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基于TTCN-3的CTCS-3级车地通信协议一致性测试研究

李雁  
【摘要】: CTCS-3级列车运行控制系统是中国铁路列车控制系统(Chinese Train ControlSystem,CTCS)的重要组成部分之一,采用无线通信系统(GSM-R)实现列车与地面之间连续、双向的信息传输,是基于无线通信的列车运行控制系统。在该系统中,车地通信协议是车载设备和地面设备之间进行可靠的数据通信的保证,也是这个系统安全运行的基础。 CTCS-3级车地通信协议是以ERTMS标准中定义的Euroradio安全协议为参考,与国内的实际相结合,加以改善设计出来的。为了保证车地之间正确、可靠的通信,必须对通信协议进行测试。协议测试是协议工程的一个重要分支,是保证协议实现正常工作的前提。而协议的一致性测试是各类协议测试工作的基础。因而对CTCS-3级车地通信协议进行一致性测试具有十分重要的意义。 本文在研究CTCS-3级车地通信协议规范的基础上,深入研究了一种一致性测试的测试方法。对于一致性测试来说,其过程分为测试生成、测试实现和测试执行三个阶段。测试生成即测试序列的生成,通过对车地通信协议的分析,建立有限状态机(Finite State Machine,FSM)模型,生成测试序列;测试实现基于测试描述语言TTCN-3(the Testing and Test Control Notation version 3),采用测试工具TTworkbench搭建测试系统;最后通过测试系统的运行,对测试结果进行分析。 本文首先详细介绍了协议一致性测试理论、基于有限状态机的测试序列生成、规范化的测试描述语言TTCN的发展、特性和优点、研究现状以及TTCN-3语言的应用方向,并对支持TTCN-3语言的测试软件TTworkbench进行了简要介绍;在分析CTCS-3级车地通信协议的原理及特点的基础上,将协议分为发起方和跟随方,建立了基于FSM(Finite State Machine,FSM)的CTCS-3级车地通信协议模型;根据CTCS-3级车地通信协议的FSM模型,采用基于UIO(Unique Input Output)序列的算法生成了CTCS-3级车地通信协议的一致性测试序列;详细分析了常用的一致性抽象测试方法,根据基于TTCN-3语言的测试系统的特点,完成了测试系统整体设计,测试系统的配置,内部结构的设计,测试用例的描述,编解码器的设计及实现,协议适配器的设计及实现;根据搭建的测试系统对CTCS-3级车地通信协议进行一致性测试,得到测试判决,并给出了测试过程中出现问题的分析及解决办法。


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