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陈永康在NCTS云测试峰会上进行《物联网测试挑战》演讲 附ppt

  

 

  

 

  陈永康:谢谢大家,我先做个自我介绍,我是陈永康,做了15年的测试,今天很荣幸受Testin邀请,来到北京给大家分享一下物联网测试的一些理解,也欢迎大家一起来交流。希望通过今天半个小时的分享,让大家知道物联网测试是什么。

  以往的工作经验中我面试很多人,很多人说是做WEB测试的,也有很多是做APP测试的,大家对这些是比较熟悉的。最近面试的时候,开始有人告诉我之前是做物联网测试的,其实对整个行业而言,物联网测试到底是什么,我希望今天从宏观到微观给大家做一个分析,让大家对什么是物联网,包括物联网涵盖哪些部分,每个部分究竟要做哪些测试有一个清晰的了解。因为很多同学还没有接触过物联网,所以我今天更多的是用讲故事的方式,和大家分享这个行业怎么走到今天的,面对未来我们我们需要做什么样的知识储备和能力提升。

  我演讲的内容会分三部分,第一个是物联网发展史,主要是介绍物联网什么时间发展出来的,现在是什么状态。第二部分,物联网到底是什么,包含哪些内容。第三部分,在物联网测试各个环节中,我们测试团队有哪些挑战。

  我们先看一下,很多行业大咖对未来的趋势发表过很多观点,李彦宏说移动互联网的时代已经结束了,周鸿祎说互联网下半场就要开启了,谷歌的前董事长施密特说互联网即将消失,一个高度个性化、互动化的有趣世界即将诞生。大咖们说的什么呢,就是物联网。我们现在是移动互联网的时代,微信和淘宝是当下这个时代的巨头。物联网则代表着下一个时代。物联网这个词并不是一个新的词,大家有没有谁知道,什么时候提出了物联网的概念。

  现场嘉宾:2005年。

  陈永康:其实更早,物联网概念在全球提出的时候是1999年,到现在大概有19年的时间,这19年的时间,并没有发生惊天动地的事情,也就是最近一两年时间大家感觉物联网特别火,是什么样的契机它火了呢,甚至最近中国通信工业协会,也设立了一个物联网日。

  在2016年,物联网领域发生两件惊天动地的大事。

  一是在2016年6月,3GPP组织(移动通信标准化团体)将NB-IoT标准协议(即“窄带蜂窝物联网”)确定为物联网通信的全球统一标准。

  二是在2016年11月,“经过艰苦卓绝的努力和万分残酷的竞争”,3GPP组织将华为的极化码方案确定为5G短码的最终方案。这成为中国在通信领域拥有重大话语权的标志性事件。

  今天上午王军老师也在讲有几个趋势,物联网是一个趋势,5G也是一个趋势,从宏观来看,大的趋势都是一样的。

  互联网始于1969年的美国,初衷是用于军事连接,因其普适性很快就被用于学校、科研机构,共享大型主机的资源。第一个阶段就是传统的PC互联网时代。这个时代,互联网最重要的一个价值就是改变了原有的信息传播方式,颠覆了传统媒体,成为“信息高速公路”,成为“新媒体”。

  第二个阶段就是移动互联网时代,或者叫手机互联网时代,因为手机真正把人与人连接起来。这个阶段,互联网对整个世界的改变非常大,我们有了微信和微博,以及今天被移动互联网改变了的世界。

  而未来,移动互联网也会继续向前,进入一个新的发展阶段。在这个发展阶段,就是万物互联时代,很多东西都会变成智能硬件,互联网连接的东西会比手机、PC多几十倍甚至上百倍,会产生真正的大数据,因为所有的设备、智能传感器都在不间断地每天24 小时工作。

  那很多人说,物联网火了,大数据也很火,2B,2G的业务也是一个方向,为什么说物联网代表着下一个时代呢。是大家没有把这个关系理顺,行业有一个说法叫 “大智云物移”,大数据,人工智能,云计算,物联网,移动互联网,其实按照目前的一个发展规模,包括云计算,包括我们的AI,其实核心是什么,核心是数据。未来百亿量级的智能设备连接起来,产生的数据量将大大超越互联网时代,令当前的大数据和云计算相形见绌。这些超海量数据将成为商业价值的无尽源泉,人工智能通过对物联网的数据挖掘,也将使现有的生活、生产方式被彻底改变。

  接下来会分享物联网中会用到的几个技术。5G和NB-IoT分别是宽带和窄带的代表,为物联网提供了良好的通讯条件,为物联网的发展提供了强大的驱动力。

  NB-IoT技术究竟解决了物联网的什么难题?超远覆盖,可覆盖10km,超低能耗,可维持10年。这极好的运用在远程抄表,偏远地区的物联网要求。NB-IoT它用于移动性不强、传输数据量小、延时不敏感的应用场景,比如智能抄水表;它比GSM网覆盖范围高10倍,地下管道也能信号全覆盖;一个基站接入设备量高达10万;电池不充电能让通信模块死扛10年;成本仅需5美元。

  5G技术解决了低时延(1ms),高带宽(GB/s通信),以及高接入量,100w接入/km2.低时延高可靠解决了无人驾驶的苛刻要求,增强带宽解决了3D高清视频难题,高密度接入,解决了智慧城市的高密度接入问题。5G技术被认为是物联网的标配,能提供低成本、低能耗、低延迟、高速度、高可靠性的通信,以支持物联网长时间、大规模的连接应用。比如智能汽车,时速跑上200公里,5G还要保证车与车、车与路的信号延时仅1毫秒。这好比站在两辆飞奔的跑车上打乒乓球,一眨眼(0.6秒),双方要打300个回合还不丢球。这让5G的物联网应用无比广阔,唯一的限制就是人们的想象。

  认定了大方向之后,所有厂商都决定放手大干一场。面对物联网这块巨大的“大蛋糕”,无论是谋求转型的传统制造企业、互联网科技巨头,还是大众创业者,都纷纷积极布局,试图从中分一杯羹。我们看一下物联网领域全景图和典型企业,我们才能更好理解巨头们在现实中的玩法。

  大家看到第一组图,从下到上,第一是终端核心的器件和传输工具,包括芯片的设计,芯片的制造,包括芯片的分装测试,我们还有很多感应设备,无人汽车很多用视觉传感器,红外传感器,还有很多是做物联网标签的企业。上面一层可能有很多公司是做模块的,做模组的,有网关的,也有很多是做无线和有线连接的,无线还分蜂窝和非蜂窝等小类。

  第三个是横向能力平台,除了刚才讲过的芯片模组之外,其实还有云服务的提供商,物联网操作系统供应商,还有通用交付能力,还有影像识别,生物识别,包括VR、AI。第四个是我们讲到物联网的应用级发展,经过前面的几层,物联网最终是要落地的。比如说现在常见的智能家居,智慧城市,智慧交通,智慧工业,智慧医疗,包括每个人戴的智能手环这类消费级物联网产品。

  今天为什么给大家讲物联网呢,其实物联网目前应该是在国内爆发的一个前夜,虽然还没有爆发,但是一定会爆发的,其实有一套比较详细的推理逻辑。

  大家知道,我们生活已经逐步的移动互联网化,其实变化更多的是发生在2014、2015年,虽然微信很早出来了,2011年微信就出来了,但是在座的同学估计都不是微信的第一批用户,都是发展几年之后才用的。我很早时候也安装了微信,但在那个时候其实是很低频的一个应用,也没有几个好友,当时其他的APP也差不多,不像今天这样这样动不动就有几亿的月活数据。

  同样在物联网的发展道路上也可以借鉴下移动物联网的发展。移动物联网的发展经历了启蒙到发展到爆发三个阶段,每个阶段的转换都得易于一下几点支持:用户数的增加;先进技术的商业;丰富的应用;一定的硬件设施条件。2009年的移动互联网跟现在的物联网机器相似:连接数的增加对应用户数的增加,NB-IoT商用对应3G商用,物联网应用如共享单车、智能手环、智能音箱对应新浪微博、iphone4。

  大家知道,移动互联网时代,为什么可以快速的发展起来,2G的时候是不行的,我们很多都是经历过2G时代的,大家刷抖音是不行的。只是说我在3G,4G的时候,我很多移动互联网应用才慢慢的有这个可能性爆发了,所以在这个方式上是一个非常大的挑战。我们现在是什么情况了,我们5G在全球已经标准化了,而且在国内已经小范围的实验了,推广是有预期的,会快速发展起来的。

  我刚才讲,如果移动互联网发展起来,我刚才讲除了4G还得是智能手机,你如果是非智能手机还是不行的,你要换成智能手机。其实对物联网来说也是一个时间点,我们家里的设备或多或少,无论京东的设备,还是小米的设备,还是其他厂商的设备,都逐步智能化了。以家电为例,国内主流品牌电视、空调带无线模块的比例已经超过50%,我们在七八年前不会想到会有这么智能,现在很多厂家已经做到了,而且我们在选购的时候,也越来越倾向于采购智能设备。

  第三点,拥有手机之后,也有了3G之后,如果没有APP,大家觉得还是少一点什么,还是没法交流,需要海量的APP出来。包括微信、滴滴、映客等等,很多是在2013、2014年逐步研发出来,经过两三年的扩张期逐步占领了我们的手机。从应用层面来讲我们是这样的,现在有很多物联网相关的设备,也慢慢的开始占领了我们相关的方面。比如共享单车,加入了物联网模块,我们智能音响,比如我们的智能手环,都已经被大家所接受了。

  显然,物联网的一切正处于爆发前夜。它的技术标准刚刚确定,商业模式则一片模糊,网络安全更无从谈起,但人们无比笃定,一个互联网新物种将破土而出,并引发一场技术与商业的革命。这股超级产业浪潮注定席卷一切,有人将就此开辟新的产业边疆,有人仍会坐视它一掠而过。但不管怎样,每个国家、行业乃至个人,都将被彻底改变。

  接下来给大家讲,物联网到底是什么?比如说我是个合格的物联网测试,我到底会什么。如果我是一个合格的物联网测试的话,我大概需要了解哪些层面,其实有八个方向,八个方向是从低位到高位不断提升的。

  创建大脑的芯片提供商,塑造五官的传感器供应商,实现功能定位的无线模组厂商,掌控神经通路的网络运营商,负责肌体活动的平台服务商,打造心肌能力的系统及软件开发商,以及提供抓手的智能硬件厂商,实施作业的系统集成及应用服务提供商。

  第一个层面是芯片层,芯片其实是现在很多人毫无感知的,你做物联网对芯片毫无感知的话就会有问题的,这里边包括系统芯片,传感芯片等等。第二个物联网,设备一定是有感知系统的,像虹膜识别,指纹识别,各种各样的传感器,传输数据之后送到后端计算。如果拿不到数据的话就算不上智能了。这是第二个大的方向。第三个方向是无线模组,我刚才讲如果芯片和传感器,更多的在应用层,模组是负责通信,设备要上网,一定要有一个东西,无论通过蓝牙,还是通过5G模组方式数据传输出去。

  第四个是通信网络,比如2、3、4G,还有大量的非蜂窝通讯方式。第五个是平台层,我举个例子,我有一百万台设备连到网上怎么管理,我要做连接管理,在线升级的策略等等。第六层是操作系统,最近很多厂商都发布了自己物联网操作系统,第七层是大量的智能终端,第八个是集成应用,是做设备应用,比如我做一个智能的系统,虽然有前面的那些技术,但是一定是应用在具体的领域。大家想象一下,你所在的公司,回顾一下前面的图,它是处在哪个阶段,它的核心是什么,它的技术都有什么,它有哪些竞争对手等等,要多思考。

  有的同学说,如果我真的去了物联网公司,物联网的测试和我以往接触的互联网测试有什么区别呢?接下来我就针对这8个方向,给大家做一个粗略的分享。

  第一个是芯片测试,芯片是物联网的“大脑”,相信了解芯片的同学应该不多,这个是芯片全流程的一个缩略图,这个真没有那么简单。大家看到左边的硅原料不断的拉晶,清洗这样的操作过程,芯片用的电子级高纯硅纯度要求99.999999999%(一共11个9),否则你做了之后也没有什么用,也用不起来。随着芯片越来越复杂,设计与制造就分开了,有些公司只设计,成了纯粹的芯片设计公司。如,美国的高通、博通、AMD,中国台湾的联发科,大陆的华为海思、展讯等。还有一类只制造、不设计的晶圆代工厂,这必须得先说台湾的台积电。正是台积电的出现,才把芯片的设计和制造分开了。2017年台积电包下了全世界晶圆代工业务的56%,规模和技术均列全球第一,市值甚至超过了英特尔,成为全球第一半导体企业。经过漫长的流程,从设计到制造,终于获得一颗IC芯片了。然而一颗芯片相当小且薄,如果不在外施加保护,会被轻易的刮伤损坏。此外,因为芯片的尺寸微小,如果不用一个较大尺寸的外壳,将不易以人工安置在电路板上。芯片做好后,从晶圆上切下来,接上导线,装上外壳,顺便还得测试,这就叫封测。

  在芯片测试里边有三个重要的测试类型。大家不做芯片测试没有关系,但是里边的思路是需要学习的,第一个思路是DFT的过程,我在设计芯片功能的时候,就已经加入了测试逻辑。就像我们现在很多人所倡导的TDD(测试驱动开发)一样,在芯片研发的时候,加了大量的测试逻辑,质量先行是非常重要的。

  高度晶体管集成同时也意味着高度的功能性集成数以十亿计的逻辑门任何一点生产的缺陷就能导致功能障碍。用功能性测试去覆盖这些错误无疑是高成本,高时间,高复杂性的。很多大公司的芯片测试成本已经接近研发成本。

  同时大家需要了解WAT,CP,FT等相关的概念。

  WAT: Wafer Acceptance Test,对专门的测试图形(test key)的测试,通过电参数来监控各步工艺是否正常和稳定。

  CP: chip probing,晶圆切割后进行晶圆级别测试,对基本器件参数测试,如vt(阈值电压),Rdson(导通电阻),BVdss(源漏击穿电压),Igss(栅源漏电流),Idss(漏源漏电流)等

  FT: Final test,封装完成后的测试,会测试比CP更多的项目,处理器的不同频率也是在这里区分出来的,打比方说GPU坏了的 就被当做无显示核心的"赛扬"系列处理器.+比如CPU坏了2个的 就当"酷睿i3"系列处理器.芯片工作正常 但是工作频率不高的 就当"酷睿i5"系列处理器.一点问题都没有的 就当"酷睿i7"处理器。

  第二是传感器测试,传感器是物联网的“五官”。主要测试(检测)传感器的基础参数指标(如灵敏度,精准度,稳定性等),性能参数(响应时间,衰减时间,频率特性等),环境指标(温度,抗冲振,抗干扰等),可靠性(寿命,可靠度,平均无故障时间,疲劳等),其它如功耗,包装,外观等等

  第三是无线模组测试,无线模组是物联网的“联网器件”,包含蜂窝内通信模组(2/3/4/5G/NB-IoT等)和非蜂窝内通信模组(WiFi/蓝牙/LoRa)等,一般测试时延,连接数,覆盖范围,用户数、吞吐量,功率,干扰等。具有挑战性的测试:覆盖度测试,难以检查到盲区;终端性能:灵敏,时延,功耗;可靠性:连接可靠不丢包,长时间连接不断开或 ,断开重连有保障,测试时间长,测试繁琐

  第四个是通讯网络测试,通讯网络是物联网的“通道”,其中无线通讯网络测试主要分为DT测试(检测连通率,覆盖率,掉话率,通信质量)和CQT测试(小区覆盖率,掉话率,干扰能力,上下链路匹配)。 网络质量(业务模拟测试,部分业务难以模拟),网络性能(时延,抖动和丢包率,需大量反复测试) ,网络拓扑测量 (物联网通信类别多,网络拓扑测试工作量大),网络流量(协议、用户数量,用户行为、 上下行测试)。

  第五是云平台测试,平台是物联网的“基础”。物联网平台作为设备汇聚、终端管理、应用开发、数据分析,提供承上启下的巨大作用,其复杂度不言而喻。常用的软件测试技术都需要,如功能,性能,安全,可靠,体验,兼容,国际化(如果有),UI界面等。

  其中:高并发,由于互联网接入量大,并发量级别可能在百亿甚至千亿级别,并发客户端难以实现,需要强大的开发架构能力;系统复杂度高,性能问题难以定位和调优

  海量数据存储分析:每天需要存储分析处理PB甚至EB量级数据,对服务器的存储、分析能力要求高。

  人工智能:人工智能技术集大数据、物联网、云计算等多种技术为一体,综合度高,测试难度大。

  安全和隐私:系统复杂度高,安全防范范围宽,全面的系统安全漏洞难以检测,安全和隐私难以得到保障。

  第六是操作系统测试,操作系统是物联网的“动脉”,是管理和控制物联网硬件和软件资源的程序,是最基本的系统软件 其它软件都需要运行在操作系统上。

  功能测试:快速定位问题难

  性能测试:线程、任务、子系统,并发等杂在一起,性能瓶颈难以定位

  可靠:可靠性测试难以通过编码实现

  安全:权限、机密性、隔离保护、共享保护、完整性等测试内容繁多

  第七是智能硬件的测试,智能硬件是物联网的“承载”。 传统设备厂商不具备智能品控能力,智能硬件需要关注的测试内容有:射频和无线资源管理一致性测试、协议一致性测试、模块接口一致性测试、智能终端业务和功能测试、用户体验测试、电磁兼容测试、电磁辐射测试、天线测试、信息安全测试、安规、升级测试,其它如音频,视频或者UI测试等

  最后是集成应用的测试, 集成应用是物联网的“落地”。

  业务/功能测试:业务多样性,功能需求多,不遗漏困难

  安全、隐私:网络安全、数据加密,权限保护 、隐私保护等 难以全面测量

  场景测试:设备多,设备与设备之间的联动测试复杂

  智能性:难以达到自学习性、适应性和容错能力

  性能:集成应用的组网复杂,网络性能难以测试和定位

  用户体验:用户体验难以琢磨

  接下来给大家分享的是物联网的测试地图,通过有效利用这个地图,它可以列出所有潜在的测试场景,由于时间原因这里不展开,有兴趣的同学可以在网络上查阅相关资料。

  从最后一张图我们可以看出,中国物联网产业市场规模在2020年可达10000亿,2025年可达35000亿。2020年全球终端用户可达500亿,中国用户可达100亿,由此可见未来物联网潜力无穷,是具有划时代的意义。希望每一位对物联网感兴趣的同学都可以提早的规划,面对即将到来的物联网的风口,认真学习,早做准备,早日走上人生巅峰。我今天的分享到此结束,谢谢大家。

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