基于CMW500 的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)自定義場景測試

鮑振標，劉全周，唐風敏，張夢然，牛子佳

（中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司，天津 300300）

前言

伴隨物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展與技術(shù)逐步走向成熟，作為物聯(lián)網(wǎng)的一個分支，車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也取得了巨大的進步。車載T-BOX 作為車聯(lián)網(wǎng)的一個重要部分，通過集成2G/3G/4G/ WiFi/藍牙等無線通信技術(shù)，用于和后臺系統(tǒng)、手機APP 終端通信，實現(xiàn)手機APP 對車輛信息的顯示與控制，同時使汽車也成為新一代的移動終端。T-BOX 作為一個信息處理模塊，主要為用戶提供安全服務(wù)，為車內(nèi)模塊提供無線通信服務(wù)，為用戶和TSP 提供數(shù)據(jù)服務(wù)。為保障T-BOX 功能的正常運轉(zhuǎn)，對其進行功能測試就尤為重要[1]。T-BOX 不能正常工作的原因有很多，包括T-BOX 軟硬件故障，移動網(wǎng)絡(luò)信號質(zhì)量差，信號傳輸錯誤，后臺系統(tǒng)處理能力限制，手機APP自身故障等。本測試使用CMW500 模擬基站[2]，并為T-BOX分配真實IP，使T-BOX 可以在自定義小區(qū)及信道環(huán)境下連接到網(wǎng)絡(luò)，既可以設(shè)置良好的小區(qū)信號強度，也可以設(shè)置較差的信號強度，還可以仿真多徑衰落[3]、多普勒頻移等城市場景，在不同的場景下進行T-BOX 功能測試，即自定義場景測試。自定義場景測試為實驗室仿真測試，相比于實車測試，減少了測試不確定性，測試覆蓋度較全，而且節(jié)省資源與時間。

1 測試環(huán)境搭建

1.1 硬件環(huán)境搭建

T-BOX 自定義場景測試環(huán)境架構(gòu)圖如圖1 所示，需要一臺接入網(wǎng)絡(luò)的CMW500，一臺直流電源表，一個車載總線網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備,一臺裝有SIM 卡的T-BOX，一臺裝有SIM 卡和車載控制APP 的移動終端、后臺服務(wù)器，裝有自動化測試腳本的計算機，屏蔽箱。

T-BOX 通過CMW500 連接到后臺系統(tǒng)與手機APP。T-BOX 將車身環(huán)境信息通過CMW500 傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)和手機APP 顯示，測試其顯示結(jié)果是否正確；同時手機APP 發(fā)出控制指令，通過后臺系統(tǒng)與CMW500 傳輸?shù)絋-BOX，測試T-BOX 是否能夠正確的執(zhí)行指令。

圖1 測試環(huán)境架構(gòu)

1.2 儀表設(shè)置

1.2.1 小區(qū)配置與信令連接

在儀表上設(shè)置LTE 小區(qū)，如設(shè)置為BAND38，38000 信道，10MHz 帶寬，如圖2 所示。打開小區(qū)，T-BOX 與儀表建立信令連接并完成注冊。信令是通信設(shè)備間的交流方式，通信設(shè)備間按照既定的通信協(xié)議工作，將信息安全、可靠的傳輸?shù)侥繕嗽O(shè)備[4]。

圖2 小區(qū)設(shè)置

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)IP 地址的分配

圖3 IP 地址分配

在CMW上需要配置相應(yīng)的外部服務(wù)器以及DNS解析服務(wù)器，以實現(xiàn)接入互聯(lián)網(wǎng)功能。IP 分配的方式可以按照實際網(wǎng)絡(luò)情況選擇靜態(tài)IP 或DHCP，如圖3 所示。

1.3 車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)仿真

車內(nèi)電控系統(tǒng)基于總線設(shè)備CANoe 進行模擬，通過CANoe 仿真與T-BOX 交互的節(jié)點、報文，最終實現(xiàn)T-BOX與整車的信息交互。車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境如圖4 所示：

圖4 車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境

1.4 后臺注冊

在測試之前，一般還需要將T-BOX 相關(guān)信息，如VIN、IMEI、IMSI、ICCID、車主手機號等，注冊到相應(yīng)后臺系統(tǒng)。注冊完成后，T-BOX 才能與后臺系統(tǒng)正常通信，以實現(xiàn)遠程相關(guān)功能。

2 自定義場景介紹

自定義場景主要是指移動網(wǎng)絡(luò)的非衰落場景和衰落場景。通過仿真自定義場景，在實驗室環(huán)境下驗證T-BOX 在不同的場景中的功能是否穩(wěn)定、可靠。

2.1 非衰落場景

非衰落場景是理想傳輸條件且無附加噪聲的信道場景。

（1）信號強度周期性變化

理想信道環(huán)境，且調(diào)整小區(qū)信號強度，范圍：-60dBm 到-110dBm，模擬小區(qū)信號從強到弱。

（2）信道周期性的變化

調(diào)整信道頻率，使T-BOX 工作在不用的頻率。

（3）LTE 周期性同頻切換

T-BOX 在附著LTE 小區(qū)之后，以特定時間為間隔，進行同頻小區(qū)切換。

（4）LTE 周期性異頻切換

T-BOX 在附著LTE 小區(qū)之后，以特定時間為間隔，進行異頻小區(qū)切換。

2.2 衰落場景

在無線通信系統(tǒng)中，信號從基站發(fā)射出來后，會在多個信道下進行傳輸，可能會經(jīng)過地面、建筑物的反射、折射、繞射等，最后才會到達接收端。在接收端，這些帶有同樣信息的信號由于信道的不同，到達接收端的時間以及信號強度等也會相應(yīng)的不同。另外，在“移動”通信系統(tǒng)中，終端難免會有移動速度，根據(jù)物理學(xué)中的多普勒效應(yīng)，會產(chǎn)生多普勒頻移[5]。對此，3GPP 協(xié)議中定義了幾種不同的信道仿真模型來對多徑衰落以及多普勒效應(yīng)等進行信道模型的仿真，其中有EPA、EVA 以及ETU 三種[6]：

（1）EPA5 步行，5Hz 頻移；

（2）EVA5 機動車，5Hz 頻移；

（3）EVA70 機動車，70Hz 頻移；

（4）ETU5 典型城市場景，5Hz 頻移；

（5）ETU70 典型城市場景，70Hz 頻移；

（6）ETU300 典型城市場景，300Hz 頻移。 具體設(shè)置如圖5 所示。

圖5 衰落場景設(shè)置

3 測試實施

3.1 測試規(guī)范開發(fā)

測試規(guī)范包含測試初始條件、測試時間、測試人員、測試步驟、預(yù)期結(jié)果、測試結(jié)果等。

測試規(guī)范需要涵蓋在不同的移動通信場景下，進行如下功能測試驗證：

（1）遠程診斷：遠程讀故障碼/清除故障碼；

（2）遠程監(jiān)控：車輛信息查詢和遠程定位查詢；

（3）遠程控制：遠程解閉鎖、升降車窗、開關(guān)天窗、遠程啟動停止發(fā)動機、遠程開啟關(guān)閉空調(diào)、遠程開啟關(guān)閉座椅加熱、預(yù)約充電等；

（4）異常報警上傳：車輛異常時，主動上傳報警信息；

（5）新能源國標數(shù)據(jù)上傳等。

3.2 測試準備

（1）設(shè)置自定義場景，包括小區(qū)設(shè)置、IP 設(shè)置、衰落模型設(shè)置等；

（2）通過CAN 總線設(shè)備模擬整車模型；

（3）配置TSP 域名、端口，PKI 域名、端口等；

（4）線束連接、系統(tǒng)供電；

（4）T-BOX 開機并注冊到LTE 小區(qū)。

3.3 測試實施

測試環(huán)境搭建好后，依據(jù)測試規(guī)范，通過手機APP 進行遠程功能觸發(fā)，同時改變自定義場景類型。測試完成后，對 未通過測試項目進行記錄、分析。

手機APP 控制界面如圖6 所示：

圖6 手機APP 界面示意圖

3.4 測試結(jié)論

自定義場景仿真了車輛在停止或移動過程中能夠遇到的移動通信的基本信道場景，能夠驗證T-BOX 與TSP 平臺的基本通信功能是否正常。如果某個場景下的功能測試失敗，便可以在實驗室環(huán)境下定位分析問題，較早的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

4 結(jié)束語

傳統(tǒng)的T-BOX 功能測試是基于實際運營商網(wǎng)絡(luò)的測試，這種情況下，我們無法得知移動網(wǎng)絡(luò)的狀況以及信道環(huán)境，一旦出現(xiàn)問題，無法準確定位，即無法得知問題原因是外界信號差還是T-BOX 本身的問題。本測試將虛擬運營商網(wǎng)絡(luò)和實際功能測試結(jié)合起來，將移動網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榭煽貐?shù)，減少不可控因素，一旦出現(xiàn)問題能夠準確定位。同時本測試可任意設(shè)置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，仿真車輛實際使用過程中可能遇到的移動通信場景，使測試覆蓋面更廣，能夠在研發(fā)階段提前發(fā)現(xiàn)更多問題，有效的節(jié)省時間、節(jié)約成本。