电力线载波通信协议一致性检测系统及方法与流程

本发明涉及电力通信，特别是涉及电力线载波通信协议一致性检测系统及方法。

背景技术：

1、随着智能电网等领域的快速发展，电力线载波通信技术得到了广泛应用。电力线载波通信是指通过电力线实现双向通信的技术，它具有通信成本低廉、覆盖面广、稳定性强、安全性高等特点。近年来，电力线载波通信已经成为智能电网的重要组成部分，广泛应用于电力远程监测、电力调度、电力负荷控制等方面，对于提高电力系统的安全性、可靠性和效率至关重要。

2、然而，随着电力通信规模的不断扩大，各个设备之间的通信协议可能存在差异，从而影响通信的可靠性和稳定性。为了保证电力通信的可靠性和稳定性，必须对电力线载波通信协议进行严格的一致性检测，然而在通信协议一致性检测的自动化检测系统中，较大多数采用的是ttcn-3的通信测试描述语言编写的自动化测试用例，而国内对于ttcn-3的研究和使用并不像c语言和java语言普及。提升电力线载波通信协议一致性检测的效率与可靠性，是现有技术面临的挑战之一。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种电力线载波通信协议一致性检测系统及方法。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种电力线载波通信协议一致性检测系统，包括：人机交互界面、接收机、发射机、被测通信单元、单元测试框架、协议栈脚本、测试用例脚本、报告输出组件、日志输出组件、频谱仪、矢量信号发生器、测试工装；

4、所述人机交互界面使用gui库实现用于测试系统配置参数输入、测试用例条目显示、配置文件修改和保存、配置文件加载、测试用例的选择和控制、系统启动和停止、测试过程日志显示、测试用例进程显示，且gui与测试用例脚本分离，互不干扰；

5、所述协议栈脚本实现电网低压电力线双模通信协议报文组包和解包功能，实现协议帧的各层数据结构定义，为测试用例脚本提供调用服务，并具有函数封装；

6、所述测试用例脚本按照unittest框架编写规范，依据测试需求以及测试用例流程实现mcs遍历测试、测试模式测试、加密功能测试、协议一致性测试中的一种或多种；

7、所述接收机、发射机通过串口与测试系统pc机连接，用于将测试系统用例组好的协议帧，发送到电力线上与被测单元进行通信，并接收来自被测通信单元发送到电力线的信号解调为数据帧，并通过接收机串口上报给测试系统做协议格式字段的一致性检查，收发机接口协议的实现；

8、所述单元测试框架使用unittest单元测试框架提供用例自动化调用和流程控制；

9、所述矢量信号发生器和所述频谱仪通过所述测试用例脚本控制，并使用相关scpi远程控制指令实现性能测试，所述矢量信号发生器接收到相关指令后，通过射频线发送不同特征的电力线通信协议的波形信号，让被测单元接收，并通过测试工装将被测单元接收到的正确数据上报给测试系统，用于性能指标测试；所述频谱仪接收到指令后根据指令要求设置相关频点和模式，测试被测通信单元发送的信号是否符合协议规范所约束；

10、所述报告输出组件用于输出检测报告，并提供界面供用户查看；

11、所述日志输出组件用于日志的输出和保存。

12、进一步地，所述人机交互界面使用python语言实现，所述协议栈脚本和所述测试用例脚本使用python脚本。

13、进一步地，测试的性能指标包括接收灵敏度、多径信道、邻道干扰、功率谱密度、发送功率、杂散。

14、进一步地，实现电力线双模通信协议数据帧的定义和封装；使用ctypes库实现协议帧的各层数据结构定义。

15、进一步地，所述接收机、发射机为用于采集和发送电力线载波通信协议数据的两个物理实体单元，采用python语言和serial库实现串口控制，使用struct模块实现接口协议数据帧定义；

16、所述单元测试框架使用python自带的unittest单元测试框架提供用例自动化调用和流程控制；

17、所述频谱仪测试被测单元的信号质量和发送频率，通过socket连接仪器自带的远程控制接口进行设备的远程控制，实现频谱仪的控制，给测试用例提供调用服务；

18、所述矢量信号发生器预先将波形文件加载到仪器中，测试用例需要仪器发送时，将波形文件调出来并启动矢量发生器，发送预置波形，通过socket连接仪器自带的远程控制接口进行设备的远程控制，在测试用例调用仪器时提供服务。

19、进一步地，宽带电力线通信网络的协议栈包括物理层、数据链路层以及应用层；应用层实现通信单元之间的业务数据交互；被测单元的物理层交互实现使用标准的透明数据转发设备，该设备负责实现电力线载模拟信号的调制解调，接收机解调后的数据通过串口传递给测试系统，测试系统发送的数据通过串口传递给发射机，通过标准转发设备接口协议实现收发机的控制。

20、一种电力线载波通信协议一致性检测方法，包括：

21、步骤1：用python语言的ctypes模块对通信协议进行数据结构定义，表达通信协议帧的结构；为了分层协议结构，协议栈定义了四个python脚本文件，用于实现具体的分层协议栈数据帧格式的定义以及组包的相关函数；

22、步骤2：发射机作为载波透明接入单元，接收机作为载波信道侦听单元，发射机将软件平台组织的数据发送到载波通信介质，并根据需求自动回复sack与nack，接收机将载波通信介质里的所有数据实时发送给软件平台，供其进行分析协议一致性判断；

23、步骤3：提供测试系统界面设计，生成python的脚本源码；

24、步骤4：测试用例调用和启动：在测试系统界面启动时，先在系统的目录中检索test*.py的文件，认为是测试用例脚本文件，并根据unittest的定义规则，检索用例方法，在界面点击开始运行时，用例初始化过程先加载系统目录下的ini文件读取文件中的参数信息，加载到测试系统中，用于测试用例运行时参数，并启动两个线程在后台运行，一个线程为：test_thread，另一个线程为日志存储线程logger_thread，当测试需要暂停时则将test_thread终止用于实现测试用例的停止，界面上选择具体需要运行的用例时，界面则获取到选择的用例名称，并将名称传递给unittest框架来加载相同名称的用例文件，实现用例的调用，而被调用的测试用例则会使用步骤2的方式进行数据的收发，数据使用步骤1的方式实现打包，提供给步骤2进行收发；

25、步骤5：对于测试系统整体框架，将符合格式要求的报文数据结构，通过各层协议栈脚本文件进行数据帧的组包，并使用步骤2的收发机控制接口实现报文的发送和接收，而具体的测试用例则被测试界面使用步骤3的方式实现启动和加载用例参数，并启动执行，在用例执行过程中，使用响应的方式实现数据的收发和判断，具体顺序是，测试系统通过步骤3加载测试用例，用例通过步骤1实现对应测数据的组包和界面，通过步骤2的实现的接口将数据发送到电力线，然后解包为逆过程。

26、本发明实施例具有如下有益效果：

27、本发明实施例提供一种基于python脚本的电力线载波通信协议一致性检测系统，可以用于检测电力线载波通信模块的协议一致性、性能、接口协议。本发明实施例基于python脚本的电力线载波通信协议一致性检测系统及方法，能够加速电力线通信协议互联互通检测的效率以及企业快速迭代的通信单元模组的软件自动化检测，提升测试的准确性。该检测系统实现针对电力线载波通信协议模块进行协议一致性的自动化检测，通过可靠的检测手段，满足复杂、恶劣的电力线信道环境下多功能、多模式或者多业务的测试需求。采用python语言实现自动化测试脚本的便利性和快速开发的特点能够在测试用例的开发工作上节约较多的时间，为企业和产品测试提升开发效率。

28、本发明实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。