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《信息化研究雜志》2014年第二期
1消息處理規則
消息處理規則,描述消息發送與接收應執行的消息處理,主要包括發送規則、接收規則、應答/執行3個方面。(1)發送規則發送規則主要包括以下方面內容:①指明消息為尋址發送或廣播發送。②消息發送周期或發送次數,如空中航跡消息J3.2規定實時空中航跡應以12s為周期發送,非實時空中航跡應以48s為周期發送。③指明發送的消息字或發送的數據元素要求和條件,如發送的威脅警告消息J15.0,在取消1個威脅警告的情況下,只需發送J15.0初始化字;在報告1個威脅警告的情況下,需要發送J15.0初始化字、繼續字和延長字。④消息中應答/執行字段的指定,指明該消息是否需要應答,如指控單元變更消息J12.4的應答/執行字段為0時,要求接收方應答。(2)接收規則接收規則主要包括以下兩方面內容:①指明具有強制告知標識的消息不應被過濾。②對收到的消息執行應答。(3)應答/執行為了確保系統/平臺能夠正確收到數據鏈消息,Link16數據鏈制定了消息應答機制。消息應答分為兩種,即機器應答和操作員應答。機器應答由數據鏈端機自動完成;操作員應答由應用系統或操作員負責完成。
2測試原理
協議一致性測試利用一組測試用例,在一定的測試環境下,對被測實現(Implementationundertest,IUT)進行黑盒測試。Link16數據鏈由戰術數據系統(Tacticaldatasystem,TDS)和端機組成,數據鏈消息處理主要由TDS實現,因此文章主要對TDS進行測試,即TDS為IUT,通過統計、比對等方法分析被測實現的實際輸出是否符合預期結果,判定被測實現是否遵循消息標準。數據鏈測試儀分為上位測試單元、下位測試單元和數據分析與顯示等部分。上位測試單元能夠模擬系統/平臺生成操作員指令,并通過上位口向TDS發送;能夠模擬產生傳感器探測數據、平臺行動路線等場景數據;能夠采集和記錄TDS向系統/平臺發送的數據。下位測試單元能夠模擬產生數據鏈消息,并通過下位口向TDS發送;能夠模擬網絡對端消息處理,包括應答、相關消息處理等,并將處理的結果發送給TDS;能夠采集并記錄TDS向數據鏈端機發送的數據。數據分析與顯示將上位測試單元和下位測試單元采集的數據,與預期結果進行比對、統計分析,判斷測試的功能是否達到預期結果,并顯示采集數據和測試結果,實現對消息的充分、有效測試。上位口、下位口為測試口,支持場景數據、數據鏈消息等數據的注入和采集。協議一致性測試原理如圖1所示。協議一致性測試分為基本測試、收發規則測試、功能測試等方面。基本測試包括兩方面:①測試TDS與數據鏈端機、任務系統接口的正確性,驗證數據鏈與系統/平臺連通性。②測試TDS消息編解碼的正確性,驗證TDS對消息的基本處理能力。收發規則測試檢驗TDS是否按消息標準正確實現消息發送規則、接收規則和應答/執行規則。功能測試,由于數據鏈消息復雜,1條數據鏈消息支持多種戰術功能,功能測試就是要測試消息是否正確實現消息標準中要求的戰術功能。
3測試方法
3.1測試用例設計
Link16消息種類多,消息實現復雜。例如數據更新請求消息J7.1,支持通過編識號和通過信息類別兩種方式請求數據更新,請求更新的數據有航跡類、緊急點、參考點等10類,每種數據的請求處理各不相同。因此,測試用例的設計特別關鍵,直接影響數據鏈協議一致性測試的完備性,文章采用因果圖方法設計測試用例集[5],具體方法如下:(1)根據消息標準,分析每個消息處理的輸入條件是什么(原因),輸出結果是什么,包括輸入消息、輸入數據、輸出消息、輸出數據以及其他場景數據。同時,為了便于分析,給每個原因和結果賦予1個標識符。(2)分析消息標準中關于數據鏈消息處理的描述,包括消息發送要求、處理要求,找出原因與結果之間、原因與原因之間對應關系,并根據這些關系畫出因果圖。(3)分析數據鏈消息處理約束條件,在因果圖上用一些記號表明約束或限制條件。(4)把因果圖轉換為判定表。判定表是分析和表達多邏輯條件下執行不同操作情況的工具。它可以把復雜的邏輯關系和多種條件組合的情況表達得既具體又明確。(5)以判定表的每1列為依據,設計測試用例,形成測試用例集。因果法測試用例設計方法,能夠根據消息處理輸入、輸出之間對應關系,以及消息處理路徑,設計對應測試用例,保證測試用例的完備性;同時,考慮消息處理的約束條件,使生成的測試用例集避免了冗余性。
3.2測試流程
觸發TDS的方法有兩種:①由操作員下達指令觸發。②由遠端收到的消息觸發,相應測試也分為兩部分:本地操作員觸發的測試和遠端消息觸發的測試。本地操作員觸發的測試,重點測試TDS與任務系統的接口、消息編解碼、消息發送規則以及本地操作員觸發的數據鏈戰術功能處理等內容;遠端消息觸發的測試,重點測試TDS與數據鏈端機的接口、接收規則以及由遠端消息觸發的數據鏈戰術能處理等內容。
3.2.1本地操作員觸發的測試根據測試內容選擇測試用例,并根據測試用例的輸入條件,上位測試單元模擬產生場景數據和操作員指令,通過上位口發送給TDS。TDS對操作員指令進行解析并觸發相應數據鏈消息處理流程;數據鏈消息處理完成以后,下位測試單元采集處理結果,并觸發數據分析與顯示單元對其進行分析,顯示消息處理結果和測試結果,如果測試出錯或消息處理完成,則結束測試。TDS處理后如果需要數據鏈對端處理,則將處理的結果通過消息發送給下位測試單元,下位測試單元模擬數據鏈網絡對端消息處理過程,通過應答或消息響應TDS的處理請求,TDS再對應答或響應的消息進行處理,直至數據鏈消息處理完成。數據鏈測試儀采集、分析TDS每個處理步驟的數據,形成最終測試結果。本地操作員觸發的數據鏈協議一致性測試流程如圖2所示。
3.2.2遠端消息觸發的測試下位測試單元模擬遠端系統/平臺。測試時,根據測試內容選擇測試用例,并根據測試用例的輸入條件,上位測試單元模擬產生場景數據;同時,下位測試單元模擬產生遠端數據鏈消息,通過下位口發送給TDS。TDS在特定場景下對遠端數據鏈消息進行解碼,觸發相應的數據鏈消息處理流程;數據鏈消息處理完成以后,產生應答消息或相應的消息,響應遠端系統/平臺的處理請求。數據鏈測試儀采集、分析TDS每個處理步驟的數據,形成最終測試結果。遠端消息觸發的測試流程如圖3所示。
4結束語
Link16已成為美軍和北約主用數據鏈,大量裝備于陸、海、空三軍作戰平臺。文章針對Link16數據鏈消息實現的復雜性,提出了Link16協議一致性測試方法,可以對數據鏈消息編解碼、收發規則、戰術功能處理進行全面測試,確保各平臺消息實現的一致性,提升平臺間互操作性。本文的方法也可應用于其他數據鏈的測試。
作者:陳升來單位:中國電子科技集團公司第28研究所