智能家庭网关硬件测试方法的研究

　　智能科技家庭网关硬件测试的主要内容包括功能测试、信号质量测试、光接口测试、以太网接口测试、语音接口硬件测试、USB接口测试、WIFI测试、环境测试等。其中，环境测试是最重要的测试，也是花费时间和精力最多的;若环境测试的测试环境不好，再好的产品在测试过程中也会出现各种各样的问题。本文主要讲述将硬件测试的理论方法应用到实践中去，而最主要的是改善环境测试的测试环境。

　　随着互联网技术的发展，家庭网络不断进入人们的生活。 RG( Residential Gateway Group) 对家庭网关( HG ， Home Gateway) 的定义表明，家庭网关是实现家庭网络内部组网和外部联网的核心设备， 能满足家庭客户多业务综合接入和家庭内部联网， 配合各类应用终端提供家庭应用， 同时支持终端管理系统的远程管理和配置。多业务家庭网关能接入PC、多媒体信息终端和机顶盒等终端，同时具备传真和网络电话功能。

　　近两年，国内许多互联网企业都推出智能家庭网关，抢占数字家庭入口，如华为、小米、极路由、百度、迅雷、360 、烽火等公司，通过手机 APP人性化管理、安全、加速、QoS等应用插件、WLAN 11ac双频提升用户使用体验，整合互联网内容和手机内容，打造开放的产业生态链，积极探索智能家居服务。由此可见，家庭网关智能化已成为发展趋势。未来智能家庭网关功能定位就是成为数字家庭网络的接入中心、管理中心和应用中心，是构建数字家庭的核心设备。

　　环境测试是智能家庭网关硬件测试中最重要的测试。环境测试包括关键器件温升测试、外壳温升测试、高低温工作测试、高低温循环测试、交变湿热测试等。

　　环境测试测试结果的判定标准为：业务正常、无丢包;掉电重启能正常启动;软件复位后可以正常启动;插拔光纤后DUT可以正常注册;USB口正常供电;WIFI吞吐量无明显降低;两个电话可以互通;视频功能正常等。

　　本课题将主要研究智能家庭网关的环境测试、环境测试方法及其测试环境改善等。

　　由于智能家庭网关的硬件环境测试的测试环境比较复杂，包括DUT、OLT、发包仪、光线路、以太网线路、环境温度等。环境测试都需要在全业务下进行，智能家庭网关的全业务网络拓扑图如下：

　　环境测试中，最重要的是打流。若打流出现丢包，则需要一步步的排除上述因素。智能家庭网关硬件

　　若打流出现丢包，则需要一步步的排除上述拓扑图里面的各个节点因素。智能家庭网关硬件测试采用的主要方法如下：

　　1 回归法

　　传统意义上，回归测试是指修改了旧代码后，重新进行测试以确认修改没有引入新的错误或导致其他代码产生错误。现实中，硬件测试中的回归测试也相当普遍;因为硬件设计中，硬件电路不可能一次性设计成功。在第一版的硬件测试之后，硬件设计工程师会根据测试fail的部分对电路做修改，硬件测试部门则需要对修改部分所影响到的功能进行测试。硬件测试中，只需对修改部分做验证，因此，通过选择正确的回归测试策略来改进回归测试的效率和有效性是非常有意义的。

　　2 交叉验证法

　　交叉验证法，听上去比排除法高大上，其实就是排除法，在硬件测试中应用的十分普遍。上述的智能家庭网关的环境测试，可变因素诸多，一旦打流出现丢包，就需要通过交叉验证法找到问题的所在，下文中会举例阐述。

　　3 智能家庭网关的硬件环境测试的测试环境

　　环境测试能否顺利进行，测试环境的“干净度”起着至关重要的作用。要保证测试环境的干净，需要从以下几个方便着手：

　　3.1 光纤质量和清洁度

　　光纤的质量直接影响光通信能否正常进行。使用光纤前，最好能测量单根光纤的衰减。测试中经常使用的5米以内长度的单模光纤的衰减接近于0dB;10km的光纤的线路衰减为5～6dB左右。若光纤的衰减超出正常范围，则光纤已经破损，不能使用。另外，若光纤表面出现严重破碎，则最好不要使用。在光纤使用中，禁止APC与UPC对接。

　　光纤接头的清洁度，直接影响光通信的质量。使用前通过视频光纤显微镜观察光接口的清洁度，若有污垢，使用无尘纸擦拭后，再次观察，保证光纤端面干净才可以使用，否则特别容易导致业务异常或者打流丢包。

　　光纤使用过程中，不要过度弯曲。

　　3.2 网线质量

　　网线的好坏的主要判断标准为网线本身的质量、水晶头是否破损。

　　水晶头出现严重裂纹的网线，本身就容易引起丢包;水晶头卡勾断掉的网线，使用过程中容易松动导致接触不良。打流过程中，若是有人不小心碰到跳线的网线，则特别容易导致丢包，尽量不要使用。上述情况下的网线，需要更换水晶头、确保网线两端是通的才可使用。

　　测试用的网线，最好使用超五类线。若是不放心网线的质量，可以将网线的两端接在IXIA两个端口、做打流测试，验证网线的好坏。

　　3.3 Ixia/Test center等发包仪

　　发包仪是打流业务环境的重要环节，若打流业务配置正确，正常情况下发包仪不会导致打流丢包。常用的发包仪有Ixia和Test center。主流的智能家庭网关，基本都支持和匹配Ixia和Test center。

　　Ixia目前是网络公司测试部门最常用、最主要的辅助测试仪器之一。Ixia的基本功能如下：

　　1、模拟各种数据报文向外发送。

　　2、抓包功能(不过没有ethereal等专业抓包软件强大)，查看报文详细字段。

　　3、数据流量大小统计。

　　4、协议窗口的模拟。

　　Test center的基本功能跟Ixia的相同，这里不再重复描述。在解决打流丢包问题时，test center比Ixia更方便，因为test center可以看出实时丢包(即不用将流停下来对比发送接收的数据，其有显示丢包数量和丢包数百分比的窗口)，也可以观察出来是一次性丢包、还是持续丢包等。

　　4 测试资源的分配

　　4.1 OLT/ IXIA

　　已目前公司的IXIA为例(test center的使用跟IXIA是一样的)，有3张板卡，共40个网口。每个team 10个网口(若某个team某个阶段的项目比较多，需要的IXIA口比较多，可以跟别的team协调)。固定IXIA端的网线接口，在网线的两端贴标签、标注是哪个板卡的哪个口。

　　OLT的资源分配类似于IXIA。

　　准备测试环境的时候，只要调整接温箱旁或者实验台的跳线口的光纤或网线即可。这样，有利于保证链路环境的干净度、延长光纤和网线的寿命、方便测试环境的准备。

　　4.2 温箱

　　目前的温箱数量，每个team固定使用一个后，还有4个温箱可供项目多的team用、外借给研发的其他部门用。分配温箱，可以基本固定机房OLT和IXIA的跳线，这样更有利于保证测试环境的干净度，也省去大量测试准备时间和人力。

　　5 结语

　　上述主要介绍了智能家庭网关的概念和发展，智能家庭网关的硬件主要测试内容和测试方法，以及硬件测试中环境测试的测试环境的改善。三网融合技术的发展为数字家庭网络注入了新的活力，也带来了新的发展机遇。终端融合与内容优势，是家庭网关的显著优势。随着物联网技术的逐步推进，家庭网关将朝着网络化、信息化、智能化方向发展，并不断增强其在智能家居、家电控制等方面的应用[1]。随着智能家庭网关的发展，其硬件测试也越来越重要，从而保证智能家庭网关的硬件质量。

　　作者：李欠倩 来源：工业设计 2016年4期