基于.NET平臺(tái)的VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張軍 王志林

摘? 要：傳統(tǒng)的VSAT衛(wèi)星通信測(cè)試方法無(wú)法模擬實(shí)際的測(cè)試環(huán)境；因此，測(cè)試結(jié)果不能準(zhǔn)確地反映衛(wèi)星通信的性能及各項(xiàng)指標(biāo)。為解決這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)一個(gè)基于.NET平臺(tái)的VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，利用虛擬化和自動(dòng)化技術(shù)將VSAT衛(wèi)星通信集成到.NET平臺(tái)中，該系統(tǒng)由前端模塊、測(cè)試環(huán)境模塊、自動(dòng)化測(cè)試模塊3個(gè)功能模塊組成。該文對(duì)基于.NET平臺(tái)的VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析和討論，重點(diǎn)對(duì)測(cè)試流程的靈活性和可靠性的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)描述，并針對(duì)VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，深入分析系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，實(shí)驗(yàn)證明，該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高，滿足VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的要求。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)測(cè)試；可擴(kuò)展性；.NET；VSAT；衛(wèi)星通信

中圖分類號(hào)：TN927+.2? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2024）05-0016-04

Abstract： The traditional VSAT satellite communication test method can not simulate the actual test environment; therefore， the test results can not accurately reflect the performance and indicators of satellite communications. In order to solve this problem， an automatic test system for VSAT satellite communication based on .NET platform is designed and developed. In this system， VSAT satellite communication is integrated into .NET platform by using virtualization and automation technology. The system consists of three functional modules： front-end module， test environment module and automatic test module. In this paper， the detailed implementation of VSAT satellite communication automatic test system based on .NET platform is analyzed and discussed， with emphasis on the flexibility and reliability of the test flow. According to the characteristics of VSAT satellite communication system， the expansibility of the system is deeply analyzed. Experiments show that the automatic test system operates reliably， stably and with a high degree of automation， and meets the requirements of VSAT satellite communication system.

Keywords： automated testing; scalability; .NET; VSAT; satellite communication

為了保證VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中性能的穩(wěn)定，最有效和最重要的解決方案之一是對(duì)正在運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)行充分測(cè)試，傳統(tǒng)的VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)測(cè)試需要測(cè)試人員重復(fù)操作，這些操作增加了測(cè)試周期的持續(xù)時(shí)間。此外，由于VSAT衛(wèi)星通信的快速發(fā)展，操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的更新速度加快，增長(zhǎng)速度大大超過(guò)了測(cè)試人員的工作量。

測(cè)試自動(dòng)化是指使用特殊軟件（與正在測(cè)試的軟件分開(kāi)）來(lái)控制測(cè)試的執(zhí)行，并將實(shí)際結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，測(cè)試自動(dòng)化可以在已經(jīng)規(guī)劃完善的正式測(cè)試過(guò)程中自動(dòng)進(jìn)行一些重復(fù)但必要的任務(wù)，或者添加難以手動(dòng)執(zhí)行的額外測(cè)試，自動(dòng)化測(cè)試提高了測(cè)試效率，與手動(dòng)測(cè)試一樣，自動(dòng)測(cè)試用于驗(yàn)證系統(tǒng)是否能夠滿足其功能要求，或者是否存在漏洞，與手動(dòng)測(cè)試相比，自動(dòng)測(cè)試更具競(jìng)爭(zhēng)力。手動(dòng)測(cè)試與自動(dòng)測(cè)試比較見(jiàn)表1。

自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)控制下完成設(shè)備檢測(cè)、分析、診斷的電子系統(tǒng)。自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用大大縮短了設(shè)備診斷和維護(hù)的時(shí)間，大大提高了設(shè)備的利用率。因此，自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要意義，特別是在現(xiàn)代制造系統(tǒng)、軍事裝備、電力系統(tǒng)和礦山裝備等的應(yīng)用中。

本文設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于.NET平臺(tái)的VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，可以利用該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行高效測(cè)試，這個(gè)系統(tǒng)采用了層次管理的測(cè)試結(jié)構(gòu)，將測(cè)試項(xiàng)目的管理與儀器接口過(guò)程分離，能夠使該測(cè)試系統(tǒng)隨著VSAT衛(wèi)星通信功能的發(fā)展而發(fā)展，因此，該系統(tǒng)可以很容易地模擬真實(shí)的終端來(lái)運(yùn)行實(shí)際的應(yīng)用，此外，該系統(tǒng)可以在測(cè)試平臺(tái)上靈活配置測(cè)試環(huán)境和構(gòu)建測(cè)試項(xiàng)目，從而自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試。

1 .NET平臺(tái)介紹

.NET平臺(tái)是指一系列基于.NET框架的開(kāi)發(fā)工具的集合，用于開(kāi)發(fā)基于Windows和Web的應(yīng)用程序，.NET框架提供了2個(gè)組件，即.NET公共語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)（CLR）和.NET框架類庫(kù)（FCL）。

CLR管理.NET代碼的執(zhí)行，包括內(nèi)存分配、用于避免內(nèi)存浪費(fèi)的垃圾回收，以及根據(jù)不同源代碼提供不同信任度的安全性、線程管理等任務(wù)；FCL是一系列可重用的面向?qū)ο箢悾涮峁┝艘恍┗酒脚_(tái)，如ADO.NET用于訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)和DNS解析，開(kāi)發(fā)人員可以直接使用這些類，也可以繼承它們來(lái)實(shí)現(xiàn)自定義函數(shù)。

簡(jiǎn)而言之，.NET平臺(tái)提供了統(tǒng)一的編程模式、精簡(jiǎn)的指令、可移植的部署、無(wú)縫的語(yǔ)言集成、豐富的調(diào)試工具、強(qiáng)大的互操作性和統(tǒng)一的錯(cuò)誤模板，為開(kāi)發(fā)良好的測(cè)試平臺(tái)提供了保障[1]。

2? VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

2.1? VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介

VSAT（Very Small Aperture Terminal，即甚小口徑衛(wèi)星終端站）衛(wèi)星通信系統(tǒng)為語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像提供了統(tǒng)一的傳輸平臺(tái)，其產(chǎn)業(yè)化滿足了國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)政策的需要，對(duì)提升國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的目標(biāo)是為VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)建立自動(dòng)化測(cè)試環(huán)境，這對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)備的生產(chǎn)和測(cè)試具有重要意義[2-6]。

一般來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星通信適用于廣播服務(wù)和基于電信的長(zhǎng)距離傳輸。由于衛(wèi)星通信技術(shù)的快速發(fā)展，低成本的甚小孔徑衛(wèi)星終端站（VSAT）網(wǎng)絡(luò)可以用于數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻通信，圖1顯示了VSAT衛(wèi)星通信環(huán)境。

VSAT網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有星形配置，其包括多個(gè)VSAT和1個(gè)HUB，HUB可以通過(guò)出站鏈路（HUB到VSAT）與VSAT通信，相反，許多遠(yuǎn)程VSAT可以通過(guò)入站鏈路（VSAT到HUB）與HUB通信，VSAT衛(wèi)星通信具有以下優(yōu)點(diǎn)[7-8]：高可靠性；高質(zhì)量的傳輸；低成本通信；使用率非常高（例如，與距離無(wú)關(guān)）；簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)安裝、操作和管理。

鑒于手動(dòng)構(gòu)建VSAT衛(wèi)星通信測(cè)試環(huán)境的困難、所需的測(cè)試周期長(zhǎng)及缺乏應(yīng)用程序進(jìn)行測(cè)試，因此將自動(dòng)測(cè)試軟件、計(jì)算機(jī)、被測(cè)的VSAT衛(wèi)星通信設(shè)備和儀器相結(jié)合，以解決現(xiàn)有問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)一個(gè)高效的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。本系統(tǒng)由3個(gè)功能模塊組成：前端模塊、測(cè)試環(huán)境模塊、自動(dòng)化測(cè)試模塊。

前端模塊為測(cè)試用戶提供了一個(gè)可視化、用戶友好的界面，以完成測(cè)試資源配置（如儀器、接口）、測(cè)試方法和測(cè)試結(jié)果顯示。

測(cè)試環(huán)境模塊提供必要的測(cè)試資源，包括針對(duì)不同測(cè)試目標(biāo)的各種接口和正確的操作流程，此外，其還負(fù)責(zé)在測(cè)試系統(tǒng)上部署相關(guān)的測(cè)試儀器。

自動(dòng)化測(cè)試模塊處理被測(cè)試設(shè)備的相應(yīng)信息（例如，設(shè)備的操作規(guī)則），并完成對(duì)被測(cè)試對(duì)象的自動(dòng)測(cè)試。其由2部分組成：測(cè)試工具打包和自動(dòng)化腳本控制。

VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由自動(dòng)測(cè)試軟件、計(jì)算機(jī)、被測(cè)設(shè)備和儀器組成。自動(dòng)測(cè)試軟件通過(guò)計(jì)算機(jī)控制被測(cè)設(shè)備和儀器，設(shè)置被測(cè)設(shè)備的參數(shù)，自動(dòng)測(cè)試，完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、采集、統(tǒng)計(jì)和分析。VSAT衛(wèi)星通信測(cè)試系統(tǒng)的系統(tǒng)圖如圖2所示。

2.2? VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的功能

VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的目標(biāo)是完成VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)核心設(shè)備的全方位測(cè)試和評(píng)估。其主要功能包括客戶登錄、設(shè)置與運(yùn)行測(cè)試項(xiàng)目、生成與處理原始數(shù)據(jù)。通過(guò)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)友好的人機(jī)界面，客戶可以設(shè)置測(cè)試項(xiàng)目、選擇測(cè)試項(xiàng)目、設(shè)置測(cè)試參數(shù)、執(zhí)行測(cè)試過(guò)程、保存測(cè)試結(jié)果和對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。同時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)的客戶端是被測(cè)設(shè)備和儀器的控制站點(diǎn)，負(fù)責(zé)與其他設(shè)備的通信接口控制和通過(guò)網(wǎng)站進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)試。

2.3? VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的特點(diǎn)

VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，界面美觀，操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，人機(jī)交互能力強(qiáng)，具體特點(diǎn)總結(jié)如下。

1）高測(cè)試速度：所有的測(cè)試都是由計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)試過(guò)程中執(zhí)行的程序進(jìn)行控制的，可以進(jìn)行十幾次甚至幾十次的測(cè)試，比一般的手動(dòng)測(cè)試更快。

2）高測(cè)試精度：VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)能夠在高測(cè)試速度下調(diào)整到最佳工作狀態(tài)，隨時(shí)修正測(cè)量誤差，避免環(huán)境變化，具有較高的測(cè)試精度。

3）高度自動(dòng)化：VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具有良好的自檢、自校正、自診斷能力，數(shù)據(jù)采集、處理、顯示方便靈活，體現(xiàn)了高度自動(dòng)化。

4）操作簡(jiǎn)單：大部分工作由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，系統(tǒng)的復(fù)雜性由內(nèi)部控制，良好的人機(jī)交互提供了一個(gè)簡(jiǎn)單可行的操作平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的操作。

5）良好的擴(kuò)展性：擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)保證了可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試儀器和測(cè)試方法的擴(kuò)展，這將降低在系統(tǒng)中添加新的測(cè)試儀器或現(xiàn)有測(cè)試儀器的新測(cè)試方法時(shí)進(jìn)行軟件更新的成本。

6）方便的綜合評(píng)價(jià)：測(cè)試項(xiàng)目的設(shè)置為綜合評(píng)價(jià)提供了方便的可能性，從中可以對(duì)測(cè)試環(huán)境下的儀器儀表進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，方便的綜合評(píng)價(jià)在工業(yè)化道路上的批量生產(chǎn)和批量測(cè)試中具有重要意義。

3? VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1? 測(cè)試流程設(shè)計(jì)

從測(cè)試系統(tǒng)客戶端的角度來(lái)看，測(cè)試包括設(shè)置測(cè)試環(huán)境、設(shè)備與儀器的自校正、設(shè)置測(cè)試項(xiàng)目、選擇測(cè)試項(xiàng)目、設(shè)置設(shè)備和儀器的參數(shù)、生成測(cè)試數(shù)據(jù)和生成報(bào)告。詳細(xì)的測(cè)試過(guò)程如圖3所示。

設(shè)立了一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，以獲得在工業(yè)化生產(chǎn)上批量生產(chǎn)和批量測(cè)試的重要綜合評(píng)價(jià)。對(duì)于儀器參數(shù)的設(shè)置，可以選擇手動(dòng)設(shè)置或自動(dòng)設(shè)置。如果要手動(dòng)設(shè)置儀器參數(shù)，只需直接對(duì)儀器進(jìn)行操作，如果要自動(dòng)設(shè)置儀器參數(shù)，只需在用戶界面上隨意設(shè)置參數(shù)并按下按鈕即可。導(dǎo)出測(cè)試記錄以獲得詳細(xì)的測(cè)試結(jié)果。一方面，可以獲得第一手的測(cè)試記錄；另一方面，可以獲得可視化的評(píng)估，該評(píng)估顯示為圖表，由測(cè)試記錄通過(guò)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

同時(shí)，測(cè)試項(xiàng)目的組織方式和數(shù)據(jù)收集也值得一提。具體測(cè)試項(xiàng)目通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)與測(cè)試平臺(tái)連接。在數(shù)據(jù)采集方面，測(cè)試平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集模塊采用多線程技術(shù)采集多個(gè)通信端口，減少了系統(tǒng)資源占用，加快了數(shù)據(jù)采集速度。

3.2? 可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)

軟件的可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)包括儀器接口的可擴(kuò)展性和測(cè)試方法。測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)采用層次結(jié)構(gòu)，即將測(cè)試項(xiàng)目的管理與儀器接口過(guò)程分離。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如圖4所示。

層次結(jié)構(gòu)包括面向測(cè)試方法的測(cè)試管理過(guò)程及從概念設(shè)計(jì)的角度對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)和報(bào)告的管理。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，在基于儀器的接口設(shè)計(jì)過(guò)程中，有頻譜分析儀、功率計(jì)、信號(hào)源等測(cè)試儀器的接口和數(shù)據(jù)處理。VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的目標(biāo)是為VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)建立自動(dòng)化測(cè)試環(huán)境，其層次結(jié)構(gòu)保證了測(cè)試儀器和測(cè)試方法的可擴(kuò)展性，對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)備的生產(chǎn)和測(cè)試具有重要意義。

層次結(jié)構(gòu)便于對(duì)測(cè)試儀器和測(cè)試方法進(jìn)行擴(kuò)展，也就是說(shuō)，如果要實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試儀器的擴(kuò)展，只需在接口處理層添加相應(yīng)儀器的接口處理代碼即可；如果要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有測(cè)試儀器測(cè)試方法的擴(kuò)展，只需添加相應(yīng)測(cè)試方法的目標(biāo)過(guò)程代碼即可。

可擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)保證了可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試儀器和測(cè)試方法的擴(kuò)展，這將減少在向系統(tǒng)中添加新的測(cè)試儀器，或者在現(xiàn)有測(cè)試儀器上增加新的測(cè)試方法時(shí)，軟件更新的成本。

4? 結(jié)束語(yǔ)

為了解決使用傳統(tǒng)測(cè)試方法時(shí)遇到的問(wèn)題，本研究設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于.NET平臺(tái)的VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，使用全虛擬化技術(shù)，將VSAT衛(wèi)星通信設(shè)備作為平臺(tái)資源集成到軟件中進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試。詳細(xì)介紹了VSAT衛(wèi)星通信自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)、功能，重點(diǎn)介紹了測(cè)試過(guò)程的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)及可擴(kuò)展性，對(duì)自動(dòng)測(cè)試的研究具有重要意義。實(shí)踐證明，該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)作可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高，基本滿足VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的要求。

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