工业互联网平台 测试规范 第5部分：边缘计算平台 征求意见稿

3GB/TXXXXX—XXXX工业互联网平台测试规范第5部分：边缘计算平台本文件给出了工业互联网平台边缘计算平台的测试框架，规定了技术要求，描述了参考测试方法。本文件适用于指导开发方、用户方以及第三方等相关组织对边缘计算平台开展测试工作。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1工业互联网平台industrialinternetplatform工业全要素汇聚和工业资源配置的枢纽，是面向制造业数字化网络化智能化需求，构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，是支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置和协同创新的载体，是传统工业云平台的功能叠加与迭代演进。3.2边缘计算平台edgecomputing在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的分布式开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。3.3工业机理模型industrialmechanismmodels根据工业生产过程的内部机制或物理化学过程，运用行业知识、定理、定律和原理建立的数学模3.4工业APPindustrialAPP承载工业知识和经验（最佳实践面向工业领域，解决研发设计、生产制造、运营维护、经营管理等场景中特定业务需求的软件。3.5边缘节点edgecomputingnode边缘网关、边缘一体机、边缘控制器等具有数字化、网络化、智能化的共同特点，在边缘计算中提供网络、计算、存储等ICT资源的物理设备。4缩略语4XXXXX—XXXXXXXXX—XXXX下列缩略语适用于本文件。PLC：可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController）APP：应用程序（Application）PaaS：平台即服务（Platformasaservice）5综述作为工业互联网的重要组成部分，边缘计算平台依托边缘节点采集设备数据，并将处理后的数据上传PaaS平台并与PaaS平台相关功能进行交互。边缘节点主要汇聚通信、协议转换等能力从而实现数据的采集、处理及转发，边缘计算平台主要实现设备接入、采集数据的处理分析，以及对平台及接入设备的运维管理，还可通过边云协同功能实现算法模型、工业APP的下发及部署。图1边缘计算平台框架6边缘计算平台技术要求6.1边缘节点通信能力——边缘节点应满足工业现场数据采集并发点位的数量要求；——边缘节点通信链路的鲁棒能力应满足工业现场要求；——边缘节点在数据采集和传输过程中应满足工业现场的数据丢包率要求；——边缘节点应具备断网续传的能力；——边缘节点应能够通过HTTP、MQTT、COAP等多种协议向平台发送采集到的数据；——边缘节点应能够支持5G、4G、WiFi、以太网等多种网络媒介；——边缘节点应能够具备网络的自动切换能力；GB/TXXXXX—XXXX5——边缘节点应能对采集的数据进行完整性、准确性进行验证；6.2协议转换能力——边缘节点协议转换效率应满足工业现场数据发送要求；——边缘节点应能支持Profinet、OPCUA、Modbus、FINS等多种协议；——边缘节点应具备工业协议解析的二次开发能力，以满足工业现场兼容不同的协议需求。6.3边缘分析及应用部署能力——应具备数据的预处理功能；——应具备数据的缓存功能；——宜具备数据分析配置功能；——宜具备数据分析语言支持能力功能；——宜具备配置边缘节点与边缘节点之间通信能力；——应具备配置边缘节点冗余备份能力；——宜具备反向控制能力。6.4设备接入与管理——应支持设备接入功能；——宜支持设备接入认证功能；——宜支持物模型的创建、管理功能；——宜具备创建、管理设备影子功能；——应支持设备基础信息创建、查看、管理功能；——应支持设备检索功能；——应支持设备地理位置查询功能；——应支持设备运行状态监测，如在线、离线、运行、故障等；——应支持设备数据查询功能，如历史数据查询、实时数据查询、时序数据抽样查询等；——应支持设备数据分析功能，如设备趋势分析、设备数据对比分析等；——宜支持对设备的远程配置功能，如下发工艺参数、数控代码等。6.5边云协同——边缘节点应支持基于云端的统一管理；——边缘节点与云端断开连接后应能够独立运行；——边缘节点应能够支持GPU、NPU、FPGA等异构计算资源；——边缘节点应支持从云端进行应用的下发和部署；——边缘节点应支持云端模型的下发和部署。6.6边缘运维能力——应具备数据传输和存储过程中加密的能力；——应具备异常告警功能；——应具备日志记录功能；——应具备权限管理能力；——应具备远程的系统升级能力；——应具备数据监控能力；6GB/TXXXXX—XXXX——应具备现场和远程的故障报警能力；——应具备现场和远程诊断能力；——边缘节点应具备高低温、高低压、电流电压浪涌、防雷、防尘、防静电、防震、防水、防腐蚀，防辐射等认证。6.7数据服务能力——应支持数据导出——应支持数据转发——应支持通过API提供数据服务——应支持通过订阅推送方式向第三方提供数据的能力。7边缘计算平台参考测试方法7.1边缘节点通信能力测试7.1.1测试内容本条款对应能力要求6.1，即针对边缘节点通信能力的测试。测试验证边缘节点的并发数量点位、通信鲁棒性、数据采集频率及丢包率、断网续传、支持向平台发送的协议种类、支持的网络媒介种类、网络自动切换、数据包完整性验证等功能。7.1.2前置条件边缘节点运行正常，边缘计算平台功能运行正常，网络环境正常。7.1.3测试规程针对边缘节点通信能力的测试规程如下：a）配置边缘节点并发点位数量，控制采集数据，验证并发点位数；b）限制边缘节点网速，控制边缘节点采集数据；c）控制边缘节点采集数据，查看数据丢包情况；d）控制边缘节点采集数据，并通过北向通信协议将采集的数据转发至平台；e）控制边缘节点采集数据，运行一段时间后，断开南向网络，间隔一段时间后恢复网络，查看断网期间数据数据采集上传情况；f）在不同的网络媒介下，控制边缘节点采集数据并向平台发送；g）当边缘节点在某一网络媒介下正常传输数据时，断开该媒介，查看平台数据接收情况；h）控制边缘节点采集数据，选取需要验证的字段，验证上传数据包完整性、正确性；i）控制边缘节点采集数据，运行一段时间后，查看数据传输速率、响应时间等性能数据。7.1.4判定准则针对边缘节点通信能力的判定准则如下：a）配置的各并行点位均能采集到数据；b）记录边缘节点在网速限制情况下的丢包率；c）记录边缘节点采集不同频率数据的丢包率；d）平台能够接收到经MQTT、HTTP等协议发送的数据；GB/TXXXXX—XXXX7e）恢复网络后，边缘节点能够继续采集数据；f）在不同的网络媒介环境下，边缘节点能够向平台发送数据，并且平台能够接收到数据；g）边缘节点能够切换至其他网络媒介继续传输数据，平台仍能够收到数据；h）边缘计算平台接收到的数据包字段完整准确；i）记录数据传输速率、响应时间等性能数据。7.2边缘节点协议转换能力测试7.2.1测试内容本条款对应能力要求6.2，即针对边缘节点协议转换能力的测试。测试验证边缘节点的协议转换效率、协议转换时延、协议转换正确性、工业协议解析二次开发、等功能。7.2.2前置条件边缘节点运行正常，边缘计算平台功能运行正常，网络环境正常。7.2.3测试规程针对边缘节点协议转换能力的测试规程如下：a）控制边缘节点采集数据，计算工业协议转换效率；b）控制边缘节点采集数据，计算工业协议转换时延；c）控制边缘节点通过不同工业协议采集数据，查看数据采集情况；d）抓取被测设备解析后数据，分析协议转换准确性；e）通过编写工业协议解析代码、下发工业协议SDK、固件包到边缘节点等方式，实现边缘节点对新工业协议的支持。7.2.4判定准则针对边缘节点协议转换能力的判定准则如下：a）记录边缘节点工业协议转换效率的计算结果；b）记录边缘节点工业协议转换时延的计算结果；c）边缘节点通过PROFINET、FINS、OPCUA等工业协议采集的数据；d）转换后的数据与原数据一致；e）平台能够接收到边缘节点非原生工业协议采集的数据。7.3边缘分析及应用部署能力测试7.3.1测试内容本条款对应能力要求6.3，即针对边缘分析及应用部署能力的测试。测试验证边缘节点的数据预处理、数据缓存、数据分析配置、数据分析语言支持、冗余备份、反向控制以及边缘节点通信等功能。7.3.2前置条件边缘节点运行正常，边缘计算平台功能运行正常，网络环境正常。GB/TXXXXX—XXXX87.3.3测试规程针对边缘节点分析及应用部署能力的测试规程如下：a）配置逻辑计算、数据丢失填补等数据预处理策略；b）断开边缘节点与服务器的网络连接，持续一段时间，而后恢复网络连接；c）配置数据处理规则，对边缘节点采集的数据进行处理；d）编写Java、Python、Lua等数据分析语言脚本，在边缘节点执行；e）通过一个边缘节点向另一个边缘节点发送数据；f）停用某一边缘节点，查看备用的边缘节点能否成功启动；g）通过边缘节点操作界面的反向控制功能发送控制指令。7.3.4判定准则针对边缘节点的分析及应用部署能力判定准则如下：a）数据处理结果符合配置的数据预处理规则；b）恢复网络连接后，边缘节点在断开时间段内采集的数据能够成功上传；c）数据处理结果符合配置的数据处理规则；d）数据处理结果符合数据分析语言脚本计算逻辑；e）备用边缘节点能够正常启动，且能向平台正常发送数据；f）在不同的网络媒介环境下，边缘节点能够向平台发送数据，并且平台能够接收到数据；g）下发的反控指令正确执行。7.4设备接入与管理能力测试7.4.1测试内容本条款对应能力要求6.7，即针对设备接入与管理能力的测试。测试验证边缘计算平台在设备接入与认证、设备管理、设备运行状态监测、设备数据分析、设备远程配置等方面的功能。7.4.2前置条件边缘节点运行正常，边缘计算平台功能运行正常，网络环境正常。7.4.3测试规程针对边缘设备接入与管理能力的测试规程如下：a）将设备接入边缘计算平台；b）使用边缘计算平台颁发的秘钥信息通过设备身份认证之后，将设备接入平台；c）在边缘计算平台上创建设备物模型，并对其进行检索、删除等操作；d）在边缘计算平台上创建设备影子，并对其进行检索、删除等操作；e）为接入边缘计算平台的设备添加设备型号、设备描述、设备类型、设备名称等基本信息；f）在边缘计算平台中检索设备；g）在边缘计算平台中输入经纬度数值、地域等方式查询设备；h）模拟设备运行状态变化，查看边缘计算平台中设备的运行状态；i）查询设备的历史运行数据、实时运行数据；j）在边缘计算平台上对设备数据进行设备趋势分析、设备对比分析等操作；GB/TXXXXX—XXXX9k）在边缘计算平台上对设备的工艺参数、数控代码等进行远程配置。7.4.4判定准则针对设备接入与管理能力判定准则如下：a）设备成功接入边缘计算平台，能够查看到设备的数据或运行状态；b）设备通过身份认证后成功接入平台，能够查看到设备的数据或运行状态；c）物模型创建成功，能够检索到相应的物模型，并能对其进行删除操作；d）设备影子创建成功，能够检索到相应的设备影子，并能对其进行删除操作；e）设备基础信息创建成功，能够查看设备的信息，并能对设备信息进行修改、编辑等操作；f）能够按照输入条件检索到正确的设备；g）能够通过地域、经纬度等方式检索到对应的设备；h）能够查看到接入平台设备的运行状态正确显示；i）能够按照所选条件查询到相应的设备运行数据；j）能够按照需求进行设备数据分析，且结果正确；k）能够成功对设备进行远程配置；7.5边云协同能力测试7.5.1测试内容本条款对应能力要求6.5，即针对边云协同能力的测试。测试验证边缘节点支持统一管理、独立运行、具备的异构资源，以及支持云端模型、应用下发部署等功能。7.5.2前置条件边缘节点运行正常，边缘计算平台功能运行正常，网络环境正常。7.5.3测试流程针对边云协同能力的测试规程如下：a）在平台对边缘节点进行搜索、添加、删除等操作；b）断开网络连接一段时间后，恢复网络连接，查看断网期间边缘节点相关功能能否正常运行；c）输入命令查看边缘节点内置的异构资源型号及配置；d）通过平台向边缘节点下发模型、应用。7.5.4判定准则针对边云协同能力判定准则如下：a）能够成功执行搜索、添加、删除操作；b）断网期间边缘节点的相关功能可正常运行；c）能够查看到边缘节点内置的异构资源型号及配置；d）能够成功下发模型、应用；e）下发的模型、应用能够正常运行。7.6边缘运维能力测试GB/TXXXXX—XXXX7.6.1测试内容本条款对应能力要求6.6，即针对边缘运维能力的测试。测试验证边缘计算平台在异常告警、日志记录、权限管理、远程升级等运维管理方面的功能。7.6.2前置条件边缘节点运行正常，边缘计算平台功能运行正常，网络环境正常。7.6.3测试规程针对边缘运维能力的测试规程如下：a）查看边缘节点传输和存储的数据是否为密文；b）模拟网络异常、数据传输异常，通过平台查看边缘节点的告警情况；c）对边缘节点进行异常操作，查看日志记录情况；d）通过边缘计算平台进行角色权限分配；e）通过管理控制界面关闭、重启边缘节点；f）通过边缘计算平台将边缘节点相关功能远程升级到新版本；g）查看边缘节点采集的数据；h）模拟故障，通过边缘计算平台查看故障报警情况；i）模拟故障，通过边缘计算平台查看故障产生原因；j）将边缘节点采集的数据转发到第三方系统；k）检测源代码中的是否含有高危及以上等级的漏洞；l）检测开源组件中是否含有高危及以上等级的漏洞；m）查看检测机构为边缘节点在高低温、高低压、电流电压浪涌、防雷，防尘，防静电、防震、防水、防腐蚀，防辐射等方面的认证报告及相关证书。7.6.4判定准则针对边缘运维能力判定准则如下：a）传输和存储的数据为密文；b）能够针对异常情况进行报警；c）日志中能够查看到模拟的异常情况记录；d）具备权限的角色能够查看、使用分配的资源或功能，不具备权限的角色无法查看使用；e）边缘节点能够按指令进行启停操作；f）相关功能升级成功，且升级新版本后能够正常运行；g）能够查看到边缘节点采集的数据；h）能够查看到故障报警信息；i）能够查看到故障产生原因；j）第三方系