CN113938402A - 一种基于电力线和无线的双模测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于电力线和无线的双模通信模块测试系统，包括，脚本测试工具、通信及报文转发工具、测试代理单元，以及双模通信单元，其中，所述脚本测试工具，其模拟集中器和电表与所述双模通信单元通信，根据所述双模通信单元回复的报文判断是否通过测试用例并自动生成测试报告；所述通信及报文转发工具，其与所述测试代理单元、所述双模通信单元进行通信，进行报文的收发；所述测试代理单元，其根据所述脚本测试工具的指令，设置发送参数及定制测试报文，模拟STA或CCO与所述双模通信单元组网。本发明还提供一种基于电力线和无线的双模通信模块测试方法，可自动运行测试用例，给出准确的测试结果。

Description

一种基于电力线和无线的双模测试系统及方法

技术领域

本发明涉及电力线载波通信技术领域，尤其涉及一种基于电力线和无线的双模通信模块测试系统及方法。

背景技术

电力线载波通信（Power Line Carrier Communication，简称PLC）是一种利用现有电力网络作为传输媒介的电力通信系统，广泛应用于远程抄表（用电信息采集）、自动计费、家庭宽带接入等领域。

双模通信系统基于高速电力线（HPLC）与微功率无线（RF）两种通信技术，充分发挥两种通信技术的优势，HPLC和RF组成同一个多跳网络，可应用于载波通信盲点场景、无线通信盲点场景和双模融合通信场景，提高了通信带宽、速率和覆盖率，实现室内室外可靠通信，支持电力物联网各种新业务应用，如水气热表多表集抄、智能家居、智慧路灯等。

双模通信网络系统主要由双模通信单元包括中央协调器central coordinator（CCO）、站点station（STA）组成，其中CCO是通信网络中的主节点角色，负责完成组网控制、网络维护管理等功能，其对应的设备实体为集中器本地通信单元；STA是通信网络中的从节点角色，其对应的设备实体包括电能表双模通信单元、I型采集器双模通信单元或双模II型采集器。

国家电网在现有用电信息采集系统HPLC宽带载波相关技术规范及测试流程用例基础上制定并发布了双模通信单元（CCO、STA)相关技术规范及测试流程用例，一种能够快速对双模通信单元进行测试的测试系统有待提出。现有的测试方法一是采用人工测试，测试效率低，精准度差；二是采用大而复杂的测试台体和表架测试，对测试环境和场地有要求，且成本高、灵活度差。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于电力线和无线的双模通信模块测试系统及方法，采用自动化脚本测试工具软件、通信及报文转发工具，以及测试代理设备，快速对双模通信单元进行精准有效的测试。

为了实现上述目的，本发明提供的基于电力线和无线的双模通信模块测试系统，包括，包括，脚本测试工具、通信及报文转发工具、测试代理单元，以及双模通信单元，其中，

所述脚本测试工具，其模拟集中器和电表与所述双模通信单元通信，根据所述双模通信单元回复的报文判断是否通过测试用例并自动生成测试报告；

所述通信及报文转发工具，其与所述测试代理单元、所述双模通信单元进行通信，进行报文的收发；

所述测试代理单元，其根据所述脚本测试工具的指令，设置发送参数及定制测试报文，模拟STA或CCO与所述双模通信单元组网。

进一步地，所述通信及报文转发工具，其对TCP/IP服务器地址及端口进行设置，将收到的TCP报文中的PLC或RF包解析后转发给所述脚本测试工具，并将所述脚本测试工具发送的PLC或RF包封装成TCP报文发送给所述测试代理单元和所述双模通信单元。

进一步地，所述测试代理单元，采用扩展协议，模拟STA或CCO与所述双模通信单元组网，并将接收的所述双模通信单元的报文转发给所述脚本测试工具。

更进一步地，所述扩展协议，其报文头的结构，包括：

魔术字：用于标识是电力线和无线通道上的有效报文；

体长：指示PLC或RF报文体长度；

命令码：指示报文具体类型，包括启动测试、停止测试、设置载波频段、设置发送功率、转发报文；

命令参数集：配合命令码，提供具体参数配置说明，包括说明该报文是HPLC还是RF报文，设置发送的频段、功率数值；

报文体：为接收或发送的双模标准协议报文。

为了实现上述目的，本发明还提供一种基于电力线和无线的双模通信模块测试方法，包括以下步骤，

1）模拟集中器向待测的双模通信单元的CCO下发添加从节点命令，将目标网络站点的MAC地址下发到CCO中，验证待测CCO允许1级单站点STA入网测试；

2）通过测试代理单元设置双模通信单元的目标无线工作信道，且模拟STA作为1级站点尝试入网，测试待测CCO允许1级站点入网功能。

进一步地，所述步骤1）还包括，

模拟集中器，向待测CCO下发添加从节点命令，将目标网络站点的MAC地址下发到CCO中；

通过测试代理单元、通信及报文转发工具接收待测CCO发出的中央信标，模拟STA发送关联请求帧；

接收关联确认或关联汇总报文对CCO进行测试。

进一步地，所述接收关联确认或关联汇总报文对CCO进行测试的步骤，还包括，脚本测试工具在定时时间内没有收到关联确认或关联汇总报文，则测试不通过；在定时时间内收到关联确认或关联汇总报文，若与标准规定的关联确认帧格式一致则测试通过，不一致，则测试不通过。

进一步地，所述步骤2）还包括，

通过测试代理单元发送测试帧，设置被测设备的目标无线工作信道；

设置测试代理单元进入RF收发模式；

模拟电表，向待测STA下发表地址；

模拟CCO进行站点入网操作；

模拟CCO发送中央信标帧，测试协议一致性；

模拟STA发送关联请求，测试协议一致性；

模拟CCO发送关联确认，测试协议一致性。

进一步地，所述模拟电表，向待测STA下发表地址的步骤，还包括，脚本测试工具模拟电表，在收到待测STA的读表号请求后，向其下发表地址。

更进一步地，所述模拟CCO进行站点入网操作的步骤，还包括，脚本测试工具模拟CCO周期性向待测STA设备发送中央信标帧，收到关联请求帧后，回复关联确认帧，使站点入网成功；

所述模拟CCO发送中央信标帧，测试协议一致性的步骤，还包括，脚本测试工具模拟CCO安排入网的STA作为发现站点发送无线精简信标时隙的中央信标帧，定时时间内收不到发现站点发出的无线精简信标报文则失败，若是收到，则测试协议一致性，若不一致，则输出不通过；

所述模拟STA发送关联请求，测试协议一致性的步骤，还包括，脚本测试工具模拟STA发送关联请求，定时时间内收不到待测STA转发的关联请求帧，则不通过，若收到，则测试协议一致性，若不一致，则输出不通过；

所述模拟CCO发送关联确认，测试协议一致性的步骤，还包括，脚本测试工具模拟CCO发送关联确认，在定时时间内收不到待测STA转发的关联确认帧，则不通过，若收到，则测试协议一致性，不一致则输出不通过，一致则测试通过。

本发明提供的基于电力线和无线的双模通信模块测试系统及方法，与现有技术相比具有如下的技术效果：

（1）针对国家电网提出双模测试规范流程的同时，还兼容现有的国网HPLC单模测试规范，节约了测试成本；

（2）部署灵活、结构简单，易于维护和扩展，可根据需要调整脚本测试工具的用例脚本，适应不断变化的测试需求；

（3）自动化程度高，可自动运行测试用例，给出准确的测试结果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的基于电力线和无线的双模通信模块测试系统结构示意图；

图2为根据本发明的基于电力线和无线的双模通信模块测试方法流程图；

图3为本发明的验证CCO允许1级单站点STA入网测试工作流程图；

图4为根据本发明的STA通过作为1级代理站点（PCO）功能使站点入网测试工作流程图；

图5为根据本发明的扩展协议结构示意图；

图6为根据本发明的STA作为1级代理站点功能使站点入网测试的网络拓扑图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

图1为根据本发明的基于电力线和无线的双模通信模块测试系统结构示意图，如图1所示，本发明的基于电力线和无线的双模通信模块测试系统，包括，脚本测试工具10、通信及报文转发工具20、测试代理单元30，以及双模通信单元40，其中，

脚本测试工具10，采用自动化脚本测试工具软件PlcTest。可按照国家电网发布的双模测试用例执行自动化测试脚本流程，能够模拟集中器和电表通过串口与被测用电信息采集系统双模通信单元（CCO、STA）通信，且能发送、接收PLC和RF报文，采用扩展协议与测试代理单元30通信，根据双模通信单元40（被测模块）回复的报文判断是否通过测试用例并自动生成测试报告。

本发明实施例中，脚本测试工具10通过通信及报文转发工具20、网线，与测试代理单元30进行以太网TCP/IP协议通信，并且通过串口线与被测的双模通信单元40（CCO、STA）进行串口通信，能够模拟集中器或是电表与被测双模模块交互，测试其串口协议功能。

通信及报文转发工具20，采用以太网TCP/IP协议通信和报文转发工具软件PlcWorkBench，对TCP/IP服务器地址及端口进行设置，与测试代理单元30、双模通信单元40进行以太网通信，将收到的TCP报文中的PLC或RF包解析后转发给脚本测试工具10，并将脚本测试工具10发送的PLC或RF包封装成TCP报文通过网线发给测试代理单元30和双模通信单元40。

测试代理单元30，其包括双模通信单元CCO，并带有以太网网口芯片，同时具备双模通信和以太网TCP/IP协议通信能力，采用扩展协议，根据脚本测试工具10发送的命令设置发送参数、发送各类定制测试报文，模拟STA或CCO与被测的双模通信单元40的CCO、STA组网，并将从电力线和无线通道接收到的被测的双模通信单元40的报文通过网口转发给脚本测试工具10。

双模通信单元40，用于接收电力线和无线通道上的信号数据，并封装为TCP/IP包发送给脚本测试工具10，通过PLC和RF报文过滤器过滤出双模报文，作为测试结果的依据。

本发明实施例中， 脚本测试工具10采用扩展协议对测试代理单元30下发各种指令和参数，并对测试代理单元30收到的双模通信报文进行识别、检测。扩展协议报文格式如图5所示，本发明的扩展协议，其报头结构（Packet Header）包括：

1. 魔术字(magic_num)：用于标识是电力线和无线通道上的有效报文；

2. 体长(body_size)：指示PLC或RF报文体长度；

3. 命令码(cmd_code)：指示报文具体类型，包括启动测试、停止测试、设置载波频段、设置发送功率、转发报文等命令。

4. 命令参数集(cmd_params)：配合命令码，提供具体参数配置说明，包括说明该报文是HPLC还是RF报文，设置发送的频段、功率数值等。

报文体（Paket Body）为接收或发送的双模标准协议报文。

实施例2

本发明还提供一种基于电力线和无线的双模通信模块测试方法，通过实施例1中的基于电力线和无线的双模通信模块测试系统对双模通信单元进行功能测试。

本发明中所述CCO与STA组成树状网络，组网过程主要是CCO通过发送中央信标和安排发现信标以及代理信标的发送，触发逐层级的STA的网络接入请求来完成组网。如果有1级站点请求接入网络，CCO需要对请求接入网络的站点通过白名单进行身份认证。之后，CCO可以将关联请求的处理结果，通过发送关联确认报文或者关联汇总指示报文告知给STA。当1级站点接入本网络后，CCO可以安排信标时隙，让新入网的1级站点发送发现信标。发现信标的发送，可以触发新入网站点周围的2级站点发起关联入网的请求。当2级站点入网后，CCO可以安排信标时隙，让新入网2级站点发送发现信标，触发该2级站点周围的3级站点发起关联入网请求。如此循环，以便距离CCO最远的最高层级的STA站点加入网络。CCO为0级，STA最大层级支持到15级。 本实施例即测试待测CCO允许1级站点入网功能。

图2为根据本发明的基于电力线和无线的双模通信模块测试方法流程图，下面将参考图2，对本发明的基于电力线和无线的双模通信模块测试方法进行详细描述。

在步骤201，连接设备，将待测双模通信单元上电初始化。

在步骤202，模拟集中器向待测的双模通信单元的CCO下发添加从节点命令，将目标网络站点的MAC地址下发到CCO中，验证待测CCO允许1级单站点STA入网测试。

本发明实施例中，脚本测试工具10模拟集中器通过串口向待测CCO下发“添加从节点”命令，将目标网络站点的MAC地址下发到CCO中，等待“确认”后，验证待测CCO允许1级单站点STA入网测试。

在步骤203，脚本测试工具通过测试代理单元设置被测设备（DUT）的目标无线工作信道，并且模拟STA作为1级站点尝试入网，测试待测CCO允许1级站点入网功能。

本发明实施例中，脚本测试工具10通过测试代理单元30在不同的载波频段上各发送20次测试帧（TMI4），循环发送3轮，设置被测设备（DUT）的目标无线工作信道。

实施例3

图3为本发明的验证CCO允许1级单站点STA入网测试工作流程图，下面将参考图3，对本发明的验证CCO允许1级单站点STA入网测试工作流程进行详细描述。

在步骤301，模拟集中器向待测CCO下发添加从节点命令，将目标网络站点的MAC地址下发到CCO中。

本发明实施例中，脚本测试工具10模拟集中器，通过串口向待测CCO下发“添加从节点”命令，将目标网络站点的MAC地址下发到CCO中，等待“确认”。

在步骤302，通过测试代理单元、通信及报文转发工具接收待测CCO发出的“中央信标”，模拟STA发送“关联请求”帧。

本发明实施例中，脚本测试工具10通过测试代理单元30、通信及报文转发工具20接收待测CCO发出的“中央信标”后，模拟STA设备发送“关联请求”帧，启动定时器 15s。

在步骤303，接收关联确认或关联汇总报文对CCO进行测试。

本发明实施例中，脚本测试工具10在定时时间内收不到针对该“关联请求”帧的“结果”为0或10的“关联确认”或者“关联汇总”报文，则测试不通过，收到后，若与标准规定的关联确认帧格式一致则测试通过，不一致，则测试不通过。

实施例4

STA作为1级代理站点（PCO）功能使站点入网测试,其网络拓扑图如图6所示。按照规范，STA在入网成功后，如果被CCO安排发送发现信标，该STA可能被下一级站点选择成为代理站点（PCO）。当一个STA被CCO确认成为代理站点后，CCO会分配该STA站点的信标时隙，指示该STA站点发送代理信标。当一个STA站点解析信标时隙时，发现CCO安排了信标时隙指示其发送代理信标，则该STA站点需要设置自己的角色为PCO，并且需要按照CCO安排的时隙进行代理信标发送。当一个STA站点成为PCO后，每个信标周期中，CCO都会安排其发送代理信标。

当一个STA站点通过代理站点入网时，CCO会将关联请求的处理结果携带在关联确认报文中发送给STA的代理站点。该代理站点在处理完成后，需要将关联确认报文转发给STA站点。

图4为本发明的STA通过作为1级代理站点（PCO）功能使站点入网测试工作流程图，下面将参考图4，对本发明的STA通过作为1级代理站点（PCO）功能使站点入网测试工作流程进行详细描述。

在步骤401，通过测试代理单元发送测试帧，设置被测设备的目标无线工作信道。

本发明实施例中，脚本测试工具10通过测试代理单元30在不同的载波频段上各发送20次测试帧（TMI4），循环发送3轮,设置被测设备（DUT）的目标无线工作信道。

在步骤402，设置测试代理单元进入RF收发模式。

本发明实施例中，脚本测试工具10将测试代理单元30进入RF收发模式的时间设置为10分钟。

在步骤403，模拟电表，向待测STA下发表地址。

本发明实施例中，脚本测试工具10模拟电表，在收到待测STA的读表号请求后，向其下发表地址。

在步骤404，模拟CCO进行站点入网操作。

本发明实施例中，脚本测试工具10模拟CCO周期性向待测STA设备发送“中央信标”帧，收到“关联请求”帧后，回复“关联确认”帧，使站点入网成功。

在步骤405，模拟CCO发送中央信标帧，测试协议一致性。

本发明实施例中，脚本测试工具10模拟CCO安排入网的STA作为发现站点发送无线精简信标时隙的“中央信标”帧；启动定时时间15s，定时时间内若收不到发现站点发出的“无线精简信标”报文则失败，若是收到，则测试协议一致性，若不一致，则输出不通过。

在步骤406，模拟STA发送关联请求，测试协议一致性。

本发明实施例中，脚本测试工具10模拟STA发送“关联请求”，启动定时时间15s，定时时间内收不到待测STA转发的“关联请求”帧，则不通过，若收到，则测试协议一致性，若不一致，则输出不通过。

在步骤407，模拟CCO发送关联确认，测试协议一致性。

本发明实施例中，脚本测试工具10模拟CCO发送“关联确认”，启动定时时间10s，定时时间内收不到待测STA转发的“关联确认”帧，则不通过，若收到，则测试协议一致性，不一致则输出不通过，一致则测试通过。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电力线和无线的双模通信模块测试系统，包括，脚本测试工具、通信及报文转发工具、测试代理单元，以及双模通信单元，其特征在于，

所述脚本测试工具，其模拟集中器和电表与所述双模通信单元通信，根据所述双模通信单元回复的报文判断是否通过测试用例并自动生成测试报告；

所述通信及报文转发工具，其与所述测试代理单元、所述双模通信单元进行通信，进行报文的收发；

所述测试代理单元，其根据所述脚本测试工具的指令，设置发送参数及定制测试报文，模拟STA或CCO与所述双模通信单元组网。

2.根据权利要求1所述的基于电力线和无线的双模通信模块测试系统，其特征在于，所述通信及报文转发工具，其对TCP/IP服务器地址及端口进行设置，将收到的TCP报文中的PLC或RF包解析后转发给所述脚本测试工具，并将所述脚本测试工具发送的PLC或RF包封装成TCP报文发送给所述测试代理单元和所述双模通信单元。

3.根据权利要求1所述的基于电力线和无线的双模通信模块测试系统，其特征在于，所述测试代理单元，采用扩展协议，模拟STA或CCO与所述双模通信单元组网，并将接收的所述双模通信单元的报文转发给所述脚本测试工具。

4.根据权利要求3所述的基于电力线和无线的双模通信模块测试系统，其特征在于，所述扩展协议，其报文头的结构，包括：

魔术字：用于标识是电力线和无线通道上的有效报文；

体长：指示PLC或RF报文体长度；

命令码：指示报文具体类型，包括启动测试、停止测试、设置载波频段、设置发送功率、转发报文；

命令参数集：配合命令码，提供具体参数配置说明，包括说明该报文是HPLC还是RF报文，设置发送的频段、功率数值；

报文体：为接收或发送的双模标准协议报文。

5.一种基于电力线和无线的双模通信模块测试方法，包括以下步骤，

1）模拟集中器向待测的双模通信单元的CCO下发添加从节点命令，将目标网络站点的MAC地址下发到CCO中，验证待测CCO允许1级单站点STA入网测试；

2）通过测试代理单元设置双模通信单元的目标无线工作信道，且模拟STA作为1级站点尝试入网，测试待测CCO允许1级站点入网功能。

6.根据权利要求5所述的基于电力线和无线的双模通信模块测试方法，其特征在于，所述步骤1）还包括，

模拟集中器，向待测CCO下发添加从节点命令，将目标网络站点的MAC地址下发到CCO中；

通过测试代理单元、通信及报文转发工具接收待测CCO发出的中央信标，模拟STA发送关联请求帧；

接收关联确认或关联汇总报文对CCO进行测试。

7.根据权利要求6所述的基于电力线和无线的双模通信模块测试方法，其特征在于，所述接收关联确认或关联汇总报文对CCO进行测试的步骤，还包括，脚本测试工具在定时时间内没有收到关联确认或关联汇总报文，则测试不通过；在定时时间内收到关联确认或关联汇总报文，若与标准规定的关联确认帧格式一致则测试通过，不一致，则测试不通过。

8.根据权利要求5所述的基于电力线和无线的双模通信模块测试方法，其特征在于，所述步骤2）还包括，

通过测试代理单元发送测试帧，设置被测设备的目标无线工作信道；

设置测试代理单元进入RF收发模式；

模拟电表，向待测STA下发表地址；

模拟CCO进行站点入网操作；

模拟CCO发送中央信标帧，测试协议一致性；

模拟STA发送关联请求，测试协议一致性；

模拟CCO发送关联确认，测试协议一致性。

9.根据权利要求8所述的基于电力线和无线的双模通信模块测试方法，其特征在于，所述模拟电表，向待测STA下发表地址的步骤，还包括，脚本测试工具模拟电表，在收到待测STA的读表号请求后，向其下发表地址。

10.根据权利要求8所述的基于电力线和无线的双模通信模块测试方法，其特征在于，

所述模拟CCO进行站点入网操作的步骤，还包括，脚本测试工具模拟CCO周期性向待测STA设备发送中央信标帧，收到关联请求帧后，回复关联确认帧，使站点入网成功；

所述模拟CCO发送中央信标帧，测试协议一致性的步骤，还包括，脚本测试工具模拟CCO安排入网的STA作为发现站点发送无线精简信标时隙的中央信标帧，定时时间内收不到发现站点发出的无线精简信标报文则失败，若是收到，则测试协议一致性，若不一致，则输出不通过；

所述模拟STA发送关联请求，测试协议一致性的步骤，还包括，脚本测试工具模拟STA发送关联请求，定时时间内收不到待测STA转发的关联请求帧，则不通过，若收到，则测试协议一致性，若不一致，则输出不通过；

所述模拟CCO发送关联确认，测试协议一致性的步骤，还包括，脚本测试工具模拟CCO发送关联确认，在定时时间内收不到待测STA转发的关联确认帧，则不通过，若收到，则测试协议一致性，不一致则输出不通过，一致则测试通过。

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