物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)體系發(fā)展研究

謝金鳳，嚴(yán)涵琦，鄧炳光，張炎

專題：移動(dòng)通信（5G）測(cè)試

物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)體系發(fā)展研究

謝金鳳1，嚴(yán)涵琦1，鄧炳光2，張炎1

（1. 重慶信息通信研究院，重慶 401336；2. 重慶郵電大學(xué)，重慶 400065）

針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)（internet of things，IoT）技術(shù)大規(guī)模商用，現(xiàn)有終端評(píng)測(cè)體系無法滿足海量、多種類、多形態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)新需求的問題，開展面向物聯(lián)網(wǎng)終端的評(píng)測(cè)體系發(fā)展研究，從基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、安全性3個(gè)維度并結(jié)合測(cè)試手段的發(fā)展趨勢(shì)，提出物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)體系方法，以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)終端質(zhì)量提升，保障終端和網(wǎng)絡(luò)良好的互通性，提升端到端業(yè)務(wù)質(zhì)量。

物聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)終端；測(cè)試工具；評(píng)測(cè)體系

1 引言

隨著全球城市智能化管理、制造業(yè)信息化與智能化、終端融合化趨勢(shì)的加快推進(jìn)，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、5G等新一代移動(dòng)通信技術(shù)等核心關(guān)鍵技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模化應(yīng)用加速，全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正以碎片化、孤立化應(yīng)用為主的起步階段邁入“重點(diǎn)聚焦、跨界融合、集成創(chuàng)新”的新階段，行業(yè)滲透率持續(xù)提高，全球物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備連接數(shù)保持強(qiáng)勁增勢(shì)。GSMA發(fā)布的《2020年移動(dòng)經(jīng)濟(jì)》報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)到2025年，全球物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)規(guī)模將達(dá)246億，年復(fù)合增長率高達(dá)13%。

物聯(lián)網(wǎng)終端作為面向應(yīng)用底層的基礎(chǔ)設(shè)施，是各類智能應(yīng)用的基礎(chǔ)，必須保證聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的穩(wěn)定可靠，所采集的數(shù)據(jù)真實(shí)有效。隨著新型網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端尤其智慧城市典型應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵終端設(shè)備評(píng)測(cè)的需求與日俱增。面向海量、多種類、多協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)終端的特性，終端評(píng)測(cè)行業(yè)也向多功能、自動(dòng)化、智能化方向迅速發(fā)展，我國現(xiàn)有評(píng)測(cè)系統(tǒng)評(píng)測(cè)能力暫不能完全滿足評(píng)測(cè)需求，需從終端兼容性、標(biāo)準(zhǔn)一致性、可靠性、安全性等方面，開展研究及能力建設(shè)，形成較為完整先進(jìn)的評(píng)測(cè)體系，從而支撐物聯(lián)網(wǎng)終端的研發(fā)、制造及應(yīng)用的成熟。

2 物聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)展趨勢(shì)

物聯(lián)網(wǎng)終端由于應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜，形態(tài)類型也多種多樣。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)終端在相同功能范圍內(nèi)向更加小型、輕量化的方向發(fā)展，在相同體積范圍內(nèi)向功能更多、功耗更低、性能更高的方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)更加開放，促使終端融入更加智能化的算法，不同物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備之間的協(xié)作逐漸成為常態(tài)，物聯(lián)網(wǎng)終端逐步呈現(xiàn)小型化、低功耗、多傳感融合以及智能化處理等發(fā)展趨勢(shì)。

依據(jù)GSMA發(fā)布的《物聯(lián)網(wǎng)終端（IoT）安全指南》，將物聯(lián)網(wǎng)終端定義為“一種物理計(jì)算設(shè)備，作為連接至物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或服務(wù)一部分執(zhí)行功能或任務(wù)”，并按計(jì)算能力和功能類型，分為輕型終端、復(fù)雜終端、網(wǎng)關(guān)型終端3類。另外，按照終端是否有操作系統(tǒng)，又可劃分為含操作系統(tǒng)的終端和無操作系統(tǒng)的終端。

（1）輕型終端

輕型終端通常是傳感器或簡(jiǎn)單的物理設(shè)備（如智能門鎖、可穿戴設(shè)備、傳感器終端等），可以為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)或消費(fèi)者提供數(shù)據(jù)。通常采用成本較低的處理單元，使用短距離個(gè)人局域網(wǎng)或窄帶蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接（例如ZigBee、NB-IoT、LoRa、eMTC等）。輕型終端功率往往較低，通常通過物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)網(wǎng)關(guān)和用戶端設(shè)備網(wǎng)關(guān)連接至后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)。

（2）復(fù)雜終端

復(fù)雜終端通過蜂窩等長距離通信鏈路或Wi-Fi、以太網(wǎng)經(jīng)用戶端設(shè)備網(wǎng)關(guān)持續(xù)連接至后端服務(wù)器。通常內(nèi)置基本處理器，能夠運(yùn)行更穩(wěn)定的處理單元（例如智能家用電器、工業(yè)控制系統(tǒng)、網(wǎng)聯(lián)汽車跟蹤和監(jiān)測(cè)設(shè)備等）。

（3）網(wǎng)關(guān)型終端

網(wǎng)關(guān)型終端通常連接專用電源，管理輕型終端及其驅(qū)動(dòng)后端系統(tǒng)之間的通信。網(wǎng)關(guān)用于管理長距離通信鏈路（例如蜂窩、衛(wèi)星、固定線路、光纖或以太網(wǎng)）。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的主要功能是為輕型終端傳輸信息，同樣也具有發(fā)現(xiàn)設(shè)備、部署網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)、管理功能等功能。

（4）含操作系統(tǒng)終端

具有操作系統(tǒng)的終端（如RFID讀寫器、攝像頭、具有讀卡功能的智能手機(jī)等），通常具有較強(qiáng)的安全功能。

（5）無操作系統(tǒng)終端

不具有操作系統(tǒng)的感知終端集成有采集和/或指令執(zhí)行功能模塊、中央處理功能模塊和網(wǎng)絡(luò)通信功能模塊，這類感知終端通常安全功能有限，但為攻擊者提供的攻擊途徑也有限。

3 物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)需求與挑戰(zhàn)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大規(guī)模商用，物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備呈現(xiàn)種類繁多、大小形式功能不一、網(wǎng)絡(luò)連接方式多樣化等特性，如短距離、自組織、蜂窩等。物聯(lián)網(wǎng)終端從周圍物質(zhì)世界獲取的數(shù)據(jù)具有多源異構(gòu)性、海量性、多粒度、多維度等特點(diǎn)。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)終端的能力正逐步向云化管理、統(tǒng)一決策、控制執(zhí)行、終端間協(xié)同等方面轉(zhuǎn)變。物聯(lián)網(wǎng)終端的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端性能的測(cè)試評(píng)估方法提出了新的需求，主要體現(xiàn)在3個(gè)方面，包括基于模擬場(chǎng)景的物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)需求、多制式復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)融合評(píng)測(cè)需求、物聯(lián)網(wǎng)終端的安全可靠性評(píng)測(cè)需求。

3.1 基于模擬場(chǎng)景的物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)需求

物聯(lián)網(wǎng)終端在實(shí)際部署環(huán)境的性能表現(xiàn)是使用者較為關(guān)注的，目前實(shí)驗(yàn)室測(cè)試還不能提供相應(yīng)的測(cè)試解決方案，主要問題在于物聯(lián)網(wǎng)終端實(shí)際部署環(huán)境的信道模型較為復(fù)雜，體現(xiàn)在：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景多，不同場(chǎng)景采用的通信技術(shù)和傳播環(huán)境各不同；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景終端呈現(xiàn)超大規(guī)模、多元異構(gòu)特點(diǎn)；物聯(lián)網(wǎng)終端種類多、極致成本和對(duì)效率的訴求。

為適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)終端新的評(píng)測(cè)需求，需面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景多樣化、復(fù)雜化，物聯(lián)網(wǎng)終端超大規(guī)模性、多元異構(gòu)性、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，結(jié)合5G技術(shù)的商用和演進(jìn)可支持每平方千米百萬級(jí)的終端接入能力，研究物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景信道模型關(guān)鍵技術(shù)，仿真高壓力、大規(guī)模的流量條件以及語音、視頻和數(shù)據(jù)應(yīng)用混合形成的各種環(huán)境，構(gòu)建適用于海量物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估模型，支撐物聯(lián)網(wǎng)終端市場(chǎng)新的評(píng)測(cè)需求。

3.2 多制式復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)融合評(píng)測(cè)需求

與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議較為單一、集中不同，物聯(lián)網(wǎng)中短距離、長距離，蜂窩2G、3G、4G、5G，非授權(quán)頻段，移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)等多類無線通信技術(shù)并存，同時(shí)針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，通信組網(wǎng)方式也不相同。為確保物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備高效地通信，不會(huì)因?yàn)橹С侄喾N無線技術(shù)而承受過重負(fù)擔(dān)，需考慮通過將多種測(cè)試手段有機(jī)結(jié)合，保障測(cè)試平臺(tái)能夠支持多種網(wǎng)絡(luò)接入，優(yōu)化設(shè)備的耗電、信號(hào)或電源完整性測(cè)試，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備互操作測(cè)試以及與日俱增的無線技術(shù)和諧共存測(cè)試，以便加快對(duì)多模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)的性能驗(yàn)證和故障診斷。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)終端的安全可靠性評(píng)測(cè)需求

近年，物聯(lián)網(wǎng)終端安全事件頻發(fā)，安全隱患凸顯，物聯(lián)網(wǎng)終端被破壞、被控制、被攻擊以及物聯(lián)網(wǎng)卡被濫用，不僅影響應(yīng)用服務(wù)的安全穩(wěn)定，導(dǎo)致隱私數(shù)據(jù)泄露、生命財(cái)產(chǎn)安全受損，更會(huì)危害網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，甚至國家安全。主要原因在于：部分物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備自身安全防護(hù)能力較弱，受限于低成本、低功耗等特性，一些有效、成功的安全策略和算法不能直接被應(yīng)用；物聯(lián)網(wǎng)終端工作區(qū)域的無監(jiān)督性、一些設(shè)備使用周期長，安全敏感數(shù)據(jù)長時(shí)間使用，更新能力弱，也使物聯(lián)網(wǎng)終端安全管理難度較大；不同廠商、不同型號(hào)和不同協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備難以統(tǒng)一控管或整合；傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的典型防空措施如分隔、域等已不能完全適用于物聯(lián)網(wǎng)安全新挑戰(zhàn)。故需研究物聯(lián)網(wǎng)終端安全與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估評(píng)測(cè)方法，解決物聯(lián)網(wǎng)安全性的量化評(píng)測(cè)問題。

4 物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)體系建議

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)需求以及測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，本文提出物聯(lián)網(wǎng)終端測(cè)試體系的參考方法，旨在推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)化，并指導(dǎo)測(cè)試工具、測(cè)試儀表的開發(fā)驗(yàn)證。

從總體上來看，物聯(lián)網(wǎng)終端測(cè)試體系可包括基礎(chǔ)性、功能性、安全性以及物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用4個(gè)部分，如圖1所示。

4.1 基礎(chǔ)性要求

基礎(chǔ)性主要是指一系列在物聯(lián)網(wǎng)終端測(cè)試體系里被普遍使用、具有廣泛指導(dǎo)意義的指導(dǎo)性文件及測(cè)試工具。主要包括3個(gè)部分：一是與測(cè)試相關(guān)的需求分析與術(shù)語；二是用于測(cè)試的參考模型，包括數(shù)據(jù)采集模型、信道模型、業(yè)務(wù)模型、安全分析策略模型等；三是關(guān)鍵測(cè)試流程和方法，包括終端測(cè)試流程、云測(cè)試流程、海量接入的并行測(cè)試、自適應(yīng)評(píng)測(cè)等測(cè)試和流程方法的說明。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)終端測(cè)試體系

4.2 功能性要求

基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)終端業(yè)務(wù)功能邏輯，功能性部分重點(diǎn)關(guān)注感知類、網(wǎng)絡(luò)類、業(yè)務(wù)類評(píng)測(cè)要求3個(gè)方面。

感知類測(cè)試主要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端在數(shù)據(jù)采集能力，涉及傳感器、二維碼、射頻識(shí)別、實(shí)時(shí)定位及多媒體信息采集等方面的評(píng)測(cè)。參照國標(biāo)GB/T36468-2018《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系編制通則》，對(duì)終端感知類指標(biāo)主要包括感知精確度、控制精確度、感知成功率、控制成功率、持續(xù)工作時(shí)長（電池供電）、能耗、終端監(jiān)測(cè)覆蓋率、感知終端在線率、喚醒時(shí)間等，物聯(lián)網(wǎng)終端感知類評(píng)測(cè)指標(biāo)如圖2所示。

網(wǎng)絡(luò)類測(cè)試主要實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)管標(biāo)準(zhǔn)和接入網(wǎng)絡(luò)、自組織性、異構(gòu)網(wǎng)融合等承載網(wǎng)支撐技術(shù)，是為感知層信息進(jìn)行廣域范圍應(yīng)用和服務(wù)提供所需基礎(chǔ)的承載網(wǎng)絡(luò)（公網(wǎng)、專網(wǎng)、短距離通信），對(duì)滿足未來不同內(nèi)容傳輸需求具有重要意義。物聯(lián)網(wǎng)終端分為兩類，一類是支持TCP/IP而能直接接入物聯(lián)網(wǎng)（如Wi-Fi、2G/3G/4G/5G等）；另一類是其未能支持IP而需要網(wǎng)通過協(xié)議轉(zhuǎn)換接入物聯(lián)網(wǎng)（如ZigBee、藍(lán)牙等設(shè)備）。針對(duì)此兩類終端，網(wǎng)絡(luò)類測(cè)試體系主要包括國內(nèi)進(jìn)網(wǎng)檢測(cè)、CCC、型號(hào)核準(zhǔn)要求的強(qiáng)制性認(rèn)證測(cè)試項(xiàng)目，另外還包括生產(chǎn)廠商、終端使用客戶普遍關(guān)注的可靠性測(cè)試（如射頻性能、電磁兼容性、環(huán)境可靠性、協(xié)議一致性、功能、電氣安全測(cè)試、功耗、卡接口、終端天線性能、吞吐量、分組丟失率、時(shí)延等測(cè)試指標(biāo)），物聯(lián)網(wǎng)終端網(wǎng)絡(luò)類評(píng)測(cè)指標(biāo)如圖3所示。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)終端感知類評(píng)測(cè)指標(biāo)

業(yè)務(wù)類測(cè)試主要實(shí)現(xiàn)互操作性、控制執(zhí)行能力，兼容性，主要包括設(shè)備管理、連接管理、應(yīng)用使能、業(yè)務(wù)分析等指標(biāo)。

4.3 安全性要求

物理安全方面，物理攻擊時(shí)常發(fā)生，如攻擊者對(duì)傳感器等實(shí)施的物理破壞，其使物聯(lián)網(wǎng)終端無法正常工作，攻擊者也可能通過盜竊終端設(shè)備并通過破解獲取用戶敏感信息，或非法更換傳感器設(shè)備導(dǎo)致數(shù)據(jù)感知異常，破壞業(yè)務(wù)正常開展。故從選址、供電、防破壞、防盜方面對(duì)物理安全提出要求。

接入安全方面，時(shí)常發(fā)生利用物聯(lián)網(wǎng)終端的安全漏洞，攻擊者獲得節(jié)點(diǎn)的身份和密碼信息，假冒身份與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，進(jìn)行非法的行為或惡意的攻擊，如監(jiān)聽用戶信息、發(fā)布虛假信息、發(fā)起DoS攻擊等。同時(shí)還存在攻擊者對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和信令進(jìn)行攔截、篡改、偽造、重放，從而獲取用戶敏感信息或者導(dǎo)致信息傳輸錯(cuò)誤，業(yè)務(wù)無法正常開展。同時(shí)，RFID標(biāo)簽、二維碼等的嵌入，使物聯(lián)網(wǎng)接入的用戶不受控制地被掃描、定位和跟蹤，極容易造成用戶隱私泄露。故在接入安全方面，提出接入認(rèn)證網(wǎng)絡(luò)、訪問控制網(wǎng)絡(luò)的安全評(píng)估要求。

通信安全方面，目前物聯(lián)網(wǎng)中采用了現(xiàn)有的多種網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，使得物聯(lián)網(wǎng)在通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)所面臨的安全問題異常復(fù)雜，主要涉及各種無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議本身以及傳輸數(shù)據(jù)的安全，故評(píng)測(cè)指標(biāo)從無線電安全和完整性傳輸兩個(gè)方面提出。

數(shù)據(jù)安全方面，物聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)在云計(jì)算平臺(tái)、大數(shù)據(jù)挖掘與分析平臺(tái)以及各業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)中進(jìn)行計(jì)算和分析。其云端海量數(shù)據(jù)處理和各類應(yīng)用服務(wù)的提供使得云端易成為攻擊目標(biāo)，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露、惡意代碼攻擊等安全問題。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)中，會(huì)涉及大量用戶、企業(yè)等諸多方面數(shù)據(jù)，存在隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)。故從威脅檢查、數(shù)據(jù)保密、數(shù)據(jù)完整、數(shù)據(jù)新鮮、訪問控制等方面提出安全評(píng)估要求。

系統(tǒng)安全方面，物聯(lián)網(wǎng)終端通常采用通用、開源的操作系統(tǒng)，或直接調(diào)用未做任何安全檢測(cè)的第三方組件，軟件漏洞和缺乏安全有效的更新機(jī)制給物聯(lián)網(wǎng)終端帶來了極大的安全風(fēng)險(xiǎn)，故在系統(tǒng)安全方面，主要從標(biāo)識(shí)鑒別、訪問控制、日志審計(jì)、失效保護(hù)、軟件安全方面提出安全指標(biāo)要求。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)終端網(wǎng)絡(luò)類評(píng)測(cè)指標(biāo)

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)終端在物理安全、接入安全、通信安全、數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)安全方面所面臨的風(fēng)險(xiǎn)，本文提出物聯(lián)網(wǎng)終端安全評(píng)測(cè)體系。同時(shí)體系采用“將安全思想貫穿物聯(lián)網(wǎng)終端全生命周期”的思路，需形成覆蓋物聯(lián)網(wǎng)終端安全需求分析、安全設(shè)計(jì)、安全開發(fā)、安全測(cè)試、安全交付和維護(hù)等全生命周期各階段的安全防護(hù)體系。

4.4 建立物聯(lián)網(wǎng)終端在實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景中的評(píng)測(cè)要求

根據(jù)具體行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)，從物聯(lián)網(wǎng)終端在應(yīng)用系統(tǒng)里的適用性、可用性、兼容性情況出發(fā)，并基于“云－管－端”物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)典型應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)性能和終端特性測(cè)試方法，建立面向典型應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)方法體系，可為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)終端部署提供綜合測(cè)試驗(yàn)證和服務(wù)。

基于上述分析，本文提出物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)體系框架，物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)價(jià)指標(biāo)框架如圖4所示，評(píng)價(jià)指標(biāo)主要由3個(gè)一級(jí)指標(biāo)、16個(gè)二級(jí)指標(biāo)、31個(gè)三級(jí)指標(biāo)組成。

評(píng)測(cè)框架主要分為功能類、性能類、安全類三大類指標(biāo)。功能類指標(biāo)主要包括終端的通用功能（如自描述、可管理性、自配置、準(zhǔn)確性、靈活性、實(shí)時(shí)性等），感知控制（如感知精確度、控制精確度、感知成功率、控制成功率、喚醒時(shí)間等），以及終端在典型應(yīng)用場(chǎng)景中的特定功能驗(yàn)證；性能類指標(biāo)主要面向終端的通信性能、可靠性能、功耗、安全、協(xié)議一致性等方面；終端安全類指標(biāo)主要從終端的物理安全、接入安全、設(shè)備安全、通信安全、數(shù)據(jù)安全提出。

5 物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

開展物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)需滿足模擬大規(guī)模并發(fā)場(chǎng)景、行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景以及低測(cè)試成本要求等市場(chǎng)需求，物聯(lián)網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)正逐漸向一體化平臺(tái)、云架構(gòu)等方向發(fā)展，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)、人工智能、用戶數(shù)據(jù)治理等技術(shù)，進(jìn)一步提高測(cè)試準(zhǔn)確度及效率，并滿足新興測(cè)試需求。

（1）測(cè)試架構(gòu)云化趨勢(shì)明顯

針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端測(cè)試系統(tǒng)處理能力要求高、測(cè)試資源不能共用、測(cè)試效率低等問題，可采用基于云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的分布式測(cè)試平臺(tái)，突破傳統(tǒng)測(cè)試儀表架構(gòu)，采用硬件功能軟件化和軟件功能構(gòu)件化技術(shù)，可支持針對(duì)多種類、多數(shù)量物聯(lián)網(wǎng)終端的云測(cè)試方案；同時(shí)，利用集成于云服務(wù)器中的測(cè)試工具動(dòng)態(tài)分配性，實(shí)現(xiàn)后續(xù)功能的可擴(kuò)展、易用性，提高有限測(cè)試工具資源的利用率。

（2）測(cè)試技術(shù)向自動(dòng)化、可擴(kuò)展的能力發(fā)展

針對(duì)傳統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)故障檢測(cè)率不高、虛警率、不能復(fù)現(xiàn)的問題以及物聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、模型的嚴(yán)重非線性、測(cè)試方法的多樣性的問題，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)終端的功能和性能特點(diǎn)，建立高效通用且可擴(kuò)展的自動(dòng)測(cè)試標(biāo)識(shí)體系，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)命名技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)尋址技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)，構(gòu)建合理的標(biāo)識(shí)管理體系。

圖4 物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)價(jià)指標(biāo)框架

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)終端的真實(shí)應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)終端的測(cè)試性能，對(duì)終端的功能完整性、性能符合性、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)符合性、兼容性、可靠性、協(xié)議一致性、互操作性、標(biāo)識(shí)符合性等方面的測(cè)試進(jìn)行分類標(biāo)識(shí)。從終端自身特征自動(dòng)適配測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試方法、測(cè)試流程子集出發(fā)，采用基于標(biāo)識(shí)的自動(dòng)測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試設(shè)備和被測(cè)設(shè)備的高效控制、測(cè)試流程集成化，提高測(cè)試效率和降低測(cè)試成本，使物聯(lián)網(wǎng)終端在測(cè)試過程中，可被唯一識(shí)別、追溯和控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)適配測(cè)試指標(biāo)、方法、流程，同時(shí)測(cè)試系統(tǒng)可自動(dòng)化部署評(píng)測(cè)工具及負(fù)載，保障終端評(píng)測(cè)的高度自動(dòng)化、可擴(kuò)展性，有效降低終端測(cè)試成本。

（3）需具備海量接入模擬測(cè)試能力

針對(duì)未來物聯(lián)網(wǎng)面臨海量用戶終端連接的性能問題，需研究物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)據(jù)模擬方法以及海量用戶并發(fā)測(cè)試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)物聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行錄制、清洗和回放，提高物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)性能的測(cè)試能力和效率。

（4）基于復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景的建模及復(fù)現(xiàn)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用面向多種場(chǎng)景，應(yīng)用場(chǎng)景與傳統(tǒng)移動(dòng)通信相比更加復(fù)雜多樣。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端多應(yīng)用場(chǎng)景的特點(diǎn)，需解決測(cè)試場(chǎng)景難模擬的問題，研究重點(diǎn)需聚焦在構(gòu)建不同物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景空間信道模型方法，突破物聯(lián)網(wǎng)多維信道建模關(guān)鍵技術(shù)，建立適用于智慧城市等物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的三維空間信道，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景傳播環(huán)境的準(zhǔn)確模擬，支撐終端評(píng)估。

（5）安全防護(hù)策略技術(shù)

綜合考慮物聯(lián)網(wǎng)終端本身及其所面臨的安全威脅特點(diǎn)，需從硬件、接入、操作系統(tǒng)、業(yè)務(wù)應(yīng)用等方面著手，對(duì)設(shè)備的資產(chǎn)、威脅、脆弱性等要素進(jìn)行分析及識(shí)別，研究采取適當(dāng)?shù)陌踩雷o(hù)措施和安全解決方案，需采用“將安全思想貫穿物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)終端全生命周期”的思路，研究物聯(lián)網(wǎng)終端安全評(píng)測(cè)技術(shù)，形成覆蓋物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)終端安全需求分析、安全設(shè)計(jì)、安全開發(fā)、安全測(cè)試、安全交付和維護(hù)等全生命周期各階段的安全評(píng)測(cè)方法和安全防護(hù)體系，確保物聯(lián)網(wǎng)終端安全乃至物聯(lián)網(wǎng)整網(wǎng)安全。

6 結(jié)束語

本文基于物聯(lián)網(wǎng)終端多應(yīng)用、多形態(tài)、多制式的特點(diǎn)，結(jié)合市場(chǎng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端測(cè)試技術(shù)和安全防護(hù)需求出發(fā)，同時(shí)著眼物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)平臺(tái)呈多元化、差異化、開放性、成長性的縱橫多維發(fā)展趨勢(shì)，從基礎(chǔ)性、功能性、安全性、應(yīng)用測(cè)試方面，提出物聯(lián)網(wǎng)終端評(píng)測(cè)體系，為物聯(lián)網(wǎng)終端安全快速接入物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，以及促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，提供有力支撐。

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Development research of terminal evaluation system of internet of things

XIE Jinfeng1, YAN Hanqi1, DENG Bingguang2, ZHANG Yan1

1. Chongqing Institute of Telecommunications, Chongqing 401336, China 2. Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China

Under the large-scale commercial application of internet of things technology, the existing terminal evaluation system can not meet the new requirements of massive, multi-type and multi-form internet of things terminal evaluation. The research on the development of evaluation system for internet of things terminal was carried out, and the suggestions and methods of evaluation system for internet of things terminal were put forward from three dimensions of foundation, application and security, combined with the development trend of testing means, so as to provide reference for future development, promote the quality of IoT terminals, ensure the good interoperability between terminals and networks, and improve the end-to-end service quality.

internet of things, internet of things terminal, test tool, evaluation system

TN929

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2021037

2020?11?20；

2021?02?03

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（No.2018YFB2100200）

The National Key Research and Development Program of China（No.2018YFB2100200）

謝金鳳（1985? ），女，重慶信息通信研究院高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系。

嚴(yán)涵琦（1986? ），女，重慶信息通信研究院高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系。

鄧炳光（1978? ），男，重慶郵電大學(xué)副教授，主要研究方向?yàn)橥ㄐ啪W(wǎng)測(cè)試技術(shù)。

張炎（1982? ），男，重慶信息通信研究院高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娮有畔ⅰ⑽锫?lián)網(wǎng)等相關(guān)測(cè)試技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化研究。