物联网技术、测试要点和测试标准

2021-04-25   出处:软件质量报道  作/译者:Test Ninja  


        利用嵌入式电子设备、微芯片等连接车辆、家电、医疗设备,以收集和交换不同类型的数据,被称为物联网。借助物联网,用户能够远程控制设备,可以实现不同设备的互联。在现实生活中物联网开始有越来越多的应用,例如手环、手表等可穿戴设备、跑步机、汽车、冰箱、路灯等各种设备可以轻松与智能手机同步数据,这些设备有助于获取必要的信息,如健康状况、心率监测、睡眠活动、水温、速度和其它物理状态信息等,也有助于显示来自智能手机的电话、短信和其它通知。

一、 物联网中最常用的技术

  • RFID[射频编码]标签、EPC[电子产品编码]
  • NFC[近场通信]是用来实现电子设备之间的双向交互,主要用于非接触式支付交易。
  • 蓝牙: 用于短距离的可靠通信,常用于可穿戴设备。
  • z波: 一种低功率射频通信技术,主要用于家庭自动化、灯具控制等。
  • WiFi: 也是物联网常用的通信技术,在局域网中,这有助于无缝地传输文件、数据和消息。

二、 测试物联网

        让我们以一个医疗保健跟踪系统为例,在该系统中,仪器监测健康状况、心率、液体摄入细节,并向医生发送报告。这些数据被记录在系统中,历史数据可以在需要时查看。医生可以根据数据开始药物摄入,补充液体。这可以从医疗设备连接到的任何设备(计算机或移动设备)远程触发。现在要测试这样的架构,我们需要有针对性的测试方法或测试用例。

        1.可用性测试

针对数据显示和处理、推送作业任务等方面的可用性进行彻底的测试,以确保这里使用的每个设备的可用性。例如,通知能在不同设备[电脑/流动设备]间显示,设备还具有良好的容错性,不仅能推送通知,还能推送错误信息、警告等。

        2.物联网安全测试

        物联网是以数据为中心的,所有连接的设备/系统都基于可用的数据进行操作。

        从测试的角度来看,我们需要检查数据在从一个设备传输到另一个设备时是否被保护/加密,例如确保密码是被加密存储和传输的。

        3.连接测试

        由于这里是一种医疗保健解决方案,连接性非常关键,需要稳定、可靠的连接。

        当连接启动后,数据传输、从设备接收作业任务能够实时同步进行,滞后或延迟时间都应该在限定的阈值内。

        连接断开场景也需要测试。不管系统和网络有多健壮,系统都有可能脱机,所以离线场景必须被测试。一旦系统无法在网络上使用,就必须有一个警报来提示医生,以便医生可以开始手动监控健康状况,而不是依赖于系统,直到它启动。

        我们还需要验证系统是否具有一种良好的机制——即在脱机期间能够将所有数据存储在其中。一旦系统上线,所有的数据都应该被重新传输,在任何情况下数据都不应丢失。

        4.性能测试

        当讨论医疗保健领域的系统时,需要验证该系统是否具有良好的可伸缩性。

  • 低流量的测试2-10个病人的数据传播到10-20个设备。
  • 高流量的测试,当整个医院的所有设备连接起来进入工作状态, 200~300名患者连接到系统时,数据的传输还能及时完成。即使一些设备或患者执行相同的操作,增加的数据也能被正确处理和传输,即并发操作的测试。
  • 测试监控工具,以显示系统使用情况、电力使用情况、温度等。

        5.兼容性测试

        考虑到物联网系统的复杂架构,兼容性测试也是必须的。

        多种操作系统版本、浏览器类型及其版本、设备类型、通信模式(如蓝牙2.0、3.0)等测试项目是物联网兼容性测试的必要条件。

        6.现场测试

        就物联网而言,现场(准生产环境)测试也是必须的。仅仅依赖实验室测试还不能确保产品/系统正常运行。在实际现场真实的环境、场景下,可能会产生严重的问题。

        在现场测试期间,不一定要大量的用户,但所有关键的操作都需要进行,检验应用程序能否做出正确、及时的响应。

        7.监管测试

        针对医疗保健这类系统,需要进行合规性的验证,验证每一项合规性的检查点。

        更好的做法是在应用软件开发开始时就获得监管要求,从而就能完成测试所需的、正确的检查表内容,这样,待发布的产品也比较容易通过监管机构的认证。

        8.升级测试

        物联网是多种协议、设备、操作系统、固件、硬件、网络层等的组合。

        当执行升级时,无论是针对系统还是上述涉及的任何项目,都应进行彻底的回归测试,采取正确的回归策略,以克服升级相关的问题。

三、 测试人员在物联网中面临的挑战

        1. 网络、通信知识

        物联网是一种架构,各种硬件和软件组件之间紧密耦合。不仅要了解一般软硬件的应用,而且需要了解传感器、通信网关等的知识,在环境、数据传输等方面总是相互依赖的。

        2. 多设备互联

        物联网是不同硬件和软件之间的架构,因此它们必须实时/接近实时地相互通信。当它们彼此集成时,安全性、向后兼容性、升级问题等问题就成为测试团队的挑战。

        3. 实时数据测试

        正如我们前面所讨论的,对于物联网,现场测试/监管测试是强制性的,现场部署系统、获取现场的数据也变得非常困难。

        4. 用户界面

        物联网涉及各个平台(iOS、Android、Windows、linux)的设备,但我们不可能在所有的设备上进行测试,应用程序客户端在未测试的或模拟的设备上可能会出现UI的问题。

        5. 时间敏感性网络

        物联网要求数据进行实时传输,对各种网络连接和速度都有严格要求,这就是我们经常说的:时间敏感性网络(TSN)。TSN始终是一个新的场景,虽然可以使用虚拟网络模拟器来改变网络负载、连接、稳定性等进行测试,但还不够。

四、 测试物联网系统时使用了各种工具。

        软件工具,如Wireshark、Tcpdump,其中Wireshark是一个开源的应用程序,用来监控接口的流量、源/目的主机地址等,Tcpdump是一个基于命令行的实用程序,它的功能与Wireshark类似,只是没有图形界面。

        硬件工具,如:

  • JTAG加密狗:类似于PC应用程序中的调试器,有助于调试目标平台代码并逐步显示变量。
  • 数字存储示波器:用来检查各种事件的时间戳、电源故障、信号完整性等。

五、 物联网测试标准

        1.ISO/IEC 30141 Ed2 物联网 参考体系结构

        2.ISO/IEC 21823-3 物联网 物联网系统互操作 第3部分:语义互操作

        3.ISO/IEC 21823-4 物联网 物联网系统互操作 第4部分:语法互操作

        4.ISO/IEC 30147 物联网 在ISO/IEC/IEEE15288系统工程过程中物 联网可信活动的集成

        5.ISO/IEC 30149 物联网 可信要求

        6.ISO/IEC 30162 物联网 工业物联网系统设备兼容性要求和模型

        7.ISO/IEC 30165 物联网 实时物联网框架

        8.ISO/IEC TR 30167 物联网 物联网水下通信技术

        9.ISO/IEC TS 30168 物联网 工业IoT设备的通用信任锚应用程序编程 接口

        10.ISO/IEC 30169 物联网 用于电子价签系统的物联网应用

        11.ISO/IEC 30171 物联网 基于基站的水下传感网(B-UWAN)概 述和要求

        12.ISO/IEC TR 30174 物联网 类似人类社会动力学的社会化物联网系统

        13.ISO/IEC 30175 物联网 水声传感网 水下管理信息基站

        14.ISO/IEC TR 30176 物联网与区块链/分布式账本融合:用例

        15.PWI TR JTC1-SC41-2 物联网参考体系结构应用指南

        16.PWI JTC1-SC41-6 物联网和数字孪生用例指南

        17.PNW JTC1-SC41-193 物联网 水下网络管理系统(U-NMS)互通

        18.PNW JTC1-SC41-196 物联网 数据格式、值和编码

        19.PNW JTC1-SC41-200 物联网 物联网数据交换平台 第2部分:节点间传 输互操作性

        20.PNW JTC1-SC41-213 物联网 物联网系统评价指标通则

        21.PNW JTC1-SC41-214 基于物联网的危险化学品重大危险源贮存安全监测系统信息交互要求

        22.PNW JTC1-SC41-215 物联网 生态环境监测物联网系统概述和通用要求

六、 总结

        物联网测试方法可以根据所涉及的系统/架构而有所不同。测试人员应该更多地关注“作为用户的测试”(TAAS)方法,而不是基于需求进行测试。物联网的一些关键性测试项包括性能测试、安全性测试、适配性测试(兼容性测试)、系统集成测试。


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