GB/T 26790.4-2020 工业无线网络WIA规范 第4部分：WIA-FA协议一致性测试规范

ICS25.040

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GB/T26790.4—2020

工业无线网络WIA规范

第4部分:WIA-FA协议一致性测试规范

IndustrialwirelessnetworksWIAspecification—

Part4：WIA-FAprotocolconformancetestspecification

2020-07-21发布2021-02-0156

''((+),*-3/.0/405162发布

GB/T26790.4—2020

目次

前言V

1范围1

2规范性引用文件1

3术语和定义1

4缩略语2

5WIA-FA一致性测试系统结构3

5.1测试环境概述3

5．2测试过程……………4

5.3测试名称说明………………………5

5.4测试伪代码说明……………………5

5.5参考数据包符号说明………………11

6现场设备测试集11

6.1加人过程测试集11

6.2运行过程测试集57

6.3离开过程测试集118

7接人设备测试集120

7.1加入过程测试集120

7.2运行过程测试集…………………130

7.3离开过程测试集169

8网关设备测试集174

8.1运行过程测试集174

8.2离开过程测试集…………………225

参考文献……………………229

图1网关设备测试环境……………………3

图2接人设备测试环境……………………3

图3现场设备测试环境……………………4

图4现场设备加人网络（正向测试）时序图……………11

图5现场设备加人网络（反向测试）时序图……………15

图6双向时间同步测试时序图…………20

图7超帧资源分配测试时序图…………22

图8链路资源分配测试时序图…………24

图9读现场设备UAO测试(正向测试）时序图27

图10读现场设备UAO测试(反向测试）时序图29

图11配置现场设备UAO测试(正向测试）时序图33

图12配置现场设备UAO测试(反向测试）时序图35

丄

GB/T26790.4—2020

图13配置现场设备VCR测试(正向测试）时序图39

图14配置现场设备VCR测试(反向测试）时序图41

图15KEK密钥分发测试(正向测试）时序图43

图16KEK密钥分发测试(反向测试）时序图45

图17KEDU密钥分发测试(正向测试）时序图48

图18KEDU密钥分发测试(反向测试）时序图50

图19KEDB密钥分发测试(正向测试）时序图53

图20KEDB密钥分发测试(反向测试）时序图55

图21数据传输测试时序图58

图22设备状态报告测试时序图…………60

图23信道状况报告测试时序图…………62

图24远程读属性测试(正向测试）时序图………………65

图25远程读属性测试(反向测试）时序图………………67

图26远程配置属性测试(正向测试）时序图……………70

图27远程配置属性测试(反向测试）时序图……………72

图28基于NACK重传测试时序图74

图29基于GACK重传测试时序图76

图30P/S通信测试时序图79

图31R/S通信测试（非证实服务）时序图81

图32R/S通信测试(证实服务）（正向测试）时序图83

图33R/S通信测试(证实服务）（反向测试）时序图85

图34密钥更新测试（正向测试）时序图…………………88

图35密钥更新测试（反向测试）时序图…………………91

图36KEK攻击告警测试时序图94

图37KEDU攻击告警测试时序图99

图38KEDB攻击告警测试时序图102

图39KEK更新超时告警测试时序图105

图40KEDU更新超时告警测试时序图110

图41KEDB更新超时告警测试时序图114

图42现场设备被动离开网络时序图…………………118

图43接入设备加入网络（正向测试）时序图…………120

图44接入设备加入网络（反向测试）时序图…………122

图45超帧分配测试时序图……………124

图46链路分配测试时序图……………126

图47KEDU密钥分发测试时序图127

图48KEDB密钥分发测试时序图129

图49发送信标测试时序图……………130

图50现场设备加入网络测试时序图…………………133

图51双向时间同步测试时序图………………………138

图52超帧资源分配测试时序图………………………141

图53链路资源分配测试时序图………………………144

图54网关设备指示接人设备发送NACK测试时序图148

图55网关设备指示接人设备发送GACK测试时序图150

U

GB/T26790.4—2020

图56现场设备到网关设备数据传输测试时序图152

图57网关设备到现场设备数据传输测试时序图154

图58设备状态报告测试时序图156

图59信道状况报告测试时序图158

图60远程读属性测试时序图161

图61远程配置属性测试时序图166

图62现场设备被动离开网络时序图…………………169

图63接人设备被动离开网络时序图172

图64接入设备加入网络（正向测试）时序图…………175

图65接人设备加人网络（反向测试）时序图…………176

图66接人设备超帧资源分配测试时序图……………179

图67接人设备链路资源分配测试时序图……………180

图68现场设备加人网络（正向测试）时序图…………182

图69现场设备加人网络（反向测试）时序图…………184

图70现场设备超帧资源分配测试时序图……………186

图71现场设备链路资源分配测试时序图……………187

图72网关设备指示接人设备发送NACK测试时序图189

图73网关设备指示接人设备发送GACK测试时序图190

图74网关发送数据测试时序图………………………192

图75远程读属性测试时序图…………194

图76远程配置属性测试时序图………………………197

图77现场设备KEK密钥分发测试时序图199

图78现场设备KEDU密钥分发测试时序图201

图79现场设备KEDB密钥分发测试时序图204

图80现场设备KEK攻击告警测试时序图206

图81现场设备KEDU攻击告警测试时序图208

图82现场设备KEDB攻击告警测试时序图210

图83现场设备KEK更新超时告警测试时序图211

图84现场设备KEDU更新超时告警测试时序图213

图85现场设备KEDB更新超时告警测试时序图215

图86P/S通信测试时序图217

图87R/S通信测试（启动/停止）时序图219

图88R/S通信测试（报告确认）时序图220

图89C/S通信测试(读属性）时序图222

图90C/S通信测试（写属性）时序图224

图91现场设备被动离开网络时序图…………………225

图92接人设备被动离开网络时序图…………………227

1U

GB/T26790.4—2020

-*z-■1,

刖言

GB/T26790《工业无线网络WIA规范》已发布及计划发布以下8部分：

——第1部分：用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范；

———第2部分：用于工厂自动化的WIA系统结构与通信规范；

——第3部分:WIA-PA协议一致性测试规范；

——第4部分:WIA-FA协议一致性测试规范；

——第5部分:WIA-PA互操作性测试规范；

——第6部分:WIA-FA互操作性测试规范；

——第7部分:WIA-PA产品通用条件；

——第8部分:WIA行业规范。

本部分为GB/T26790的第4部分。

本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本部分由中国机械工业联合会提出。

本部分由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。

本部分起草单位：中国科学院沈阳自动化研究所、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、北京科

技大学。

本部分主要起草人：梁炜、张思超、万亚东、刘丹、王恺、胡男、齐悦、谢素芬、王沁。

GB/T26790.4—2020

工业无线网络犠犐犃规范

第4部分:WIA-FA协议一致性测试规范

1范围

GB/T26790的本部分给出了WIA-FA一致性测试系统结构、现场设备测试集、接人设备测试集和

网关设备测试集。

本部分适用于基于GB/T26790.2-2015的无线网络设备的协议一致性测试。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单适用于本文件）。

GB/T26790.2—2015工业无线网络WIA规范第2部分：用于工厂自动化的WIA系统结构与

通信规范

3术语和定义

GB/T26790.2—2015界定的术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了

GB/T26790.2—2015中的某些术语和定义。

3.1

接入设备犪犮犮犲狊犱犲狏犻犮犲

安装在工业现场，负责将现场设备上的传感器数据、告警及网络管理相关信息转发到网关设备，或

将网关设备的控制信号、管理信息和配置信息转发给现场设备。

[GB/T26790.2—2015,定义3.1.2]

3.2

信标犫犲犪犮狅狀

在WIA-FA网络中由接人设备广播的帧。

注：新的现场设备在加人WIA-FA网络前首先要监听信标。

[GB/T26790.2—2015,定义3.1.7]

3.3

现场设备犳犻犲犾犱犱犲狏犻犮犲

安装在工业现场，连接传感器和执行器，负责发送现场数据和接收控制命令的WIA-FA设备。

[GB/T26790.2—2015,定义3.1.12]

3.4

网关设备犵犪狋犲狑犪狔犱犲狏犻犮犲

连接WIA-FA网络与其他网络的设备。

[GB/T26790.2—2015，定义3.1.13]

1

GB/T26790.4—2020

3.5

超巾贞superframe

一组周期性重复出现的信道和时隙集合

注：超帧中时隙的数目决定了超帧循环的频率。

[GB/T26790.2—2015,定义3.1.30]

3.6

时隙timeslot

在WIA-FA网络中交换数据所采用的基本时间单位。

注：WIA-FA网络中的时隙长度是可配置的。

[GB/T26790.2—2015,定义3.1.31]

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

AD:接人段备(AccessDevice)

AL:应用层Application（Layer)

AMPB:应用子层发布者状态机AS（StateMachineofPublisher)

AMRS:应用子层报告源点状态机AS（StateMachineofReportSource)

ASL:应用子层Application（Sub-layer)

ASN:绝对时隙号Absolute（SlotNumber)

CCM*:増强的密码段链接消息验证编码协议计数器(Extensionofcounterwithcipherblockc^hai-

ningmessageauthenticationcode)

C/S:客户机/服务器Client/Server（)

D:数据链赂层Data（LinkLayer)

FCS:帧校验序列(FrameCheckSequence)

FD:现场设备(FieldDevice)

GACK：ACK组Group（ACK)

GW:网关设备Gateway（Device)

HMAC：Hash加密消息认证码(keyed-HashMessageAuthenticationCode)

KEDB:广播数据加密密钥Broadcast（DataEncryptionKey)

KEDU:单播数据加密密钥Unicast（DataEncryptionKey)

KEK:密钥加密的密钥(KeyEncryptionKey)

KJ:加人密钥(JoinKey)

KS:共享密钥(SharedKey)

MIB:管理信息库Mangement（InformationBase)

MIC:消息完整性代码Message（IntegrityCode)

NACK:否定应答Negative（Acknowledgement)

P/S:发布者/预订者(Publisher/Subscriber)

R/S:报告源点/报告汇点(Reportsource/reportSink)

UAO:用户应用对象User（ApplicationObject)

UAP:用户应用进程User（ApplicationProcess)

VCR:虚拟通信关系V（irtualCommunicationRelationship)

WIA-FA:用于工厂自动化的工业无线网络(WirelessNetworkforIndustrialAutomation-Factory

2

GB/T26790.4—2020

Automation)

5WIA-FA—致性测试系统结构

5.1测试环境概述

WIA-FA一致性测试的测试环境由测试系统和被测设备构成，其中被测设备分为三类：现场设备、

接入设备和网关设备。为保证测试的通信质量，宜测试系统和被测设备的最大距离为5m，且测试环境

中无其他同频无线干扰。三类设备的测试环境分别如图1、图2、图3所示。

图1网关设备测试环境

测试系统

测试主机

测试前端

图2接入设备测试环境

3

GB/T26790.4—2020

图3现场设备测试环境

其中：

——测试主机:按照规定的测试用例生成并发出相应的数据包或命令包，根据接收到的被测设备的

数据包或命令包来判断被测设备行为是否正确。

——测试前端：与测试主机通过逻辑接口连接，作为测试主机与被测设备通信的无线收发设备。

——测试接口：连接被测接入设备或网关设备，测试有线服务。

——被测设备：妾收测试主机发出的数据包或命令包并作出相应的响应，或者按照协议规定向测试

系统主动发出请求。当被测设备是网关时，被测方应提供配套的上位机软件。

本部分规定测试系统和被测设备使用的参考信道为6。

本部分规定测试系统和被测设备使用的参考网络ID为{Oxaa}。

本部分规定测试中使用的加入密钥KJ为{OxcOOxclOxc2Oxc3Oxc4Oxc5Oxc6Oxc7Oxc8Oxc9

OxcaOxcbOxccOxcdOxceOxcf}，共享密钥KS为{OxaOOxalOxa2Oxa3Oxa4Oxa5Oxa6Oxa7Oxa8Oxa9

OxaaOxabOxacOxadOxaeOxaf}。

本部分规定测试中使用加密算法为CCM*加密算法。

本部分规定测试前应已知被测设备的时间同步精度及时隙结构。

本部分规定测试中使用以下参考短地址：

--网关设备短地址：OxOl；

——接入设备短地址：xO2；

--现场设备短地址：OxO3；

——聚合测试中另一个现场设备短地址：xO4。

5.2测试过程

WIA-FA一致性测试包含以下过程：

———测试系统启动；

———被测设备启动；

———被测设备或测试系统加入网络；

———测试系统和被测设备执行测试用例；

———显示测试结果。

4

GB/T26790.4—2020

5.3测试名称说明

WIA-FA一致性测试用例可分为正向positive（)测试和反向negative（)测试，此外，有些测试用例用

于测试可选功能：

——正向测试：测试系统发送正确的服务请求，检查被测设备是否返回指示服务成功执行的正

响应；

——反向测试:测试系统发送带错误数据的服务请求，检查被测设备是否返回指示服务未成功执行

的负响应以及检查负响应中的错误代码来判断被测设备是否正确操作；

——可选测试:如果被测设备具备该功能，则测试系统执行此测试用例；否则，测试系统将不执行此

测试用例。

54测试伪代码说明

5.4.1函数说明

测试用例伪代码中使用的函数说明如表1所示。

表1函数说明

序号函数名称函数含义

返回两个数据包的比较结果，如果一致返回SUCCESS,否则

1Compare(Msgstring1,Msgstring2)返回FAI

比较有线测试中的两个数据包是否一致

2wiredVerify(RcvPacket,RefPacket)resutt=compare(packet,RefPacket)

returnresult

比较无线测试中的两个数据包是否一致

if(SecLevel==0||1)

result=compare(RcvPacket,RefPacket)；

Verify(RcvPacket,RefPacket,SecLevel=0,

3else

Key^NU)

packet=SecIn(RcvPacket,SecLevel,Key)

result=compare(packet,RefPacket)

returnresult

4Printscreen(MsgString)在屏幕打印字符串MsgStrng

5wtredSend(SendPacket)通过有线发送一个数据包

发送帧或包

if(SecLevel==0||1)

6Send(SendPacket，SecLevel，Key)send_packet(SendPacket)；

else

send_packet(SecOut(SendPacket,SecLevel,Key))

7Recetve(RcvPacket)接收帧或包，返回一个指向接数据的指针

8Max(data1，data2)取data1与data2的最大值

9Length(Packet)取Packet的实际长度，以字节为单位

5

GB/T26790.4—2020

表1(续)

序号函数名称函数含义

对接收到的安全帧根据据SecLevel参数，利用Key进行解密

和/或MIC校验，返回一个解密和/或MIC校验后的数据包

指针

if(SecLevel==0||1)

newframe=frame；

elseiKSecLevel==2|6)

check=MIC32_check((rame,Key)；

elseiKSecLevel==3|7)

10SecIn(frame,SecLevel,Key)check=MIC64_check((rame,Key);

elseif(SecLevel==4|8)

check=MIC128_check((rame，Key);

if(SecLevel==5||6||7||8)

newframe=decrypt((rame,Key)；

if(check==FALSE)

returnNU；

else

returnnewrame；

对要发送的帧根据SecLevel参数，利用Key进行加密和/或

MIC计算，返回一个加密和/或MIC填充后的数据包指针

if(SecLevel==5||6||7||8)

newframe=encrypt((rame»Key)；

if(SecLevel==0||1)

newframe=frame；

11SecOut(frame,SecLevel,Key=NU)elseif(SecLevel==2|6)

newframe=MIC32_fill(newframe,Key)；

elseif(SecLevel==3||7)

newframe=MIC64_fill(newframe,Key)；

elseif(SecLevel==4||8)

newframe=MIC128_fill(newframe,Key)；

returnnewrame；

其中，SecIn(frame，Key)和SecOut(frame,Key)指定为CCM*模式（参见IEEE802.15.4-2011附

录B)。

5.4.2语句说明

测试用例伪代码中使用的语句说明如表2所示。

6

GB/T26790.4—2020

表2语句说明

序号语句名称表达形式用法说明

IF(表达式）

1IF语句{如果表达式为真，则执行语句1

语句1

}

IF(表达式）

{

语句1

2IF…ELSE语句}如果表达式为真，则执行语句1，否则执

ELSE行语句2

{

语句2

}

IF(表达式1)

{

语句1

}

ELSEIF(表达式2)如果表达式1为真，则执行语句1；如果

3IF…ELSEIF…ELSE语句{表达式2为真，则执行语句2；否则执行

语句2

语句3

}

ELSE

{

语句3

}

如果未超时.则判断表达式.若表达式

4WHILE语句WHILE(表达式）forDuration为真.则继续等待：若表达式为假.则语

句结束；如果超时，则语句结束

5FORFOR(表达式）

WHILE(表达式）forDuration

{

6BREAK语句语句1跳出当前WHILE循环执行语句2

BREAK；

}

语句2

5.4.3变量说明

测试用例伪代码中使用的变量说明如表3所示。

7

GB/T26790.4—2020

表3变量说明

序号符号表示变量含义取值范围缺省值

1TimeSlot时隙长度—1ms

2TestCaseResult字符串变量，用来表示测试结果—N/A

3MaxScanTime网络发现的最大扫描时间大于或等于32XTimeSlot32XTimeSlot

4DevStaRptCycle设备状态报告周期大于或等于32XTimeSlot32XTimeSlot

5ChaStaRptCycle设备信道状态报告周期大于或等于32XTimeSlot32XTimeSlot

6SuperframeCycle设备超帧周期大于或等于32XTimeSlot32XTimeSlot

7Count计数值从0开始的整数3

8CycleError周期偏差，即实际周期与标准周期的最大差值大于或等于TimeSlotTimeSlot

9MaxRetryTime最大重传等待时间大于或等于TimeSlotTimeSlot

10MaxWaitTime响应最大等待时间大于或等于32XTimeSlot32XTimeSlot

11RefPacket参考包格式—N/A

12SendPacket发送数据包——

13RcvPacket接收数据包——

5.4.4常量说明

测试用例伪代码中使用的常量说明如表4所示。

表4常量说明

序号符号表示变量含义取值

1SUCCESS返回值为真1

2FAILED返回值为非真0

5.4.5组成部分说明

测试用例伪代码的组成部分说明如表5所示。