基于场景的应答器报文结构测试方案设计

郑娟

软件测试是保证软件质量的重要手段，是软件生命周期中至关重要的环节，其中，软件测试用例的设计是整个测试工作的重点和难点。场景法作为一种黑盒测试方法，提供了一种基于使用的测试设计思路，能够提高测试质量和效率。本文以应答器报文结构作为载体，建立思维导图，构建场景模式，阐述不同的应答器报文结构测试方案。

一、场景化测试设计在城市轨道交通行业应用的必要性

随着时间推移，一切都在发生变化，城市轨道交通信号系统的软件测试方法和过程也发生了深刻的变化。测试用例是软件测试生命周期中非常重要的一部分，传统测试用例，一般是根据需求的一些功能进行罗列，测试步骤之间关联性弱，且和现场运营场景大相径庭，测试能够发现的软件问题一般属于功能性的表面缺陷，若想发现更有价值的软件问题，需要引入场景化测试思想，本文以应答器报文结构为载体，剖析场景化测试方案的设计思路。

二、列车与信标的关系介绍

地铁列车精确定位是列车运行控制系统的一项关键技术，准确、及时、可靠的获取列车位置信息，是地铁安全、有效运行的保障。当区域控制器故障时，列车便降级为后备模式，这时，列车的安全运行主要是由移动授权来保证。故，列车定位和移动授权的计算是地铁安全运行非常重要的环节，这两个环节均离不开最基本的信号组成部分——信标（Beacon）。工程设计中，会部署有许多LEU设备，联锁会将信号机和道岔信息送给LEU设备，一个LEU最多连接4个信标，地铁线路上会间隔部署许多信标设备，当列车读到信标的时候，会产生应答器报文，应答器报文中携带了许多重要信息，列车据此实现自我定位和计算移动授权。

三、应答器报文的组成结构

应答器即信标，包括两种类型：有源信标和无源信标。有源信标又包括重开信标（Reopening BMB），预告信标（Approaching BMB）。如图1所示，利用思维导图工具，对应答器报文结构进行梳理。有源信标和无源信标均用于列车定位，其中，有源信标还可以用于携带后备下的MA信息。有源信标和无源信标有共同的组成结构：（1）帧标识，占位50 bit；（2）用户信息，占位772 bit；（3）帧结束，占位8 bit。有源信标的用户信息包含：信号机、信标到MA终点距离、道岔信息等，故此部分是测试设计和测试检查的重点内容。

四、场景化测试设计方案

（一）信号机信息

假设Q_SIGNAL_ASPECT中的19个比特用XXA BCDE FGHI JKLM NPQR表示，每个字母表示一个比特位，下文介绍几种特殊场景：

1.红灯报文

如图2所示，重开信标B1前方关联的信号机是S1，S1为红灯状态。那么，当列车读到重开信标B1时，可以看到应答器报文中的Q_SIGNAL_ASPECT= b000 0000 0000 0000 0001且Q_SIGNAL_ASPECT_PRE= b000 0000 0000 0000 0000。

2.保护区段建立

保护区段即Overlap，Overlap建立的运营场景如图3所示，重开信标B1前方信号机S1为绿灯开放状态，且前方进路已建立，图3示Overlap亦触发。那么，当列车读到重开信标B1时，可以看到应答器报文中的Q_SIGNAL_ ASPECT.R= 1且Q_SIGNAL_ASPECT_PRE= b000 0000 0000 0000 0000。

3.进路内存在汇聚道岔&分散道岔

若进路范围内既存在分散道岔P1（定位），又存在汇聚道岔P2（定位），那么，当列车读到重开信标B1时，可以看到应答器报文中的Q_SIGNAL_ASPECT.Q=1且Q_ SIGNAL_ASPECT_PRE= b000 0000 0000 0000 0000，如图4所示。

若進路范围内既存在分散道岔P1（反位），又存在汇聚道岔P3（反位），那么，当列车读到重开信标B1时，可以看到应答器报文中的Q_SIGNAL_ASPECT.Q=0且Q_ SIGNAL_ASPECT_PRE= b000 0000 0000 0000 0000，如图5所示。

（二）道岔信息

1.进路范围内多个定位道岔

如图6所示，进路范围内存在四个道岔，分散道岔P1&P3，汇聚道岔P2&P4，且四个道岔均位于定位状态，那么，当列车读到重开信标B1时，可以看到应答器报文中道岔数据是4，且道岔的ID和状态按MA方向顺序排列。即：

N_SWITCH=4；NID_SWITCH1： value=ID_P1；S_ SWITCH1_STAT： value=b10；NID_SWITCH2： value=ID_ P2；S_SWITCH2_STAT： value=b10；NID_SWITCH3： value=ID_P3；S_SWITCH3_STAT： value=b10；NID_ SWITCH4： value=ID_P4；S_SWITCH4_STAT： value=b10。

2.进路范围内多个反位道岔

如图7所示，进路范围内存在两个道岔，分散道岔P1（反位），汇聚道岔P3（反位），那么，当列车读到重开信标B1时，可以看到应答器报文中道岔数据是2，且道岔的ID和状态按MA方向顺序排列，即：N_SWITCH=2；NID_ SWITCH1： value=ID_P1；S_SWITCH1_STAT： value=b01；NID_SWITCH2： value=ID_P3；S_SWITCH2_STAT： value=b01。

（三）有源应答器默认报文

运营过程中，可能会出现，LEU和Beacon、联锁通信断开的情况，当列车读到属于该LEU设备的信标时，相应会读到有源应答器默认报文，应答器默认报文中的M_ MCOUNT=b11111100；

N_SWITCH=b0000；Q_SIGNAL_ ASPECT=b000 0000 0000 0000 0001；Q_ SIGNAL_ASPECT_PRE=b000 0000 0000 0000 0000；D_DIS=0；D_DIS_ OVERLAP=0；C_LEU_BALISE=1。

五、总结

本文研究了應答器报文结构的场景化测试方法，着重介绍了场景化测试设计在应答器报文结构测试中的应用。使用思维导图工具，先对被测对象进行结构建模，然后结合地铁运营场景，针对每个导图分支进行运营场景的图形化分析，并设计相应测试用例进行场景覆盖，提高了测试覆盖的准确性，降低了软件风险，能够以更少的人力发现更有价值的软件缺陷。

作者单位：卡斯柯信号有限公司