执行脚本可以预先集成在示波器中，在需要进行PMA测试时，控制单元可以通过API接口调用示波器中相应的测试脚本即可进行PMA测试。具体地，PMA测试的测试标准，可以选择由OPEN联盟统一制定的标准。PMA测试的测试执行脚本的调用方式可以包括在VS开发环境下C++语言编译生成的可执行文件，具体可以设置为动态链接库的形式，在测试时，可以由测试客户端直接调用。此外，示波器可以选择高精度示波器，从而可以使得示波器可以实现2G及2G以上的采样点。

作为本发明实施例的一种可选的实施方式，如图3所示，第二测试模块22包括高速网络分析仪，用于对被测单元进行网络性能测试、协议一致性测试和音视频传输测试；其中，高速网络分析仪可以选择Spirent C50以太网测试仪。该设备可以进行网络流量的发送与接收，并具备端口流量统计与分析功能。

可选地，网络性能测试的被测单元包括二层交换设备和三层交换设备；网络性能测试的测试执行脚本可以预先配置在上位机中。该测试执行脚本可以在VS开发环境下调用TCL(Tool Command Language，工具命令语言)生成，具体可以设置为动态链接库的形式，在测试时，可以由测试客户端直接调用。网络性能测试具体可以实现吞吐量、丢帧率、转发延迟、地址表容量、地址学习速率、地址老化时间、错误帧过滤等测试内容，且网络性能测试根据RFC2544和RFC2889标准判断测试结果。

可选地，协议一致性测试和音视频测试的被测单元包括实现以太网基本通信协议栈或音视频传输协议栈的终端设备及交换设备。具体地，协议一致性测试和音视频测试的测试执行脚本也可以预先配置在上位机中，该测试执行脚本可以由TTCN3(Testing andTest Control Notation)语言编辑开发，并编译成第二测试模块可执行的CLF工程文件，在具体测试时，测试客户端可以通过API程序接口直接调用该CLF工程文件，并通过OPEN联盟的TC8(Tech Committee8)汽车以太网ECU测试规范要求生成测试指令给测试单元，测试单元执行测试指令并接收被测设备回复的响应消息各个字段并发送至上位机，上位机对其进行分析比对，以此验证开发协议栈与标准协议的一致性情况，协议一致性测试和音视频测试具体可以测试的协议类型包括ARP/ICMP/IPv4/IPv6/TCP/UDP/DHCP/SOMEIP/AVB/UDPNM协议。

作为本发明实施例的一种可选的实施方式，如图3所示，第三测试模块23包括VectorVN5640和VT板卡，用于对被测单元进行互操作性测试、故障模式测试、以太网诊断测试、以太网刷写测试和网关路由测试。具体地，这些测试的测试执行脚本也可以预先配置在上位机中，该测试执行脚本可以由CAPL(CommunicationApplicationProgrammingLaguage)语言编辑开发，并编译成第三测试模块可执行的CANoe(CAN open environment)工程文件，在具体测试时，测试客户端通过API程序接口可以直接调用该CANoe工程文件。其中，VT板卡可以选择VT2816 FPGA、VT2848 FPGA及VT7900FPGA等系列型号的芯片。VN5640和VT板卡可以选择Vector的板卡。

可选地，VN5640和VT板卡可以根据测试指令向被测单元注入故障，进行互操作性测试、故障模式测试、以太网诊断测试、以太网刷写测试和网关路由测试。其中，注入的故障模式包括短路故障、断路故障等。在具体测试时，可以通过测试单元和被测单元之间的交互，验证其网络通信行为，从而实现相应的测试。

作为本发明实施例的一种可选的实施方式，如图3所示，第四测试模块24包括协议分析仪，用于对被测单元进行网络信息安全测试。具体地，网络信息安全测试的测试执行脚本也可以预先配置在上位机中，该测试执行脚本在可以VS开发环境下调用TCL(ToolCommand Language，工具命令语言)生成，具体可以设置为动态链接库的形式，在测试时，可以由测试客户端直接调用。

可选地，网络信息安全测试在测试时可以选择逆向测试，具体可以由协议分析仪根据测试指令向被测单元进行网络攻击和异常流量注入，通过判断被测单元能否主动防御攻击行为并及时丢弃异常流量进行信息进行测试。其中，网络信息安全测试的主要测试内容包括防火墙测试、DDos(Distributed denial of service attack，分布式拒绝服务攻击)攻击测试、模糊测试、恶意软件攻击、漏洞库测试和病毒/木马测试等。

作为本发明实施例的一种可选的实施方式，如图2所示，该车载高速网络测试系统还包括：供电单元4，供电单元4的一端连接控制单元1，供电单元4的另一端连接被测单元3，控制单元1用于调整供电单元4输出的电流电压，供电单元4根据调整后的电流电压对被测单元3供电。

具体地，供电单元4可以选择程控电源，被测单元3车载以太网控制器具备车载以太网通信接口和电源接口，供电单元4通过该电源接口与被测单元3连接。被测单元3通过车载以太网通信接口与测试单元2连接。

可选地，测试单元2可以通过车载以太网通信接口与被测单元3连接，在具体测试时，可以通过软件进行端口切换，避免频繁手动搭建测试环境。

本发明实施例还提供一种车载高速网络测试方法，该测试方法应用于如上述实施例中任一项的车载高速网络测试系统，如图4所示，该车载高速网络测试方法包括如下步骤：

步骤S101：根据测试需求配置测试参数，生成测试指令；具体地，用户可以在控制单元的测试客户端根据需求创建测试计划和测试任务，同时该测试客户端还可以配置被测件信息和测试人员信息。在创建测试计划和测试任务之后，可以选择测试类别，输入测试参数，并关联相应的测试用例以匹配不同的测试脚本，从而生成相应的测试指令。其中，该测试脚本可以预先存储在上位机中。

步骤S102：测试单元根据测试指令对被测单元进行测试；具体地，在生成测试指令后，测试单元获取该测试指令并执行，在测试时，测试单元可以根据测试指令发送协议数据给被测单元。具体测试内容可以涉及PMA测试、互操作性测试、协议一致性测试、网络性能测试、故障模式测试、以太网诊断测试、以太网刷写测试、网关路由测试、音视频传输测试、网络信息安全测试等。

步骤S103：测试单元接收被测单元的测试数据，生成测试报告。具体地，被测单元根据相应的协议数据可以生成测试数据，测试单元可以接收该测试数据并返回给控制单元，控制单元将返回的测试数据与标准数据或预设数据进行比较得到测试结果。同时控制单元可以根据测试结果和测试数据生成测试报告，并将该测试报告发送至测试服务器中进行保存。

本发明实施例提供的车载高速网络测试方法，其测试内容覆盖了车载高速网络OSI(Open System Interconnection，开放式系统互联)七层模型中从底层物理层到上层应用层的全部内容，因此本发明实施例提供的车载网络测试方法，测试覆盖全面。同时，在具体测试时，测试单元可以根据测试指令直接对被测单元进行测试，实现了全自动测试，并且，各项测试内容之间相互独立不受影响，各个测试模块可以进行并行测试，有效缩短了测试时间，提高了测试效率。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (10)

1.一种车载高速网络测试系统，其特征在于，包括：控制单元、测试单元和被测单元，

所述被测单元包括车载以太网控制器；

所述控制单元用于根据测试需求生成测试指令发送至所述测试单元，并根据所述测试单元返回的测试结果生成测试报告；

所述测试单元的一端连接所述控制单元，所述测试单元的另一端连接所述被测单元，所述测试单元用于根据所述测试指令对所述被测单元进行测试，并接收所述被测单元的测试结果返回给控制单元，对所述被测单元进行测试的测试内容包括PMA测试、互操作性测试、协议一致性测试、网络性能测试、故障模式测试、以太网诊断测试、以太网刷写测试、网关路由测试、音视频传输测试、网络信息安全测试。

2.根据权利要求1所述的车载高速网络测试系统，其特征在于，所述测试单元包括第一测试模块、第二测试模块、第三测试模块及第四测试模块，

所述第一测试模块包括示波器和矢量网络分析仪，用于对所述被测单元进行PMA测试；

所述第二测试模块包括高速网络分析仪，用于对所述被测单元进行网络性能测试、协议一致性测试和音视频传输测试；

所述第三测试模块包括VN5640和VT板卡，用于对所述被测单元进行互操作性测试、故障模式测试、以太网诊断测试、以太网刷写测试和网关路由测试；

所述第四测试模块包括协议分析仪，用于对所述被测单元进行网络信息安全测试。

3.根据权利要求2所述的车载高速网络测试系统，其特征在于，所述控制单元包括测试主机和上位机，所述上位机包括测试执行脚本，所述测试主机通过以太网交换机和所述测试单元连接，所述测试主机根据测试执行脚本将所述测试指令发送至所述被测单元。

4.根据权利要求2所述的车载高速网络测试系统，其特征在于，

所述示波器和所述矢量分析仪通过以太网连接，所述示波器保存所述PMA测试的测试执行脚本，所述示波器和所述矢量分析仪根据测试指令调用所述PMA测试的测试执行脚本进行PMA测试。

5.根据权利要求2所述的车载高速网络测试系统，其特征在于，

所述网络性能测试的被测单元包括二层交换设备和三层交换设备；

所述协议一致性测试和所述音视频测试的被测单元包括实现以太网基本通信协议栈或音视频传输协议栈的终端设备及交换设备。

6.根据权利要求2所述的车载高速网络测试系统，其特征在于，所述VN5640和VT板卡根据所述测试指令向所述被测单元注入故障或模拟发送特定流量，进行互操作性测试、故障模式测试、以太网诊断测试、以太网刷写测试和网关路由测试。

7.根据权利要求2所述的车载高速网络测试系统，其特征在于，所述协议分析仪根据所述测试指令向所述被测单元进行网络攻击和异常流量注入，根据所述被测单元的防御和丢弃行为进行信息安全测试。

8.根据权利要求1所述的车载高速网络测试系统，其特征在于，还包括：供电单元，所述供电单元的一端连接所述控制单元，所述供电单元的另一端连接所述被测单元，所述控制单元用于调整所述供电单元输出的电流电压，所述供电单元根据调整后的电流电压对所述被测单元供电。

9.根据权利要求1所述的车载高速网络测试系统，其特征在于，所述测试单元通过车载以太网通信接口与所述被测单元连接。

10.一种车载高速网络测试方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项的车载高速网络测试系统，包括如下步骤：

根据测试需求配置测试参数，生成测试指令；

根据测试指令对被测单元进行测试；

接收被测单元的测试结果，生成测试报告。

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