工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算 課件 任務(wù)5.4 邊緣網(wǎng)關(guān)測試

——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算——模塊5項目測試目錄CONTENTS項目測試的整體設(shè)計任務(wù)5.1傳輸網(wǎng)絡(luò)測試任務(wù)5.2邊緣與云中心服務(wù)器測試任務(wù)5.3邊緣網(wǎng)關(guān)測試任務(wù)5.4應(yīng)用集成測試任務(wù)5.5邊緣計算網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與安全測試任務(wù)5.6任務(wù)5.4邊緣網(wǎng)關(guān)測試5.4.1邊緣網(wǎng)關(guān)測試需求工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)在邊緣計算項目中作為邊緣網(wǎng)關(guān)，不僅負(fù)責(zé)工業(yè)場景下的網(wǎng)絡(luò)連接和協(xié)議轉(zhuǎn)換，而且負(fù)責(zé)終端采集數(shù)據(jù)的實時分析，與云服務(wù)器之間進(jìn)行資源、服務(wù)、應(yīng)用的全面協(xié)同。對邊緣網(wǎng)關(guān)進(jìn)行測試是保證邊緣正常運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)AII/008-2021《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算邊緣網(wǎng)關(guān)技術(shù)要求及測試方法》中對工業(yè)場景下邊緣網(wǎng)關(guān)的技術(shù)要求及測試方法進(jìn)行了詳細(xì)說明，包括：邊緣網(wǎng)關(guān)硬件的測試方法，邊緣網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的測試方法，邊緣網(wǎng)關(guān)控制轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、斷網(wǎng)續(xù)傳等能力的測試方法，邊緣網(wǎng)關(guān)二次開發(fā)、智能作業(yè)、運維管理、日志管理等能力的測試方法，邊緣網(wǎng)關(guān)相互之間協(xié)同運行、與云服務(wù)器協(xié)同運行、獨立運行等多種運行方式的測試方法，邊緣網(wǎng)關(guān)安全功能的測試方法?；谶吘壘W(wǎng)關(guān)在邊緣計算項目中的常用角色和作用，本模塊重點介紹以下四方面內(nèi)容：（1）邊緣網(wǎng)關(guān)硬件的測試方法；（2）邊緣網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的測試方法；（3）邊緣網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、斷網(wǎng)續(xù)傳、智能作業(yè)等業(yè)務(wù)能力的測試方法；（4）邊緣網(wǎng)關(guān)相互之間協(xié)同運行、與云服務(wù)器協(xié)同運行、獨立運行等運行方式的測試方法；其中，對邊緣網(wǎng)關(guān)斷網(wǎng)續(xù)傳能力的測試其實是從邊緣網(wǎng)關(guān)的角度對系統(tǒng)高可用性的測試。5.4.2邊緣網(wǎng)關(guān)測試方法1.邊緣網(wǎng)關(guān)硬件的測試方法1）用戶側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口的測試：在邊緣網(wǎng)關(guān)的用戶側(cè)接入PLC或者其它現(xiàn)場設(shè)備，現(xiàn)場設(shè)備使用MQTT、HTTP、OPCUA等方式向邊緣網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)，查看邊緣網(wǎng)關(guān)是否能夠接收到正確的數(shù)據(jù)；在邊緣網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置轉(zhuǎn)發(fā)方式，如以太網(wǎng)或者WIFI等方式，讓邊緣網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至云服務(wù)器，查看云服務(wù)器是否能夠接收到正確的數(shù)據(jù)；如果數(shù)據(jù)上報正確、穩(wěn)定、連續(xù)，判定邊緣網(wǎng)關(guān)中用戶側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口通過測試，否則判定不通過。2）計算存儲等基礎(chǔ)能力的測試：測試邊緣網(wǎng)關(guān)中flash閃存能夠連續(xù)寫入的最大數(shù)據(jù)量，記錄最大值；測試向邊緣網(wǎng)關(guān)中寫入256字節(jié)數(shù)據(jù)所需要的時間，計算邊緣網(wǎng)關(guān)單條記錄的寫速度；測試從邊緣網(wǎng)關(guān)中讀出256字節(jié)數(shù)據(jù)所需要的時間，計算邊緣網(wǎng)關(guān)單條記錄的讀速度；測試從邊緣網(wǎng)關(guān)中循環(huán)讀出多條記錄的所需要的時間，計算邊緣網(wǎng)關(guān)循環(huán)讀取的讀速度；如果上述測量值在業(yè)務(wù)要求的范圍內(nèi)，判定邊緣網(wǎng)關(guān)計算存儲等基礎(chǔ)能力通過測試，否則判定不通過。3）穩(wěn)定性的測試：建立邊緣網(wǎng)關(guān)與PLC設(shè)備或者數(shù)據(jù)模擬系統(tǒng)的連接；在PLC設(shè)備或者數(shù)據(jù)模擬系統(tǒng)中配置大量持續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)；讓邊緣網(wǎng)關(guān)連續(xù)運行7×24小時，驗證邊緣網(wǎng)關(guān)中有無數(shù)據(jù)丟失、進(jìn)程掛死等現(xiàn)象，觀察測試期間的系統(tǒng)負(fù)載情況；如果邊緣網(wǎng)關(guān)能夠穩(wěn)定運行7×24小時以上，期間無異常發(fā)生（數(shù)據(jù)無丟失、錯亂，進(jìn)程無掛死、重啟，CPU和內(nèi)存均平穩(wěn)），判定邊緣網(wǎng)關(guān)穩(wěn)定性通過測試，否則判定不通過。4）并發(fā)性的測試：通過測試系統(tǒng)模擬出200個PLC設(shè)備，使這些設(shè)備同時與邊緣網(wǎng)關(guān)建立連接；讓模擬出的PLC設(shè)備向邊緣網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)；逐量增加接入的PLC設(shè)備的數(shù)量直至達(dá)到最大值，驗證邊緣網(wǎng)關(guān)中有無數(shù)據(jù)丟失、進(jìn)程掛死等現(xiàn)象，觀察測試期間的系統(tǒng)負(fù)載情況；如果正常并發(fā)情況下無異常發(fā)生（數(shù)據(jù)無丟失、錯亂，進(jìn)程無掛死、重啟，CPU和內(nèi)存均平穩(wěn)）并且邊緣網(wǎng)關(guān)允許接入的最大PLC數(shù)量在業(yè)務(wù)要求的范圍內(nèi)，判定邊緣網(wǎng)關(guān)并發(fā)性通過測試，否則判定不通過。5.4.2邊緣網(wǎng)關(guān)測試方法2.邊緣網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的測試方法1）網(wǎng)絡(luò)切換能力的測試：在邊緣網(wǎng)關(guān)上配置兩種或者兩種以上的網(wǎng)絡(luò)接入方式，如以太網(wǎng)或者WIFI等方式；啟動邊緣網(wǎng)關(guān)，在云服務(wù)器上檢測邊緣網(wǎng)關(guān)是否能夠正確接入；在邊緣網(wǎng)關(guān)上斷開任意一種網(wǎng)絡(luò)接入方式，在云服務(wù)器上檢測邊緣網(wǎng)關(guān)是否能夠正確接入；如果在邊緣網(wǎng)關(guān)上斷開任意一種網(wǎng)絡(luò)接入方式以后，邊緣網(wǎng)關(guān)依舊能夠正確接入云服務(wù)器或者短期中斷并在指定時間內(nèi)恢復(fù)，判定邊緣網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)切換能力通過測試，否則判定不通過。5.4.2邊緣網(wǎng)關(guān)測試方法3.邊緣網(wǎng)關(guān)業(yè)務(wù)能力的測試方法（1）邊緣網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集能力的測試方法1）傳輸時延的測試：在邊緣網(wǎng)關(guān)中對PLC時間進(jìn)行采集；將采集到的PLC時間轉(zhuǎn)發(fā)至檢測平臺；檢測平臺收到數(shù)據(jù)的時間與所收到的PLC時間做差值，即為傳輸時延；如果傳輸時延在業(yè)務(wù)要求的范圍內(nèi)，判定通過測試，否則判定不通過。2）采樣頻率的測試：在邊緣網(wǎng)關(guān)中對PLC周期變化的數(shù)據(jù)和PLC時間進(jìn)行采集；將采集到的PLC周期變化的數(shù)據(jù)和PLC時間轉(zhuǎn)發(fā)至檢測平臺；檢測平臺通過PLC周期變化的數(shù)據(jù)和PLC時間的雙重校驗計算采樣頻率并且檢測連續(xù)性；如果采樣頻率在業(yè)務(wù)要求的范圍內(nèi)，判定通過測試，否則判定不通過。（2）邊緣網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)分析能力的測試方法1）數(shù)據(jù)預(yù)處理的測試：在邊緣網(wǎng)關(guān)中對PLC持續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；在邊緣網(wǎng)關(guān)中對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，例如將工程值轉(zhuǎn)換為儀表值，設(shè)定數(shù)據(jù)篩選、過濾、抽取等規(guī)則，設(shè)定簡單的函數(shù)規(guī)則；檢測處理后的結(jié)果和預(yù)設(shè)是否相符；如果相符，判定通過測試，否則判定不通過。2）數(shù)據(jù)可視化的測試：在邊緣網(wǎng)關(guān)中對PLC持續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；在邊緣網(wǎng)關(guān)中對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的配置，展示其歷史趨勢、實時值；檢測可視化的結(jié)果和預(yù)設(shè)是否相符；如果相符，判定通過測試，否則判定不通過。5.4.2邊緣網(wǎng)關(guān)測試方法3.邊緣網(wǎng)關(guān)業(yè)務(wù)能力的測試方法（3）邊緣網(wǎng)關(guān)斷網(wǎng)續(xù)傳能力的測試方法1）斷網(wǎng)續(xù)傳的測試：在測試平臺上設(shè)置邊緣網(wǎng)關(guān)通過MQTT或者HTTP 方式傳輸數(shù)據(jù)到云服務(wù)器的測試腳本，啟動測試腳本；手動斷開邊緣網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)連接，30秒后結(jié)束測試腳本；觀察網(wǎng)絡(luò)連接恢復(fù)以后邊緣網(wǎng)關(guān)中未上傳云服務(wù)器的數(shù)據(jù)是否能夠繼續(xù)上傳；如果能夠繼續(xù)上傳，判定通過測試，否則判定不通過。2）邊緣緩存的測試：類似于對斷網(wǎng)續(xù)傳的測試，觀察網(wǎng)絡(luò)連接未恢復(fù)時邊緣網(wǎng)關(guān)中已緩存數(shù)據(jù)的完整性和連續(xù)性；如果已緩存數(shù)據(jù)完整且連續(xù)，判定通過測試，否則判定不通過。（4）邊緣網(wǎng)關(guān)智能作業(yè)能力的測試方法1）任務(wù)編排的測試：在邊緣網(wǎng)關(guān)中對PLC持續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；在邊緣網(wǎng)關(guān)中設(shè)定數(shù)據(jù)處理規(guī)則，先將采集到的數(shù)據(jù)乘以2，再篩選低于某個值的數(shù)據(jù)上報云服務(wù)器；檢測執(zhí)行的結(jié)果和預(yù)設(shè)是否相符；如果相符，判定通過測試，否則判定不通過。2）模型部署的測試：在邊緣網(wǎng)關(guān)中對PLC持續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；在邊緣網(wǎng)關(guān)中調(diào)用安裝好的機(jī)器學(xué)習(xí)庫（sklearn）提供的top-N、Kmeans、SVM、線性回歸、決策樹等算法處理采集到的數(shù)據(jù)；檢測執(zhí)行的結(jié)果和預(yù)設(shè)是否相符；如果相符，判定通過測試，否則判定不通過。5.4.2邊緣網(wǎng)關(guān)測試方法4.邊緣網(wǎng)關(guān)運行方式的測試方法1）相互之間協(xié)同運行的測試：連接多個邊緣網(wǎng)關(guān)；第一種情況，各邊緣網(wǎng)關(guān)分別采集輸入數(shù)據(jù)，通過邊緣網(wǎng)關(guān)之間通信，使其它邊緣網(wǎng)關(guān)獲取各自采集到的輸入數(shù)據(jù)；第二種情況，各邊緣網(wǎng)關(guān)分別采集輸入數(shù)據(jù)并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算處理，通過邊緣網(wǎng)關(guān)之間通信，使其它邊緣網(wǎng)關(guān)獲取各自處理后的輸入數(shù)據(jù)；第三種情況，單一邊緣網(wǎng)關(guān)采集輸入數(shù)據(jù)并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算處理，通過邊緣網(wǎng)關(guān)之間通信，使其它邊緣網(wǎng)關(guān)輸出相同的處理結(jié)果；通過上述三種情況測試邊緣網(wǎng)關(guān)相互之間協(xié)同運行的情況；如果轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)正確、實時，數(shù)據(jù)無錯碼、亂碼，不存在丟包現(xiàn)象，邊緣網(wǎng)關(guān)之間可以協(xié)同輸入、協(xié)同運算、協(xié)同輸出，判定通過測試，否則判定不通過。2）與云服務(wù)器協(xié)同運行的測試：通過云服務(wù)器遠(yuǎn)程啟動或者停止邊緣網(wǎng)關(guān)，觀察邊緣網(wǎng)關(guān)是否能夠正確啟動或者停止；通過云服務(wù)器向邊緣網(wǎng)關(guān)下發(fā)安裝應(yīng)用的命令并且啟動該應(yīng)用，觀察邊緣網(wǎng)關(guān)的執(zhí)行結(jié)果；通過云服務(wù)器向邊緣網(wǎng)關(guān)下發(fā)升級應(yīng)用的命令并且啟動該應(yīng)用，觀察邊緣網(wǎng)關(guān)的執(zhí)行結(jié)果；如果能從