面向通信性能和客户功能的网联通信终端验证The Verification of Vehicle Network Terminal for Communication Performance and Customer Function

Automobile Technology - - 汽车技术 -

郭天娇 林杰 周时莹 张东波 王建国 (中国第一汽车集团有限公司智能网联开发院,长春 130011) 【摘要】简述红旗网联通信终端T-BOX的工作原理,基于相关标准理顺测试内容,利用射频仪表和NI板卡搭建HIL测试环境,进行红旗某车型T-BOX控制器的性能和功能测试,提交产品缺陷测试报告并分析缺陷改进措施。通过半自动化测试设备和共平台复用策略,增加产品测试的深度和广度,为整车网联通信生态圈的评价和验证提供支撑,确保产品符合设计要求和用户需求。 主题词: T-BOX 车联网 通信终端 自动化 射频测试U467.5 A 10.19620/j.cnki.1000-3703.20181043中图分类号: 文献标识码: DOI: Guo Tianjiao,LinJie,Zhou Shiying,Zhang Dongbo,Wang Jianguo Intelligent Connected Vehicle Development Institute of China FAW Group Co., Ltd., Changchun 130011) ( Abstract The working principle of T- BOX is described briefly. Based on relevant standards, the HIL test【 】environment is built by using RF instrument and NI card. The performance and function of T- BOX controller of a certain vehicle in Hongqi are tested. The defect test report is submitted and the defect improvement measures are analyzed. Through automatic testing equipment and common platform reuse strategy, the depth and breadth of product testing were increased, which provide support for the evaluation and verification of the vehicle network communication ecosphere, ensure that the product meets the design requirements and user needs, and enhance the market performance of the competition.

Key words: T-BOX,Vehicle Network,Communication Terminal, Automatic test,RF test 1 前言

随着汽车电子向自动驾驶、智能交通和智慧城市迅

OTA V2X

猛发展,网联通信已成为集 、 、大数据运营、人机交互、人工智能、信息安全、自动驾驶等多功能为一体的复杂车联网生态圈,与之相对应的法律法规和业内标准涉及广泛,涵盖无线通信标准、电子消费品标准、电磁兼容标准、汽车行业标准等。为满足用户对智能网联车辆的性能可靠性要求和功能操纵性体验,红旗各车型平

T-BOX T-BOX

台目前已实现全系配置 控制器。 是车联网中非常典型的车载网联通信终端,基本功能包括远程

TSP

控车、安全防护、 后台通信、车况采集和处理、驾驶行为分析、工程模式、远程升级、远程诊断等,以上基本

T- BOX T

功能均基于 板载内置上网芯片实现。在对

BOX T- BOX

进行全功能测试前,首先需要对 进行性能测试,性能测试可以分为信令和非信令,信令测试主要 包括小区切换握手方式、基站衰落、信号灵敏度等,非信令测试主要包括最大功率、发射接收频率、占用带宽、误码率等。

2 网联通信终端简介2.1 硬件系统

T-BOX

是实现车辆和远程服务中心进行无线通信

T-BOX

和信息交互的车载网联通信终端。典型的红旗

1 MCU

硬件系统如图 所示。其中嵌入式处理器 与绝大部分外围负载进行通讯与控制,通过网关收发整车

CAN IO E-Call

报文,通过 端口采集 按键触发电平、采集

PWM USB

安全气囊 信号,通过 数据线、音频输入线和音

SIM

频输出线与主机交互,通过无线通信模块和贴片式卡通话和上网。同时配备内置天线、备用电池、内置扬

B+

声器,当蓄电池 无法供电并触发紧急呼叫时,备用电

T-BOX

池启用并支持 继续工作一段时间。

2.2 软件系统

T-BOX 2)

网联通信终端的软件系统架构(见图 可以归纳为以下三个部分:车载终端系统、后台服务系统、移

T-BOX

动终端系统。车载终端系统是 软件架构的核心,

MCU

负责对 和外设进行编程驱动,控制底层芯片电路,实现操作系统内核层的基本子功能,确保中间层和应用

TSP

层软件的可用性和稳定性。后台服务系统 负责实时处理车载终端通过无线链路上传的数据,将处理后的控制指令回传至车辆网络,或将分析整理后的数据存储至后台。移动终端是用户和后台服务系统交互的工具,通过优化人机交互,引入人工智能和语音识别,提高用户客户端的可操作性,为用户提供更优良的使用体验。

3 T-BOX测试内容梳理

红旗各平台车型严格遵守并执行网联通信终端的

3GPP GB/T32960

以下主要标准: 标准协议、 《电动汽车

JT/T 808

远程服务与管理系统技术规范》、 《道路运输车辆卫星定位系统终端通讯协议及数据格式》、《中国第一

ACP)

汽车车载终端与云端网络通信协议( 》。对网络通信终端所有可实现的性能和功能测试内容进行理顺,编写性能和功能测试用例。

3.1 性能测试内容

网联通信终端性能测试分为信令和非信令。基于

T- BOX

相关标准和设计输入,筛选出适用于 的信令验

1 Sensitivity T-BOX

证内容如表 所示。 注册灵敏度代表

T

能够检测到网络并发起注册的最小信号强度,取2018 10年第期 BOX MDXX

引出信号天线端到 射频仪表信号输出端截

Redirection

面处的测量值。切换小区的方式有两种, 代

1 2,Handover

表先释放原网络 连接后再注册到新网络

1 2

代表保持原网络 连接的情况下切换到新网络 。电路

CS Service

交换域 是语音业务的承载平台,数据交换域

PS Service

是上网业务的承载平台。

3.2 功能测试内容

网联通信终端供电后自动注册到无线通信网络,并发起与后台的安全认证连接,满足企业监控中心和政府监控中心对车辆的监控,终端应能够至少同时连接到

ACP

中心、企业标准中心、国家标准中心。需验证的功

APP

能模块主要分为系统底层、运营数据层和 应用层,

3

每一层级具体功能模块和详细功能内容如表 所示。

4 T-BOX测试系统搭建

为了充分覆盖网联通信终端的功能范围,加强测试深度,优化测试流程,保证产品质量,试验部门为红旗全

T- BOX NI

系列 开发设计了半自动化测试系统。使用

Anritsu

无线通讯测试组件与 通讯基站仿真仪作为性能

T- BOX

与功能测试的主体仪器,构建 与测试设备间的非信令与信令连接。该套测试设备是国内首款针对车

T-BOX

载智能网联系统开发的整车级测试环境,为 、主

HUD T-BOX机、仪表、 等提供联调工况,可充分满足 的通信性能验证和用户功能验证的需求。

4.1 信令测试环境的构建

T- BOX

基于现有测试仪表的信令测试能力,结合

T-BOX

的工作特性,搭建适用于 的信令测试场景,连接

3

方式如图 所示。利用移动信令仿真与监测仪器,可满

SMS

足对语音通话功能测试、短信 功能测试、远程指令

E- Call

交互测试、数据传输功能测试与 功能测试的需

T- BOX UE

要。 和常规射频 不同,在进行测试之前,通

SIM

常需要将板载的 卡换为能够注册到虚拟基站的标

SIM MSISDN VIN IMEI IMSI

准测试白卡。 卡 、车辆 码、

ICCID TSP

为终端五码信息,将五码信息注册到 后台服

T- BOX

务器, 便可以通过设备虚拟基站与后台进行数据和命令交互。为防止空馈连接产生信号干扰,通常采

T- BOX 4G

用特制的射频线缆将 主天线端口直连到测

SMA

试设备的 主端口。 4

信令测试上位机软件如图 所示,图中左侧框线内

T-BOX LTE

部分显示了被测 与单 基站之间建立连接时

9 Power Off

的 种数据交互状态。从最开始的 状态,根据

T- BOX Registration,Origination

的不同状况,经由 或者

Idle, Communication Communication

最后到 状态。当在 状态稳定后,界面右下方会显示整个链路的连接关系。

4.2 非信令测试环境的构建

T- BOX

基于测试仪表的非信令测试能力,结合 的

T-BOX

工作场景,筛选出其中适用于 的测试场景,连接

5 T- BOX

方式如图 所示。在进行 非信令测试前,通常

MCU

需要将被测样件刷写为特殊软件版本,切断主控对上网芯片的控制,实现测试设备对底层通信性能的控

T- BOX 4G SMA

制。需要标定 主天线端口到测试设备

Cableloss

主端口线缆的线损值,消除 对测试结果的影响。上位机软件需要安装板载芯片驱动程序,保证测试

T- BOX MT PORT

软件正确获取被测 的 端口,通过

RS232 USB T-BOX

转 线与被测 进行控制指令交互。 T- BOX

非信令测试根据 上网芯片选型的不同,既

CombiView

可以使用设备自带的 测试工具,也可以使用上网芯片定制化的测试工具。以红旗某款高通芯片的

T- BOX

为例,测试软件采用高通定制化测试软件

UCTS, 3GPP

可以实现 相关性能指标的全自动化测试。

6

软件运行界面如图 所示。

4.3 功能测试环境的构建

T-BOX 7)

功能验证系统(见图 主要由测试机柜、操作台架、上位机、真实天线、屏蔽箱、相关外围控制器等

T- BOX USB

组成。 通过 与娱乐主机交互数据,实现远程升级和车机上网功能。通过娱乐主机软按键和车载

CAN

硬按键验证紧急电话拨打功能;通过 节点仿真整

T-BOX

车各控制器报文信号,验证 远程控车功能;通过

CAN GPS

节点仿真车速、 、报警故障等实车信息,验证车

APP

况上报功能。通过 客户端,验证车况查询和车辆定位等与后台交互功能。 CANoe Veristand TSP

功能测试主要工具有 、 、 页面、APP

远程诊断平台、新能源平台、 客户端等。通过仿真、监控、反馈,形成远程控制功能的闭环。

5 T-BOX功能及性能测试验证

T-BOX

以红旗某车型 第一轮完整的功能及性能验

8

证为例,各类型测试用例数和测试问题数占比如图 所示。通过该测试系统,可全方位地对被测样件进行测试验证,在产品开发阶段提前发现已暴露问题和隐藏缺陷,针对问题提出解决方案,并对整改后的产品进行回归复检,确保已知问题全部彻底关闭。

通过前期测试验证,可以为产品研发节省大量开发成本,缩短开发周期,保证项目节点,为整车最终的交付投产起到很大的支撑作用。 下面分别以通信性能和客户功能两类典型的缺陷问题为例,简述问题的验证过程及改进措施。

5.1 最大功率

RF DUT

使用两根已标定线损的 信号线,对同一 分

3 T

别进行 次测试,对测试结果取均方值。整理被测

BOX MaxPow⁃

非信令测试结果,发现只有最大发射功率

er fail 4

为 项,如表 所示。

TVS

分析问题产生原因,发现是电路板中一个 管选

TVS ESD

型偏差导致,该 管的作用是降低 或浪涌对模块

TVS XX-154 XX-153

的损坏,解决措施是将该 由 更换为 。

5

对整改后的样品进行复检,测试结果如表 所示。

T-BOX

结果显示 偶发在个别频点的功率值接近上限或

0.05

下限,测试值与标准值误差在 之内,而线损补偿值

0.1, 0.05

的精度是 所以对于和门限值相差 内的误差,属于测不准范围,可以判定整改后的非信令指标完全符合

3GPP

标准要求。

5.2 远程控车

T- BOX APP

以 通过客户端 远程控制车窗升降为例,远程控窗仅支持四个车窗同时开启和同时关闭。测

9

试流程如图 所示。远程控制车窗的验证过程如下:通

APP TSP /

过客户端 向 后台发送远程车窗开启关闭指

图 硬件系统框图

图 软件系统构架

图 信令测试软件界面

图 信令测试环境

图 非信令测试软件界面

图 非信令测试环境

图 功能测试环境

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