CN114363944A - 一种基于c-v2x的设备通信性能测试系统及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于C‑V2X的设备通信性能测试系统及其测试方法，属于C‑V2X通信测试技术领域。包括有业务微服务、C‑V2X设备端、EMQ服务器、时序数据库、前端微服务、WEB前端，所述业务微服务与C‑V2X设备端通过EMQ服务器连接，所述WEB前端与业务微服务通过前端微服务连接，所述业务微服务与EMQ服务器均与时序数据库连接。相比于现有技术，本发明的有益效果是：首先，本测试系统能够对C‑V2X终端设备之间的通信性能进行测试，能够在C‑V2X终端设备量产使用前进行通信性能的测试，保证C‑V2X终端设备低延迟、高可靠的通信性能，有效保证C‑V2X技术的安全应用；其次，本测试系统的测试指标丰富，能够对多种测试指标进行测试。
Description
技术领域：
本发明属于C-V2X通信测试技术领域，具体涉及一种基于C-V2X的设备通信性能测试系统及其测试方法。
背景技术：
随着车联网以及智能网联汽车的发展，C-V2X作为智能交通运输系统的关键技术，会逐渐被普及使用。在高车辆密度情况下，无线传输信道拥塞将可能导致C-V2X消息传输延迟或失败率增高，所以C-V2X设备低延迟、高可靠的通信性能是保证车联网C-V2X安全类应用商业化应用的必要前提。
目前，基于真实交通场景下的大规模C-V2X终端设备的通信性能测试，依然是比较空白的状态，无法系统性地进行大规模的、多指标的通信测试，对于道路上规模化的终端设备同时通信的通信性能和变化规律还不得而知。因此，在车联网C-V2X规模化推广应用进程中，十分必要建立大规模测试环境，验证各类场景下的C-V2X通信性能和应用功能，保障C-V2X应用的有效性和可靠性。
发明内容
为解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种基于C-V2X的设备通信性能测试系统及其测试方法，能够对C-V2X终端设备之间的通信性能进行测试，能够在C-V2X终端设备量产使用前进行通信性能的测试，保证C-V2X终端设备低延迟、高可靠的通信性能，有效保证C-V2X技术的安全应用。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于C-V2X的设备通信性能测试系统，该系统包括有业务微服务、C-V2X设备端、EMQ服务器、时序数据库、前端微服务、WEB前端，所述业务微服务与C-V2X设备端通过EMQ服务器连接，所述WEB前端与业务微服务通过前端微服务连接，所述业务微服务与EMQ服务器均与时序数据库连接。
具体为：C-V2X设备端授权认证后，业务微服务进行C-V2X设备的设置并选择测试指标、创建测试任务工单，执行测试算法逻辑进行测试，C-V2X设备端通过MQTT将测试原始数据上报到EMQ服务器，EMQ服务器将测试原始数据和测试数据存入到时序数据库，业务微服务从时序数据库读取数据并实时显示测试过程，并导出测试数据、原始数据，前端微服务接收业务微服务的数据后进行数据解析和处理，WEB前端接收前端微服务的数据后进行测试结果展示。
进一步地，所述C-V2X设备端包括有OBU、RSU。C-V2X设备端与测试系统进行交互，采集数据并上报给测试系统，并实现与测试系统指令交互等功能。
进一步地，所述测试指标包括有端到端时延、空口时延、丢包率、发包间隔、收包间隔、签名时延、验签时延、签名结果、验签结果。
进一步地，各项测试指标的定义、选取条件、计算方法分别为：
端到端时延：
定义：被测设备A发送数据中的发送时间与背景设备B接收A数据的接收时间的时间差。
选取条件：通过空口消息数据中msgCnt字段匹配被测设备A发送与背景设备B接收的同一条数据。
计算方法：背景设备B的验签时间–被测设备A的签名时间，精确到US。
空口时延：
定义：被测设备A发送数据中的发送时间与背景设备B接收A数据的接收时间的时间差。
选取条件：通过空口消息数据中msgCnt字段匹配被测设备A发送与背景设备B接收的同一条数据。
计算方法：背景设备B的空口消息接收时间–被测设备A的空口消息发送时间，精确到US。
丢包率：
定义：发送方为自己发送的同类消息，依次进行编号，编号数值msgCnt为0～127，循环计数。该数据字段用于接收方对来自同一发送方的同一类消息，进行连续收包的监控和丢包的统计。
选取条件：选取背景设备中收到的被测设备同一类空口消息，统计数据。
计算方法：累计统计一段时间内，丢失的msgCnt/总共的msgCnt＝丢包率，有效范围0-100％。
发包间隔(ITT:Inter-Transmit Time)：
定义：从设备发送的数据中，前后两条连续的发包数据的时间差。
选取条件：发送前后两条消息中msgCnt连续。
计算方法：当前条空口消息发送时间–上一条空口消息发送时间，精确到US。
收包间隔(IPG:Inter-Packet Gap)：
定义：从设备接收其他设备的数据中，前后两条收包数据的时间差。
选取条件：从背景设备接收的数据中选取测试设备前后两条数据。
计算方法：当前条空口消息接收时间–上一条空口消息接收时间，精确到US，取5秒钟的数据结果，求平均值。
签名时延：
定义：从设备发送的数据中，签名时间和发送时间的时间差。
选取条件：被测设备发送的同一条数据。
计算方法：空口消息发送时间–签名时间，精确到US，取1秒钟的数据，求平均值。
验签时延：
定义：从设备接收其他设备的数据中，验签时间和接收时间的时间差。
选取条件：被测设备接收的数据中选择一个背景设备的同一条数据。
计算方法：验签时间-空口消息接收时间，精确到US，取1秒钟的数据，求平均值。
签名结果：
定义：从设备发送的数据中，签名结果的统计。
选取条件：同一被测设备发送的数据。
计算方法：累计统计一段时间内，失败的签名消息条数/总共的签名消息条数，取1秒钟的数据，求累计的计算结果值，有效范围0-100％。
验签结果：
定义：设备接收其他设备的数据中，验签结果统计。
选取条件：被测设备接收的数据中选择同一个背景设备的数据。
计算方法：累计统计一段时间内，失败的验签消息条数/总共的验签消息条数，取1秒钟的数据，求累计的计算结果值，有效范围0-100％。
进一步地，所述原始数据包括有十六进制的PC5无线空口数据，用于为测试提供时间信息。
进一步地，所述业务微服务用于为C-V2X设备端提供测试功能，包括有设备测试设置、创建测试任务工单、设备上报数据并执行测试算法逻辑、实时显示测试结果的过程、导出测试工单、导出测试数据和原始数据。
进一步地，所述EMQ服务器包括有MQTT Broker服务器。
进一步地，所述时序数据库用于保存测试数据。
进一步地，所述前端微服务用于接收业务微服务的数据后进行数据解析和处理。
进一步地，所述WEB前端用于测试数据编辑、查询、修改、搜索、展示等。
进一步地，该系统还包括有Redis数据库，所述前端微服务、业务微服务均与Redis数据库连接。Redis数据库用于数据快速传输、提取、使用。
进一步地，该系统还包括有MySQL数据库，所述前端微服务与业务微服务通过MySQL数据库连接。MySQL数据库用于实现系统数据和业务数据的存储。
一种基于C-V2X的设备通信性能测试方法，包括以下步骤：
S1：将C-V2X设备端接入测试系统；
S2：登录测试系统，创建测试工单；
S3：选择不同的C-V2X设备作为被测设备与背景设备；
S4：选择测试指标；
S5：提交测试工单进行测试。
相比于现有技术，本发明的有益效果是：
首先，本测试系统能够对C-V2X终端设备之间的通信性能进行测试，能够在C-V2X终端设备量产使用前进行通信性能的测试，保证C-V2X终端设备低延迟、高可靠的通信性能，有效保证C-V2X技术的安全应用；
其次，本测试系统的测试指标丰富，能够对多种测试指标进行测试。
附图说明
图1是本发明的系统结构框图；
图2是本实施例中丢包率的测试数据图
图3是本实施例中端到端时延的测试数据图
图4是本实施例中发包间隔的测试数据图
图5是本实施例中空口时延的测试数据图
图6是本实施例中签名结果的测试数据图
图7是本实施例中签名时延的测试数据图
图8是本实施例中收包间隔的测试数据图
图9是本实施例中验签结果的测试数据图
图10是本实施例中验签时延的测试数据图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-10及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1所示，本发明的实现如下：
为实现上述目的，本实施例的技术方案如下：
一种基于C-V2X的设备通信性能测试系统，该系统包括有业务微服务、C-V2X设备端、EMQ服务器、时序数据库、前端微服务、WEB前端，所述业务微服务与C-V2X设备端通过EMQ服务器连接，所述WEB前端与业务微服务通过前端微服务连接，所述业务微服务与EMQ服务器均与时序数据库连接。
具体为：C-V2X设备端授权认证后，业务微服务进行C-V2X设备的设置并选择测试指标、创建测试任务工单，执行测试算法逻辑进行测试，C-V2X设备端通过MQTT将测试原始数据上报到EMQ服务器，EMQ服务器将测试原始数据和测试数据存入到时序数据库，业务微服务从时序数据库读取数据并实时显示测试过程，并导出测试数据、原始数据，前端微服务接收业务微服务的数据后进行数据解析和处理，WEB前端接收前端微服务的数据后进行测试结果展示。
所述C-V2X设备端包括有OBU、RSU。C-V2X设备端与测试系统进行交互，采集数据并上报给测试系统，并实现与测试系统指令交互等功能。
所述测试指标包括有端到端时延、空口时延、丢包率、发包间隔、收包间隔、签名时延、验签时延、签名结果、验签结果。
各项测试指标的定义、选取条件、计算方法分别为：
端到端时延：
定义：被测设备A发送数据中的发送时间与背景设备B接收A数据的接收时间的时间差。
选取条件：通过空口消息数据中msgCnt字段匹配被测设备A发送与背景设备B接收的同一条数据。
计算方法：背景设备B的验签时间–被测设备A的签名时间，精确到US。
空口时延：
定义：被测设备A发送数据中的发送时间与背景设备B接收A数据的接收时间的时间差。
选取条件：通过空口消息数据中msgCnt字段匹配被测设备A发送与背景设备B接收的同一条数据。
计算方法：背景设备B的空口消息接收时间–被测设备A的空口消息发送时间，精确到US。
丢包率：
定义：发送方为自己发送的同类消息，依次进行编号，编号数值msgCnt为0～127，循环计数。该数据字段用于接收方对来自同一发送方的同一类消息，进行连续收包的监控和丢包的统计。
选取条件：选取背景设备中收到的被测设备同一类空口消息，统计数据。
计算方法：累计统计一段时间内，丢失的msgCnt/总共的msgCnt＝丢包率，有效范围0-100％。
发包间隔(ITT:Inter-Transmit Time)：
定义：从设备发送的数据中，前后两条连续的发包数据的时间差。
选取条件：发送前后两条消息中msgCnt连续。
计算方法：当前条空口消息发送时间–上一条空口消息发送时间，精确到US。
收包间隔(IPG:Inter-Packet Gap)：
定义：从设备接收其他设备的数据中，前后两条收包数据的时间差。
选取条件：从背景设备接收的数据中选取测试设备前后两条数据。
计算方法：当前条空口消息接收时间–上一条空口消息接收时间，精确到US，取5秒钟的数据结果，求平均值。
签名时延：
定义：从设备发送的数据中，签名时间和发送时间的时间差。
选取条件：被测设备发送的同一条数据。
计算方法：空口消息发送时间–签名时间，精确到US，取1秒钟的数据，求平均值。
验签时延：
定义：从设备接收其他设备的数据中，验签时间和接收时间的时间差。
选取条件：被测设备接收的数据中选择一个背景设备的同一条数据。
计算方法：验签时间-空口消息接收时间，精确到US，取1秒钟的数据，求平均值。
签名结果：
定义：从设备发送的数据中，签名结果的统计。
选取条件：同一被测设备发送的数据。
计算方法：累计统计一段时间内，失败的签名消息条数/总共的签名消息条数，取1秒钟的数据，求累计的计算结果值，有效范围0-100％。
验签结果：
定义：设备接收其他设备的数据中，验签结果统计。
选取条件：被测设备接收的数据中选择同一个背景设备的数据。
计算方法：累计统计一段时间内，失败的验签消息条数/总共的验签消息条数，取1秒钟的数据，求累计的计算结果值，有效范围0-100％。
所述原始数据包括有十六进制的PC5无线空口数据，用于为测试提供时间信息。
所述业务微服务用于为C-V2X设备端提供测试功能，包括有设备测试设置、创建测试任务工单、设备上报数据并执行测试算法逻辑、实时显示测试结果的过程、导出测试工单、导出测试数据和原始数据。
所述EMQ服务器包括有MQTT Broker服务器。
所述时序数据库用于保存测试数据。
所述前端微服务用于接收业务微服务的数据后进行数据解析和处理。
所述WEB前端用于测试数据编辑、查询、修改、搜索、展示等。
该系统还包括有Redis数据库，所述前端微服务、业务微服务均与Redis数据库连接。Redis数据库用于数据快速传输、提取、使用。
该系统还包括有MySQL数据库，所述前端微服务与业务微服务通过MySQL数据库连接。MySQL数据库用于实现系统数据和业务数据的存储。
一种基于C-V2X的设备通信性能测试方法，包括以下步骤：
S1：将C-V2X设备端接入测试系统；
S2：登录测试系统，创建测试工单；
S3：选择不同的C-V2X设备作为被测设备与背景设备；
S4：选择测试指标；
S5：提交测试工单进行测试。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于C-V2X的设备通信性能测试系统，其特征在于，该系统包括有业务微服务、C-V2X设备端、EMQ服务器、时序数据库、前端微服务、WEB前端，所述业务微服务与C-V2X设备端通过EMQ服务器连接，所述WEB前端与业务微服务通过前端微服务连接，所述业务微服务与EMQ服务器均与时序数据库连接；C-V2X设备端授权认证后，业务微服务进行C-V2X设备的设置并选择测试指标、创建测试任务工单，执行测试算法逻辑进行测试，C-V2X设备端通过MQTT将测试原始数据上报到EMQ服务器，EMQ服务器将测试原始数据和测试数据存入到时序数据库，业务微服务从时序数据库读取数据并实时显示测试过程，并导出测试数据、原始数据，前端微服务接收业务微服务的数据后进行数据解析和处理，WEB前端接收前端微服务的数据后进行测试结果展示。
2.如权利要求1所述的一种基于C-V2X的设备通信性能测试系统，其特征在于，所述C-V2X设备端包括有OBU、RSU。
3.如权利要求1所述的一种基于C-V2X的设备通信性能测试系统，其特征在于，所述测试指标包括有端到端时延、空口时延、丢包率、发包间隔、收包间隔、签名时延、验签时延、签名结果、验签结果。
4.如权利要求1所述的一种基于C-V2X的设备通信性能测试系统，其特征在于，所述原始数据包括有十六进制的PC5无线空口数据，用于为测试提供时间信息。
5.如权利要求1所述的一种基于C-V2X的设备通信性能测试系统，其特征在于，所述EMQ服务器包括有MQTT Broker服务器。
6.如权利要求1所述的一种基于C-V2X的设备通信性能测试系统，其特征在于，该系统还包括有Redis数据库，所述前端微服务、业务微服务均与Redis数据库连接。
7.如权利要求1所述的一种基于C-V2X的设备通信性能测试系统，其特征在于，该系统还包括有MySQL数据库，所述前端微服务与业务微服务通过MySQL数据库连接。
8.应用如权利要求1-7之一所述的一种基于C-V2X的设备通信性能测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将C-V2X设备端接入测试系统；
S2：登录测试系统，创建测试工单；
S3：选择不同的C-V2X设备作为被测设备与背景设备；
S4：选择测试指标；
S5：提交测试工单进行测试。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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