驗(yàn)證BroadR-Reach協(xié)議一致性測(cè)試
——汽車專用以太網(wǎng)測(cè)試領(lǐng)域的關(guān)鍵點(diǎn)

思博倫通信

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驗(yàn)證BroadR-Reach協(xié)議一致性測(cè)試
——汽車專用以太網(wǎng)測(cè)試領(lǐng)域的關(guān)鍵點(diǎn)

思博倫通信

編者按：作為開放聯(lián)盟特殊興趣組（OPEN Alliance Special Interest Group）的成員，思博倫通信在確立基于BroadR-Reach的新型車載網(wǎng)絡(luò)最佳慣例測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。憑借在網(wǎng)絡(luò)測(cè)試領(lǐng)域超過25年的經(jīng)驗(yàn)，思博倫的工程師們一直在與汽車制造商密切合作，共同開發(fā)專為該行業(yè)定制的解決方案，確保未來的汽車能夠充分利用雙線以太網(wǎng)的巨大優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，思博倫還是電氣和電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ETSI）的積極成員，定義了數(shù)據(jù)鏈路、網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP等傳輸層的多種協(xié)議測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。思博倫通信的《驗(yàn)證BroadR-Reach協(xié)議一致性測(cè)試》一文的目的是向汽車開發(fā)商快速介紹以太網(wǎng)的協(xié)議一致性測(cè)試，其中特別側(cè)重車載網(wǎng)絡(luò)和OABR與眾不同或特有的方面。

1　引言

在IT行業(yè)中，以太網(wǎng)應(yīng)用得非常成熟，OEM廠商就可以毫無顧忌地購(gòu)買經(jīng)過考驗(yàn)的各類協(xié)議，而且這些協(xié)議都通過了廠商的測(cè)試，并且在多年的廣泛使用中接受了全面的調(diào)試。因此，開發(fā)階段的一致性測(cè)試通常是少之又少。

但對(duì)于聯(lián)網(wǎng)汽車而言，情況并非如此。OPEN Alliance BroadR-Reach?（OABR）目前仍處于萌芽期，因此在未充分測(cè)試的情況下太過依賴新協(xié)議顯然是不明智的。

此外，汽車制造商需要對(duì)其整個(gè)產(chǎn)品提供全程的保障——安全性、可靠性和性能，而這些對(duì)于IT行業(yè)而言都是非常罕見的?？紤]到來之不易的品牌聲譽(yù)、動(dòng)輒數(shù)十億美元的召回成本，以及最關(guān)鍵的——客戶的生命安全，汽車制造商理所當(dāng)然地會(huì)極端強(qiáng)調(diào)將每一個(gè)關(guān)鍵方面的測(cè)試都放在企業(yè)內(nèi)部執(zhí)行。

作為BroadR-Reach測(cè)試系列內(nèi)容之一，本文的目的是向汽車開發(fā)商快速介紹以太網(wǎng)的協(xié)議一致性測(cè)試，其中特別側(cè)重車載網(wǎng)絡(luò)和OABR與眾不同或特有的方面。

作為開放聯(lián)盟特殊興趣組（OPENAlliance Special Interest Group）的成員，思博倫通信在確立基于BroadR-Reach的新型車載網(wǎng)絡(luò)最佳慣例測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。憑借在網(wǎng)絡(luò)測(cè)試領(lǐng)域超過25年的經(jīng)驗(yàn)，思博倫的工程師們一直在與汽車制造商密切合作，共同開發(fā)專為該行業(yè)定制的解決方案，確保未來的汽車能夠充分利用雙線以太網(wǎng)的巨大優(yōu)勢(shì)。

同時(shí)，思博倫還是電氣和電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ETSI）的積極成員，定義了數(shù)據(jù)鏈路、網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP等傳輸層的多種協(xié)議測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

2　協(xié)議一致性測(cè)試

總體而言，協(xié)議一致性測(cè)試就是選取相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)文檔中的某項(xiàng)要求，且這些文檔由國(guó)際電氣和電子工程師學(xué)會(huì)1或歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)2等標(biāo)準(zhǔn)組織制訂，并通過測(cè)試來了解被測(cè)設(shè)備（DUT）的運(yùn)行情況是否符合該項(xiàng)要求。

為執(zhí)行此類測(cè)試，通常需要運(yùn)行一系列單獨(dú)的功能測(cè)試，有時(shí)可能是數(shù)千項(xiàng)測(cè)試，依次涵蓋每一項(xiàng)要求。由于測(cè)試的量十分巨大，這些測(cè)試通常都以自動(dòng)方式執(zhí)行，并要確保整個(gè)過程以注重方法的標(biāo)準(zhǔn)化方式執(zhí)行。

在IT行業(yè)中，由于主要的協(xié)議已經(jīng)日趨成熟，純粹的一致性測(cè)試的重要性已日漸降低。此外，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試缺乏靈活性，因此這種局面本身也可能帶來問題。一致性測(cè)試往往會(huì)包含在一個(gè)測(cè)試方法套件之中：

（1）一致性測(cè)試

確認(rèn)被測(cè)設(shè)備中的協(xié)議應(yīng)用符合相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

（2）負(fù)面測(cè)試

檢查系統(tǒng)遭遇問題和意外的結(jié)果時(shí)協(xié)議本身的強(qiáng)健程度。

（3）壓力測(cè)試

確定性能特點(diǎn)，例如網(wǎng)絡(luò)可應(yīng)付的最大負(fù)載，以及超出最大負(fù)載后會(huì)產(chǎn)生怎樣的結(jié)果。

在汽車行業(yè)中，要測(cè)試的協(xié)議通常都嵌入到硬件中，例如發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。然而，軟件協(xié)議，例如信息娛樂系統(tǒng)中的協(xié)議，也不應(yīng)當(dāng)被忽視。

3　汽車網(wǎng)絡(luò)的一致性測(cè)試

很明顯，根據(jù)思博倫與OPENAlliance SIG成員汽車制造商的交流結(jié)果，汽車行業(yè)希望保留比IT行業(yè)緊密得多的一致性測(cè)試控制權(quán)，而IT行業(yè)的做法通常是信任供應(yīng)商針對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的測(cè)試。

之所以出現(xiàn)這種差別有多種原因，其中包括：

（1）OABR（OPENAlliance BroadR-Reach）汽車以太網(wǎng)是一種全新技術(shù)，并且正以非常快的速度發(fā)展。它從根本上改變了車載網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)，并且很可能存在一些未預(yù)見到的缺陷，而這些都需要在廣泛的使用前逐個(gè)消除。

（2）由于以太網(wǎng)正逐步成為車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的骨干，因此新的協(xié)議將影響其關(guān)鍵安全功能。因此，這些網(wǎng)絡(luò)必須經(jīng)過全面徹底的測(cè)試。

（3）與IT行業(yè)不同，如果出現(xiàn)意料之外的協(xié)議錯(cuò)誤，汽車制造商要承擔(dān)潛在召回中絕大多數(shù)的成本和聲譽(yù)損失。

（4）汽車制造商都非常清楚品牌形象和聲譽(yù)的重要性，因此必須對(duì)每一件車輛成品都擁有絕對(duì)完整的信心。無論缺陷到底在哪里，從客戶的角度來看，責(zé)任都不會(huì)找到OEM廠商身上。

（5）通過確立其自己對(duì)一致性測(cè)試的理解，汽車制造商將更好地創(chuàng)建出其適用于一線供應(yīng)商的協(xié)議測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

今天，汽車OEM廠商主要在研究和發(fā)展階段中關(guān)注網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試，并確保各廠商均按要求對(duì)多數(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。然而，隨著時(shí)間的失衡，基于采樣的協(xié)議一致性測(cè)試將成為生產(chǎn)線驗(yàn)證中一個(gè)重要的組成部分。

4　測(cè)試涵蓋的范圍

重要的是，汽車一致性測(cè)試應(yīng)側(cè)重于開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）第3層（網(wǎng)絡(luò)）或更高層的協(xié)議。

在下一代的聯(lián)網(wǎng)汽車上，下列協(xié)議將變得尤其重要：

（1）IPv6

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的修訂版本，為聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了一個(gè)獨(dú)一無二的識(shí)別體系，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是應(yīng)對(duì)IPv4地址枯竭的問題。

（2）IPv4

也是一種互聯(lián)網(wǎng)層上的協(xié)議，且這種適用于包交換網(wǎng)絡(luò)的無連接協(xié)議將最終被IPv6取代，但目前仍承載著互聯(lián)網(wǎng)流量中的絕大部分。

（3）TCP

在傳輸層上運(yùn)行的傳統(tǒng)控制協(xié)議（TCP）是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（和工業(yè)協(xié)議）套件中一個(gè)關(guān)鍵的組成部分。

相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）標(biāo)準(zhǔn)文檔包括：RFC675、RFC793、RFC1122、RFC2581、RFC5681。

（4）UDP

這是另外一種傳輸層協(xié)議。用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）使應(yīng)用能夠向網(wǎng)絡(luò)上的其它主機(jī)發(fā)送信息，且無需提前通過通信來建立特殊的傳輸信道或數(shù)據(jù)路徑。

相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）標(biāo)準(zhǔn)文檔包括：RFC768、RFC2460、RFC2675、RFC4113、RFC5405。

（5）DHCPv6

動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP）是一種應(yīng)用層協(xié)議，用于使用IP地址、IP前綴，以及在IPv6網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行時(shí)所需的其它配置內(nèi)容來配置IPv6主機(jī)。

相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）標(biāo)準(zhǔn)文檔包括：RFC3315、RFC3319、RFC3633、RFC3646、RFC3736、RFC5007、RFC6221。

（6）DHCPv4

前一版的動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議。

相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）標(biāo)準(zhǔn)文檔包括：RFC2131、RFC 2132、RFC 3046、RFC 3942、RFC 4242、RFC4361、RFC4436。

5　汽車專用測(cè)試的技術(shù)挑戰(zhàn)

盡管許多網(wǎng)絡(luò)測(cè)試技術(shù)可以很方便地從IT運(yùn)用到汽車行業(yè)中，但多數(shù)自動(dòng)化協(xié)議一致性測(cè)試設(shè)備均無法適用。

在一致性測(cè)試中，需要對(duì)各自標(biāo)準(zhǔn)文檔中的每一項(xiàng)獨(dú)立要求集執(zhí)行完整且按部就班的評(píng)估，因此傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)的配置會(huì)依據(jù)方法，自始至終地逐個(gè)執(zhí)行預(yù)先確定好的各項(xiàng)測(cè)試，并且給出通過/未通過的結(jié)論。

然而，多數(shù)IT網(wǎng)絡(luò)的一致性測(cè)試與汽車協(xié)議并無關(guān)聯(lián)。并且，許多汽車被測(cè)設(shè)備并不具備執(zhí)行每項(xiàng)必須互動(dòng)的功能或管理語(yǔ)言，因此無法在IT專用工作臺(tái)上通過標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

典型的IPv6一致性測(cè)試包括約640項(xiàng)測(cè)試案例。在這之中，至少有1/3都是汽車設(shè)置中所不需要的。

同樣，汽車電子控制單元（ECU）通常不支持一致性測(cè)試中規(guī)定的上層測(cè)試儀活動(dòng)。例如，TCP測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)所要求的一項(xiàng)互動(dòng)行為是從測(cè)試設(shè)備遠(yuǎn)程重新啟動(dòng)機(jī)器，但汽車ECU缺少了執(zhí)行此項(xiàng)功能所必需的管理語(yǔ)言。

因此，現(xiàn)成的市售IT網(wǎng)絡(luò)測(cè)試設(shè)備無法執(zhí)行現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)所要求的測(cè)試。同樣，廠商也不會(huì)真正聲明所供應(yīng)的硬件和軟件是否符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

鑒于此，汽車行業(yè)中使用和供應(yīng)協(xié)議的企業(yè)，無論是OEM和供應(yīng)商，需要的都是一種定制的解決方案，不僅要專門適用于該行業(yè)，還要包含以下選項(xiàng)中的所有或任意部分：

（1）跳過自動(dòng)化一致性測(cè)試項(xiàng)目中某些步驟的能力，或針對(duì)所涉及功能，定義哪些測(cè)試至關(guān)重要，哪些不重要的能力。

（2）將相關(guān)管理語(yǔ)言內(nèi)建到測(cè)試設(shè)備中，而非被測(cè)設(shè)備中的能力。

（3）創(chuàng)建全新汽車專用協(xié)議測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，并在自動(dòng)化程序中將其反應(yīng)出來的協(xié)議。

6　邁向汽車專用協(xié)議一致性測(cè)試

通過在OPEN聯(lián)盟特殊興趣組（OPEN Alliance SpecialInterestGroup）中的成員關(guān)系，思博倫正在與汽車制造商和廠商密切合作，共同應(yīng)對(duì)BroadR-Reach新興應(yīng)用所帶來的挑戰(zhàn)。很明顯，協(xié)議一致性測(cè)試已經(jīng)成為一項(xiàng)關(guān)鍵的制約因素。

因此，基于思博倫下屬企業(yè)——世界領(lǐng)先的Testing Technologies公司廣受歡迎的TTCN-3 workbench，已經(jīng)創(chuàng)建了SpirentTestCenter的定制版本4。

憑借廣為人知且非常完善的測(cè)試方法學(xué)，Spirent TestCenter可在單一工具內(nèi)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)測(cè)試步驟的全程自動(dòng)化，具體參見圖1。

●每種協(xié)議相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性。

●確定強(qiáng)健性和穩(wěn)定性的負(fù)面測(cè)試，包括排除各類弱點(diǎn)的“模糊”能力。

●對(duì)容量加以量化并檢查高負(fù)載水平下確切功能的性能測(cè)試。

重要的是，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試日常流程的完全定制，使OEM和供應(yīng)商能夠?qū)EEE和IETF之類的官方標(biāo)準(zhǔn)與上述汽車測(cè)試結(jié)合在一起，針對(duì)所關(guān)心的具體應(yīng)用對(duì)測(cè)試加以定制。

圖1　相關(guān)測(cè)試步驟

這包括改變特定測(cè)試步驟的權(quán)重，強(qiáng)調(diào)那些對(duì)安全性或汽車性能最至關(guān)重要的領(lǐng)域。

該方法沒有全盤采用IT行業(yè)的測(cè)試，而是允許汽車工程師對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議要求進(jìn)行修改，滿足該行業(yè)獨(dú)特的需求，并且為廠商測(cè)試確立新的標(biāo)準(zhǔn)。

隨著時(shí)間的推移，汽車以太網(wǎng)與會(huì)像其它技術(shù)一樣，逐步超越當(dāng)前的研究、開發(fā)和驗(yàn)證階段，不再需要對(duì)每一個(gè)項(xiàng)目執(zhí)行深入的測(cè)試，而是采用一種“雙階段”式的進(jìn)程。在這種進(jìn)程中，供應(yīng)商將驗(yàn)證其協(xié)議是否與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)一致，而制造商將在有代表性的生產(chǎn)線采樣測(cè)試來加以確認(rèn)。

然而，為了確保安全性、贏利性和品牌聲譽(yù)，每一項(xiàng)測(cè)試都必須非常嚴(yán)格，注重方法，并且可以非常方便順暢地加以執(zhí)行。

7　展望

思博倫經(jīng)驗(yàn)豐富的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試工程師已經(jīng)做好準(zhǔn)備，可隨時(shí)幫助任何制造商為后續(xù)的一致性測(cè)試挑戰(zhàn)找到答案。如您希望了解更多信息，或希望閱讀下一代聯(lián)網(wǎng)汽車測(cè)試其它方面的詳細(xì)白皮書，請(qǐng)隨時(shí)與思博倫接洽。

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