数据链协议一致性测试范文

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《信息化研究杂志》2014年第二期

1消息处理规则

消息处理规则，描述消息发送与接收应执行的消息处理，主要包括发送规则、接收规则、应答／执行3个方面。（1）发送规则发送规则主要包括以下方面内容：①指明消息为寻址发送或广播发送。②消息发送周期或发送次数，如空中航迹消息J3．2规定实时空中航迹应以12s为周期发送，非实时空中航迹应以48s为周期发送。③指明发送的消息字或发送的数据元素要求和条件，如发送的威胁警告消息J15．0，在取消1个威胁警告的情况下，只需发送J15．0初始化字；在报告1个威胁警告的情况下，需要发送J15．0初始化字、继续字和延长字。④消息中应答／执行字段的指定，指明该消息是否需要应答，如指控单元变更消息J12．4的应答／执行字段为0时，要求接收方应答。（2）接收规则接收规则主要包括以下两方面内容：①指明具有强制告知标识的消息不应被过滤。②对收到的消息执行应答。（3）应答／执行为了确保系统／平台能够正确收到数据链消息，Link16数据链制定了消息应答机制。消息应答分为两种，即机器应答和操作员应答。机器应答由数据链端机自动完成；操作员应答由应用系统或操作员负责完成。

2测试原理

协议一致性测试利用一组测试用例，在一定的测试环境下，对被测实现（Implementationundertest，IUT）进行黑盒测试。Link16数据链由战术数据系统（Tacticaldatasystem，TDS）和端机组成，数据链消息处理主要由TDS实现，因此文章主要对TDS进行测试，即TDS为IUT，通过统计、比对等方法分析被测实现的实际输出是否符合预期结果，判定被测实现是否遵循消息标准。数据链测试仪分为上位测试单元、下位测试单元和数据分析与显示等部分。上位测试单元能够模拟系统／平台生成操作员指令，并通过上位口向TDS发送；能够模拟产生传感器探测数据、平台行动路线等场景数据；能够采集和记录TDS向系统／平台发送的数据。下位测试单元能够模拟产生数据链消息，并通过下位口向TDS发送；能够模拟网络对端消息处理，包括应答、相关消息处理等，并将处理的结果发送给TDS；能够采集并记录TDS向数据链端机发送的数据。数据分析与显示将上位测试单元和下位测试单元采集的数据，与预期结果进行比对、统计分析，判断测试的功能是否达到预期结果，并显示采集数据和测试结果，实现对消息的充分、有效测试。上位口、下位口为测试口，支持场景数据、数据链消息等数据的注入和采集。协议一致性测试原理如图1所示。协议一致性测试分为基本测试、收发规则测试、功能测试等方面。基本测试包括两方面：①测试TDS与数据链端机、任务系统接口的正确性，验证数据链与系统／平台连通性。②测试TDS消息编解码的正确性，验证TDS对消息的基本处理能力。收发规则测试检验TDS是否按消息标准正确实现消息发送规则、接收规则和应答／执行规则。功能测试，由于数据链消息复杂，1条数据链消息支持多种战术功能，功能测试就是要测试消息是否正确实现消息标准中要求的战术功能。

3测试方法

3．1测试用例设计

Link16消息种类多，消息实现复杂。例如数据更新请求消息J7．1，支持通过编识号和通过信息类别两种方式请求数据更新，请求更新的数据有航迹类、紧急点、参考点等10类，每种数据的请求处理各不相同。因此，测试用例的设计特别关键，直接影响数据链协议一致性测试的完备性，文章采用因果图方法设计测试用例集［5］，具体方法如下：（1）根据消息标准，分析每个消息处理的输入条件是什么（原因），输出结果是什么，包括输入消息、输入数据、输出消息、输出数据以及其他场景数据。同时，为了便于分析，给每个原因和结果赋予1个标识符。（2）分析消息标准中关于数据链消息处理的描述，包括消息发送要求、处理要求，找出原因与结果之间、原因与原因之间对应关系，并根据这些关系画出因果图。（3）分析数据链消息处理约束条件，在因果图上用一些记号表明约束或限制条件。（4）把因果图转换为判定表。判定表是分析和表达多逻辑条件下执行不同操作情况的工具。它可以把复杂的逻辑关系和多种条件组合的情况表达得既具体又明确。（5）以判定表的每1列为依据，设计测试用例，形成测试用例集。因果法测试用例设计方法，能够根据消息处理输入、输出之间对应关系，以及消息处理路径，设计对应测试用例，保证测试用例的完备性；同时，考虑消息处理的约束条件，使生成的测试用例集避免了冗余性。

3．2测试流程

触发TDS的方法有两种：①由操作员下达指令触发。②由远端收到的消息触发，相应测试也分为两部分：本地操作员触发的测试和远端消息触发的测试。本地操作员触发的测试，重点测试TDS与任务系统的接口、消息编解码、消息发送规则以及本地操作员触发的数据链战术功能处理等内容；远端消息触发的测试，重点测试TDS与数据链端机的接口、接收规则以及由远端消息触发的数据链战术能处理等内容。

3．2．1本地操作员触发的测试根据测试内容选择测试用例，并根据测试用例的输入条件，上位测试单元模拟产生场景数据和操作员指令，通过上位口发送给TDS。TDS对操作员指令进行解析并触发相应数据链消息处理流程；数据链消息处理完成以后，下位测试单元采集处理结果，并触发数据分析与显示单元对其进行分析，显示消息处理结果和测试结果，如果测试出错或消息处理完成，则结束测试。TDS处理后如果需要数据链对端处理，则将处理的结果通过消息发送给下位测试单元，下位测试单元模拟数据链网络对端消息处理过程，通过应答或消息响应TDS的处理请求，TDS再对应答或响应的消息进行处理，直至数据链消息处理完成。数据链测试仪采集、分析TDS每个处理步骤的数据，形成最终测试结果。本地操作员触发的数据链协议一致性测试流程如图2所示。

3．2．2远端消息触发的测试下位测试单元模拟远端系统／平台。测试时，根据测试内容选择测试用例，并根据测试用例的输入条件，上位测试单元模拟产生场景数据；同时，下位测试单元模拟产生远端数据链消息，通过下位口发送给TDS。TDS在特定场景下对远端数据链消息进行解码，触发相应的数据链消息处理流程；数据链消息处理完成以后，产生应答消息或相应的消息，响应远端系统／平台的处理请求。数据链测试仪采集、分析TDS每个处理步骤的数据，形成最终测试结果。远端消息触发的测试流程如图3所示。

4结束语

Link16已成为美军和北约主用数据链，大量装备于陆、海、空三军作战平台。文章针对Link16数据链消息实现的复杂性，提出了Link16协议一致性测试方法，可以对数据链消息编解码、收发规则、战术功能处理进行全面测试，确保各平台消息实现的一致性，提升平台间互操作性。本文的方法也可应用于其他数据链的测试。

作者：陈升来单位：中国电子科技集团公司第28研究所