DE102006016760A1 - Verfahren zur Prüfung von BacNet-Einrichtungen auf Konformität, Interoperabilität und Performance - Google Patents

Verfahren zur Prüfung von BacNet-Einrichtungen auf Konformität, Interoperabilität und Performance Download PDF

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Volker Pregizer
Frank Schubert
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Mbs Gesellschaft fur Entwicklung und Handel Von Software und Investitionsguetern Mbh
Fraport AG Frankfurt Airport Services Worldwide
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Mbs Gesellschaft fur Entwicklung und Handel Von Software und Investitionsguetern Mbh
Fraport AG Frankfurt Airport Services Worldwide
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Abstract

Vorgestellt werden ein Verfahren zur automatisierten Prüfung von Gebäudeautomationseinrichtungen auf Konformität zum BACnet-Standard, ein Verfahren zur automatisierten Prüfung von Gebäudeautomationseinrichtungen nach dem BACnet-Standard auf Interoperabilität sowie ein Verfahren zur automatisierten Prüfung von Gebäudeautomationseinrichtungen in einem Netzwerk nach dem BACnet-Standard auf Performance.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Prüfung von Gebäudeautomationseinrichtungen auf Konformität zum BACnet-Standard, ein Verfahren zur automatisierten Prüfung von Gebäudeautomationseinrichtungen nach dem BACnet-Standard auf Interoperabilität sowie ein Verfahren zur automatisierten Prüfung von Gebäudeautomationseinrichtungen in einem Netzwerk nach dem BACnet-Standard auf Performance.
  • Die erfindungsgemäßen Verfahren sind in den anhängenden Patentansprüchen angegeben und werden nachfolgend näher beschrieben.
  • 1. Einleitung
  • 1.1. Zielsetzung
  • In der Gebäudeautomation (GA) großer Liegenschaften wie Großflughäfen kann der Einsatz des international genormten Kommunikationsprotokolls BACnet (ANSI/ASHRAE 135–2004 bzw. DIN EN ISO 16484-5) – nachfolgend kurz „BACnet" genannt – als Kommunikationsstandard zu mehr Wettbewerb unter den Anbietern von GA-Einrichtungen führen. Zur Beurteilung der BACnet-Tauglichkeit ist ein umfangreiches Lastenheft zu entwickeln, welches alle optionalen Möglichkeiten des Kommunikationsprotokolls vollumfänglich betrachtet und die hohen Anforderungen z.B. eines Großflughafens berücksichtigt. Das Lastenheft trägt weiterhin zur vollen Verwirklichung der vorgegebenen Spezifikationen mit den zu testenden GA Herstellerfirmen bei und treibt die Weiterentwicklung von teilweise auf der Geräteebene technisch noch nicht umgesetzter BACnet Funktionen voran.
  • Zurzeit sind Tests auf Konformität zum BACnet-Standard, Interoperabilitätstests sowie Performanceuntersuchungen lediglich in manueller und funktional begrenzter Form möglich.
  • Der Aufwand für die Durchführung von manuellen Tests ist aufgrund der Vielzahl von möglichen BACnet-Funktionalitäten extrem zeit- und kostenintensiv. Dies steht einer wirkungsvolleren Marktdurchdringung von BACnet zurzeit im Wege.
  • Aufgrund der hohen Anforderungen an die Funktionalität in der Liegenschaft und der zurzeit begrenzten Testmöglichkeiten, ist Wettbewerb über BACnet zwischen mehreren GA-Fabrikaten auf hohem funktionalen Niveau momentan kaum möglich, da die geforderten Funktionalitäten nicht vollständig und mit angemessenem Aufwand prüfbar sind.
  • Um diesen Aufwand zu reduzieren und die Durchführung von BACnet-Testreihen zu rationalisieren, wurden die erfindungsgemäßen Verfahren entwickelt. Diese Verfahren ermöglichen in Zukunft jedem Betreiber die Prüfung und Zulassung von BACnet-Geräten für seine jeweiligen Liegenschaften und projektspezifischen Anforderungen. Durch die Automation der Tests wird die Überprüfung von Geräten verschiedener Hersteller in angemessenem Zeitrahmen mit überschaubaren Kosten ermöglicht.
  • Erst dadurch wird auch eine effiziente Methode zur umfänglichen Zertifizierung von BACnet-Komponenten geschaffen.
  • Weiterhin erlaubt die Flexibilität und Parametrierbarkeit der Testverfahren die Anwendung auf Projekte beliebiger Größe und unterschiedlicher funktionaler Anforderung.
  • Erst mit diesen Testverfahren wird somit ein offener Wettbewerb zugeschnitten auf die jeweiligen anwenderspezifischen Anforderungen mit einer beliebigen Anzahl von Herstellern ermöglicht.
  • Die Verfahren für die durchzuführenden Testreihen unterteilen sich in die Bereiche:
  • 1.1.1. Einlesen der Geräteeigenschaften
  • Im Zuge der Verfahren wird die rationelle Erstellung des PICS (Protocol Implementation Conformance Statement)-Dokumentes in elektronischer Form (EPICS, electronic PICS) zur Vorbereitung der Testpläne ermöglicht. Hierbei werden automatisiert die Eigenschaften der zu testenden Geräte online aus diesen gelesen und dienen fortan als Basis für die Testdatenbank.
  • Das EPICS erfüllt somit nach Norm ISO 9646 die Funktion der Dokumente PICS und PIXIT in elektronischer Form.
  • 1.1.2. Konformitätstests
  • Bei den Konformitätsprüfungen erfolgt die Überprüfung, ob sich ein Gerät konform zum Standard verhält. In diesem Fall sind als Standard sowohl die BACnet-Normen sowie zusätzliche anwenderspezifische Richtlinien zu verstehen.
  • Bei der Prüfung auf Konformität zum BACnet-Standard wird der Nachweis erbracht, dass sich ein BACnet-Gerät exakt an die im BACnet-Standard spezifizierte Kommunikation sowie das spezifizierte Geräteverhalten (z.B. bei Empfang ungültiger Telegramme, usw.) hält.
  • 1.1.3. Interoperabilitätstests
  • Bei den Interoperabilitätsprüfungen wird das korrekte Zusammenspiel auf Basis der BACnet-Normen sowie der anwenderspezifischen Richtlinien von unterschiedlichen Komponenten unterschiedlicher Hersteller geprüft.
  • Die Durchführung von Interoperabilitätsprüfungen setzt die vorherige erfolgreiche Prüfung auf Konformität voraus.
  • 1.1.4. Performancetests
  • Bei den Performanceprüfungen werden die angebotenen BACnet Komponenten in Bezug auf Datendurchsatz, Reaktionszeiten sowie verwendete Netzwerkbandbreite gemessen zwischen deren späteren Einbauort über die verwendete Netzwerkstrecke bis hin zu den spezifizierten Kommunikationspartnern geprüft und dokumentiert.
  • Die Durchführung der Performanceprüfungen setzt die erfolgreiche Prüfung auf Interoperabilität voraus.
  • 2. Normen und Prüfvorschriften
  • Die folgenden Normen und Prüfvorschriften sind Grundlage zur Durchführung der Prüfungen:
    • • DIN EN ISO 16484-5
    • • ANSI/ASHRAE 135-2004
    • • ANSI/ASHRAE 135.1 + Addendum-A (zukünftige Norm DIN EN ISO 16484-6 Testing Conformance to BACnet)
    • • ISO 9646 Teil 1–7 (Testverfahren und Methoden zur Konformitätsprüfung, ohne Betrachtung von Performance oder Fehlerverhalten und dient als Grundlage für 135.1 sowie die durchzuführenden Testreihen.)
    • • ANSI/IEEE 829 (Dokumentformat für die Darstellung von Testergebnissen)
    • • BTL-specified tests (In diesem Dokument werden zusätzliche von der BMA spezifizierte Tests beschrieben.)
    • • Anwenderspezifische Richtlinien
    • • Anwenderspezifische Netzwerkspezifikationen
  • 3. Aktuelle Situation, Stand der Technik
  • Automatisierte Tests (d.h. Verfahren unter zu Hilfenahme von softwarebasierten Tools) auf Konformität, Interoperabilität und Performance in Bezug auf BACnet sind nach dem Stand der Technik nicht möglich.
  • 3.1. Konformitätstests
  • Die amerikanische Vereinigung BMA (BACnet Manufacturers Association, www.bacnetassociation.org) betreibt ein Testlabor mit dem Namen BTL (BACnet Testing Laboratories) zurzeit mit Sitz in Boston. In diesem Testlabor wurden bereits manuelle BACnet-Testreihen durchgeführt. Die BMA erstellt seit einigen Jahren Testpläne, welche auf Basis der Norm (ANSI/ASHRAE 135-2004/BACnet bzw. der DIN EN ISO 16484-5) die Durchführung von Tests erlauben. Jedoch werden diese Tests zurzeit nur in manueller Form durchgeführt.
  • Die erfindungsgemäßen Verfahren erlauben die automatisierte Prüfung auf Konformität zu den Device-Profilen der Norm und zusätzlich zu den anwenderspezifischen Anforderungen.
  • 3.2. Interoperabilitätstests
  • Prüfungen auf Interoperabilität verschiedener Geräte unterschiedlicher Hersteller werden in den USA und in Europa in Form sogenannter „Plugfests" („Steckerfeste") veranstaltet. Dabei werden Funktionen der Norm, die von Herstellern neu in Geräte implementiert wurden, gegen bereits existierende Implementierungen geprüft.
  • Die Untersuchung auf Interoperabilität erfolgt vor allem unter Berücksichtigung der anwenderspezifischen Anforderungen in Bezug auf das Mengengerüst der unterstützten Objektarten, Telegramme etc. sowie spezielle BACnet-Funktionalität in Europa oder in den USA.
  • 3.3. Performancetests
  • Die erfindungsgemäßen Verfahren erlauben die Messung der verwendeten Netzwerkbandbreite, der Reaktionszeiten sowie des erreichbaren Datendurchsatzes der Testeinheiten.
  • 4. Beschreibung der Verfahren
  • Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Durchführung von BACnet-Testreihen teilen sich in nachfolgend beschriebene Teilbereiche auf.
  • 4.1. Spezifikation der Testvorbereitungen
  • Gerätehersteller stellen zur Prüfung Testeinheiten bereit. Die Spezifikationen zur Testvorbereitung – nachfolgend kurz „Test-Lastenheft" genannt – beinhalten die anwenderspezifischen Anforderungen als auch die Festlegung der zu verwendenden Einstellungen der Testeinheiten.
  • Als Testeinheit wird ein einzelnes oder ein Verbund mehrerer BACnet-Geräte verstanden, welche eine geforderte gebäudetechnische Funktion erfüllen soll und auf Konformität in der Implementierung des BACnet-Standards getestet werden soll.
  • Ein Test-Lastenheft („GA-Lastenheft") zur Vorbereitung der Testeinheiten seitens des Herstellers wird vom Betreiber der Liegenschaft bereitgestellt.
  • Die für die Konformitätsprüfung relevanten Normen und Grundlagen werden den Herstellern bekannt gegeben. Das GA-Lastenheft in der jeweils aktuellen Version wird den Herstellern ebenfalls zur Verfügung gestellt.
  • Der Hersteller bereitet seine Testeinheit entsprechend den Anforderungen vor (Programmierung/Parametrierung) und übergibt diese an den Betreiber der Liegenschaft.
  • Zusammen mit der Testeinheit übergibt der Hersteller eine Dokumentation der Bedienschritte sowie eine Gerätebeschreibung im genormten Format „EPICS" (elektronisches PICS vgl. ISO 9646).
  • Anhand der in diesem Dokument beschriebenen BACnet-Funktionen erfolgt die Prüfung auf Konformität. Der Hersteller gibt also mit diesem Dokument den Grad seiner BACnet-Implementierung bekannt.
  • 4.2. Spezifikation der Prüfabläufe
  • Anhand der Norm ANSI/ASHRAE 135.1 werden die durchzuführenden Testreihen festgelegt.
  • Die Norm beschreibt bereits die für die Prüfung auf Konformität erforderlichen BACnet-Funktionen.
  • Die für die Prüfung auf Konformität erforderlichen BACnet-Funktionen werden anhand der Device-Profile der BACnet-Norm sowie der anwenderspezifischen Richtlinien festgelegt.
  • 4.3. Erarbeitung einer Testsoftware
  • Für die Durchführung der Tests sowie zur Sicherstellung der Reproduzierbarkeit von Testergebnissen wird eine automatisierte Testsoftware zur Prüfung auf Konformität erstellt. Diese Testsoftware erlaubt die automatisierte Prüfung und Dokumentation der Testergebnisse anhand der o.g. Spezifikationen, Normen und Prüfvorschriften.
  • 4.4. Aufbau eines Testlabors
  • Im Rahmen der durchzuführenden Testreihen werden die Ausstattung sowie die benötigten Soft- und Hardwarewerkzeuge zum Aufbau eines Testlabors ermittelt und dokumentiert.
  • Für die Durchführung von Konformitätstests wird jede Testeinheit einzeln mit der Testsoftware verbunden.
  • Für die Durchführung von Interoperabilitätstests werden alle Testeinheiten gemeinsam in einem beliebigen Netzwerkverbund zusammen geschaltet.
  • Planung und Aufbau dieses Testnetzwerkes, welches die anwenderspezifischen Netzwerkrichtlinien berücksichtigt, sind ebenfalls Bestandteil der Testverfahren.
  • Hierzu zählen insbesondere die Planung der benötigten Geräte und Testwerkzeuge sowie die Festlegung von IP-Adressen der Geräte, Festlegung von Gerätenamen und Geräteadressen.
  • 4.5. Planung von Konformitätstests
  • Zur Prüfung auf Konformität wird ein Testplan erstellt, aus dem die zu prüfenden BACnet-Services und BACnet-Objekte inklusive der anwenderspezifisch geforderten optionalen Properties sowie dem anwendungsspezifisch geforderten Schreib-/Lesezugriff hervorgehen.
  • Diese werden innerhalb einer Eingabemaske vorgegeben und in die Testdatenbank als Vorgabe eingetragen.
  • Die für die Konformitätsprüfung relevanten Testschritte basieren auf der ISO 9646, welche allgemein die Verfahren zur Konformitätsprüfung beschreibt.
  • Im Standard 135.1 sind die für die BACnet-Prüfungen spezifizierten Testschritte in Positiv- sowie Negativ-Tests beschrieben.
  • Zusätzlich zu diesen Normen ist noch das GA-Lastenheft BACnet in der jeweils aktuellen Version Grundlage einer Freigabe.
  • 4.6. Konsistenzprüfung
  • Die EPICS-Datei des Herstellers wird automatisiert inhaltlich auf Konsistenz geprüft. Dabei werden fehlende Angaben oder durch die Software erkennbare Fehleinträge in einer Fehlerliste ausgegeben und die Übernahme des EPICS in die Datenbank verweigert.
  • 4.7. Durchführung von Konformitätstests
  • Anhand der Testpläne werden mit Hilfe des automatisierten Verfahrens die Testeinheiten der Hersteller einzeln auf Konformität zur BACnet-Norm und der anwenderspezifischen Richtlinien geprüft.
  • Die Software ist in der Lage, die Testpläne in einer Datenbank zu speichern, anhand der Testpläne und dem jeweiligen EPICS des Gerätes die Tests automatisiert durchzuführen als auch die Testergebnisse elektronisch zu dokumentieren.
  • Weiterhin werden alle Testschritte elektronisch dokumentiert, so dass diese für eine Reproduzierbarkeit jederzeit wieder aufgerufen und nachvollzogen werden können.
  • 4.7.1. Zielsetzung
  • Nach Abschluss des Konformitätstests soll es pro Gerät eine zentrale Liste (voraussichtlich in einem Tabellenkalkulations-Format) geben mit einer Übersicht über alle sowohl manuell als auch automatisiert geprüften Eigenschaften.
  • 4.7.2. EPICS-Prüfung
  • Im ersten Testschritt werden die Herstellerangaben im EPICS-Dokument automatisch mit den in der Testdatenbank festgelegten anwenderspezifischen Anforderungen verglichen.
  • Nicht unterstützte Funktionen, Objekte und Properties der Testeinheit werden als negatives Prüfungsergebnis gewertet und in der Datenbank automatisiert hinterlegt.
  • Im zweiten Testschritt wird ein so genannter EPICS-Konsitenztest nach 135.1 durchgeführt. Die Prüfungsschritte zur EPICS-Konsistenzprüfung sind in 135.1 festgelegt und schreiben u.a. vor, dass eine Prüfung derart erfolgen muss, dass alle im EPICS beschriebenen Funktionalitäten auch tatsächlich in der Testeinheit vorhanden sind.
  • Gibt ein Hersteller z.B. in seinem EPICS an, das BIBB (Interoperabilitätsbaustein) DM-DOB-A zu unterstützen und ist dies nicht in der Testeinheit zu finden (Kriterium: Auslesen der Eigenschaft Protocol Services Supported aus dem Device-Object), so liegt eine Inkonsistenz zwischen EPICS-Dokument und Geräteimplementierung (oder Geräteprojektierung) vor.
  • Diese Inkonsistenzen werden in der Prüfliste dokumentiert und als negative Testergebnisse gewertet.
  • Dieser Testschritt wird automatisiert durchgeführt. Die vom Hersteller bereitgestellte EPICS-Datei wird durch die Prüfsoftware als Vorlage eingelesen, zusätzlich erfolgt ein Auslesen aus der Testeinheit und ein anschließender softwaretechnischer Vergleich auf Soll- und Ist-Zustand der Funktionen. Inkonsistenzen zwischen EPICS und Testeinheit werden dokumentiert.
  • 4.7.3. Konformitätstest
  • Im dritten Testschritt erfolgt auf Basis der in der Testeinheit implementierten BACnet-Funktionen eine automatische Generierung des Testplans in der Testsoftware.
  • Hierzu dienen die in den Normen zur Prüfung beschriebenen einzelnen Testschritte.
  • Nicht unterstützte Funktionen, Objekte und Properties der Testeinheit werden als negatives Prüfungsergebnis gewertet und in der Datenbank automatisiert hinterlegt.
  • Mit Hilfe der Testsoftware werden die positiven und negativen Testergebnisse der einzelnen Testschritte automatisiert geprüft und dokumentiert.
  • Die Prüfergebnisse werden in einer Datenbank gespeichert und können zur Auswertung in Office-Anwendungen exportiert werden.
  • 4.8. Bewertung der Konformitätsprüfung
  • Die Ergebnisse aller Prüfungen werden in einem zusammenhängenden Bericht zusammengestellt. Abweichungen gegenüber den zugrunde liegenden Normen und Richtlinien werden in diesem Bericht dokumentiert. In einer Bauherrenbesprechung werden diese Ergebnisse in Form einer Präsentation zusammengefasst und präsentiert.
  • 4.9. Planung von Interoperabilitätstests
  • Für die Bewertung der Interoperabilität werden Testfälle erarbeitet, mit denen die Bewertung erfolgen kann, ob und in welchem Umfang mehrere BACnet-Geräte korrekt zusammen arbeiten.
  • 4.10. Durchführung von Interoperabilitätstests
  • Anhand der Testfälle werden alle Geräte bzw. Testeinheiten im Netzwerkverbund auf korrektes Zusammenspiel geprüft.
  • Die Testschritte werden anhand von Testwerkzeugen (Netzwerkanalyzer, usw.) beobachtet und bewertet.
  • Die während der Durchführung der Tests mit Hilfe der Testwerkzeuge aufgezeichneten Logdateien werden durch das Testpersonal archiviert und falls notwendig dokumentiert.
  • Diese Logdateien ermöglichen eine spätere Beurteilung von möglichen Problemfällen und dienen als Nachweis der Prüfung.
  • 4.11. Planung von Performancetests
  • Die Untersuchungen auf Performance erfolgen sowohl im Testlabor als auch im anwenderspezifischen IT-Netzwerk.
  • Dazu werden Testfälle erarbeitet, die einen Rückschluss auf die zu erwartende Performance der Geräte in Bezug auf Netzwerkbandbreite, Reaktionszeiten als auch Gesamtdurchsatz erlauben.
  • 4.12. Durchführung von Performancetests
  • Die Performancetests werden zunächst unabhängig vom anwenderspezifischen IT-Netzwerk im Testlabor durchgeführt.
  • Dabei wird jedes einzelne Gerät einer Untersuchung auf Reaktionszeiten zunächst ohne Betrachtung des gesamten Netzwerkverbundes unterzogen.
  • In einem weiteren Testschritt wird die Netzwerkreaktionszeit zwischen dem geplanten Einbauort des Gerätes und dem Standort der Kommunikationspartner ermittelt.
  • Im darauffolgenden Testschritt werden die Testeinheiten netzwerkseitig am Einbauort über die verwendete Netzwerkstrecke bis hin zu den spezifizierten Kommunikationspartnern verbunden und die Performance gemessen.
  • Alle Testschritte werden zur späteren Verwendung und Beurteilung dokumentiert und archiviert.
  • 4.13. Dokumentation und Bewertung der Testergebnisse
  • Die manuell und automatisiert aufgezeichneten Testschritte werden für Zwecke der Reproduzierbarkeit archiviert und dokumentiert.
  • Die Testergebnisse werden in Form von Präsentationen zusammengefasst und können als Beurteilungsgrundlage präsentiert werden.
  • 5. Fallbeispiel einer Konformitätsprüfung
  • Im nachfolgenden Fallbeispiel zur Konformitätsprüfung wird der Begriff „Hersteller" im Singular verwendet. Dieses steht stellvertretend für Firmen, welche BACnet-Komponenten anbieten.
  • Der Hersteller reicht eine Testeinheit ein, die laut Angabe im EPICS die BACnet Funktion DM-BR-B (DeviceManagement Backup/Restore als Bereitsteller) unterstützt.
  • Dies bedeutet, dass die Testeinheit über mindestens ein BACnet Fileobject verfügen muss.
  • Der erste Testschritt (Prüfung auf GA-Richtline) wäre somit für diese Einzelfunktion erfüllt.
  • Wird im zweiten Testschritt festgestellt, dass entgegen der Angabe im EPICS kein BACnet-Fileobject vorhanden ist, so ist der Test zu diesem Zeitpunkt negativ beendet. Ebenfalls der Testschritt eins ist somit als negativ zu bewerten.
  • Im dritten Schritt werden nun alle in 135.1 bzw. den begleitenden Normen festgelegten Prüfungen automatisch durchgeführt.
  • Dabei ist das Geräteverhalten bei Positiv- wie auch Negativtests eindeutig festgelegt.
  • Eine Einzelfunktion (Prüfung der einzelnen BACnet BIBBs) kann nur dann als bestanden gewertet werden, wenn alle einzelnen Prüfschritte anhand 135.1 erfolgreich absolviert wurden.
  • Im Idealfall erfüllt eine Testeinheit eines Herstellers alle Anforderungen des GA-Lastenheftes, der Normen 135.1 und 16484-5 sowie der begleitenden Erweiterungen vollständig.
  • 5.1. Darstellung des automatisierten Prüfablaufs anhand ANSI/ASHRAE 135.1
  • Im Standard 135.1 sind für jedes zu testende BIBB (BACnet Interoperability Building Block, Interoperabilitätsbaustein) verschiedene Einzelschritte hinterlegt, die gesamthaft durchgeführt werden müssen, um die Konformität für dieses BIBB zu überprüfen.
  • Die Prüfschritte beinhalten sowohl Positivtests, d.h. die Prüfsoftware sendet ein gültiges Telegramm mit korrektem Dateninhalt und erwartet vom Prüfling ein gültiges Ergebnis, welches entweder automatisiert über das BACnet-Protokoll z.B. durch eine Liste gültiger Returnwerte oder durch z.B. Ablesen eines Wertes z.B. an einem Bediendisplay (aktuelle Raumtemperatur, usw.) durch den Bediener der Prüfsoftware verifiziert wird.
  • In den Negativtests werden syntaktisch zwar korrekte Datentelegramme allerdings mit einem ungültigen Dateninhalt an den Prüfling gesendet. Anschließend wird verifiziert, ob sich der Prüfling entsprechend den Vorgaben des Standards korrekt verhält, z.B. einen korrekten Fehlercode zurückliefert.
  • Als Fallbeispiel sollen hierbei die Prüfschritte zur Prüfung der ReadPropertyServiceExecutionTests aus dem Bereich der Application Execution Tests dienen. Diese Testschritte prüfen die Einhaltung der Konformität im Bereich des BIBB DS-RP-B und dient hier exemplarisch stellvertretend für alle BACnet-BIBBs.
  • 5.1.1. Positivtests ReadPropertyExecution
  • In diesem Bereich sind zwei Einzeltests spezifiziert:
  • Reading the Size of an Array
  • Hier wird geprüft, ob die Größe eines Arrays richtig verarbeitet wird.
  • Reading a Single Element of an Array
  • Hier wird geprüft, ob das Auslesen eines einzelnen Elementes des Arrays richtig verarbeitet wird.
  • 5.1.2. Negativtests ReadPropertyExecution
  • In diesem Bereich sind vier Einzeltests spezifiziert:
  • Reading Non-Array Properties with an Array Index
  • Hier wird geprüft, ob der Prüfling einen gültigen Fehlercode liefert beim Versuch, aus einem Element (Property) mit Angabe eines Arrayindex zu lesen, wobei es sich bei dem referenzierten Property nicht um ein Array handelt.
  • Reading Array Properties with an Array Index that is Out of Range
  • Hier wird geprüft, ob der Prüfling einen gültigen Fehlercode liefert beim Versuch, aus einem Array mit der Angabe eines Arrayindex außerhalb des Bereichs des Arrays zu lesen.
  • Reading an Unknown Object
  • Hier wird geprüft, ob der Prüfling einen gültigen Fehlercode liefert beim Versuch, ein im Prüfling nicht vorhandenes Objekt zu lesen.
  • Reading an Unknown Property
  • Hier wird geprüft, ob der Prüfling einen gültigen Fehlercode liefert beim Versuch, eine nicht im Objekt vorhandene Eigenschaft (Property) auszulesen.
  • Die in 135.1 spezifizierten Testfälle sowie sämtliche Prüfabläufe und Ergebnisdokumentationen erfolgen innerhalb des Verfahrens weitestgehend automatisch.
  • Darüber hinaus werden im Laufe der Tests ebenfalls manuelle Testschritte durchgeführt. Die manuellen Tests beziehen sich z.B. auf die Bewertung gelesener (vom Bediener abgelesener) Werte an einem Display, überwiegend im Bereich der BACnet-Clientfunktionalität. Diese sind in 135.1 auch so gekennzeichnet.
  • 5.1.3. Ergebnisbewertung
  • Anhand der in 135.1 spezifizierten Fehlercodes bzw. zu erwartenden Ergebnisse wird die Bewertung vorgenommen, ob ein Prüfling den entsprechend spezifizierten Einzeltest erfolgreich bestanden hat.
  • Ein Einzelschritt kann nur dann als erfolgreich gewertet werden, wenn die Ergebnismenge im Bereich der 135.1 spezifizierten Ergebnisse liegt, bei manuellen Ablesungen ggf. in einem spezifizierten Wertebereich.
  • 6. Fallbeispiel Interoperabilitätstest
  • In den Interoperabilitätstest werden ausschließlich bereits auf Konformität geprüfte Geräte verwendet.
  • 6.1. Zielsetzung
  • Da bereits in den Konformitätstests die Überprüfung auf korrektes Handling von Datentelegrammen und Verhalten im Fehlerfall überprüft wurden, liegt der Fokus bei der Interoperabilitätsprüfung in der Untersuchung auf Timingverhalten der Geräte sowie zu einander passenden Applikationsimplementierungen der einzelnen Geräte im Praxistest.
  • Unterstützen beide Geräte zueinander passende BIBBs, z.B. das eine Gerät DS-RP-A und das andere Gerät DS-RP-B, so sagt diese Angabe noch nichts über das unterstütze Mengengerüst, also die gemeinsame Schnittmenge beider Geräte aus. Die festgestellte Interoperabilität ist der Datendurchsatz, der von beiden Geräten unterstützt wird.
  • Z.B. könnte ein Client auf PC-Basis eine Automationsstation (DDC-Gerät) unter Umständen im Extremfall mit Anfragen derart überlasten, dass die Kommunikation aufgrund von Telegrammwiederholungen extrem langsam werden kann bis hin zum vollständigen Ausfall der Kommunikation.
  • Die Interoperabilitätstests überprüfen und dokumentieren daher die Abstimmungen zwischen verschiedenen Geräten, um eine optimale Kommunikation zu erreichen.
  • Weiterhin beschreibt der BACnet-Standard lediglich die Kommunikation in den ISO/OSI Modellschichten 1 bis 7, nicht jedoch die Implementierung der jeweiligen BACnet-Applikation. Hier erfolgt z.B. eine Überprüfung auf eine unterschiedliche Verarbeitung der Werte in Geräten verschiedener Hersteller, z.B. die Verarbeitung von Nachkommastellen, usw.
  • 6.2. Vorbereitungen der Interoperabilitätsprüfung
  • Zur Vorbereitung der Interoperabilitätsprüfung müssen zunächst alle zu untersuchenden Geräte in einen gemeinsamen Netzwerkverbund integriert werden, d.h. von jedem Gerät zu jedem anderen Gerät ist eine physikalische und kommunikative Verbindung vorhanden.
  • Untersucht wird jeweils die Kombination der Applikationsimplementierungen zweier Geräte in diesem Verbund.
  • Festlegung des Testumfangs:
  • Getestet werden können nur zu einander passende BACnet-Funktionen, die von beiden Geräten unterstützt werden (gemeinsame Schnittmenge).
  • Hierzu wird im BACnet-Standard bei der Angabe der BIBBs in A- und B-Funktionen unterschieden
    • A
    = Anforderer (Client)
    B
    = Bereitsteller (Server)
  • Stellt nun ein Gerät eine B-Funktion bereit (z.B. ReadProperty-B), so muss das Gerät zu dem die Interoperabilität geprüft wird, über die entsprechende Clientfunktion ReadProperty-A verfügen.
  • Ist in diesem Interoperabilitätsbereich (IOB) keine Übereinstimmung vorhanden, kann dieser Bereich nicht auf Interoperabilität geprüft werden.
  • Anhand der gesamten Liste der von beiden Geräten unterstützten Funktionen erfolgt die Prüfung auf Interoperabilität.
  • 6.3. Durchführung der Interoperabilitätsprüfung
  • Jede einzelne von beiden Geräten unterstützte Funktion ist ein einzelner Testschritt der Interoperabilitätsprüfung.
  • Auf Anwendungsebene wird nun der bereitgestellte Wert bzw. die bereitgestellte BACnet-Funktion (z.B. Datensicherung) aus dem Bereitsteller ausgelesen und dokumentiert.
  • Der Anforderer liest diesen Wert bzw. führt die bereitgestellte Funktion beim Bereitsteller aus.
  • 6.4. Bewertung der Interoperabilitätsprüfung
  • Entspricht der ausgelesene Wert dem zuvor ermittelten Ergebnis bzw. wurde die Funktion von beiden Seiten erfolgreich abgeschlossen, gilt dieser Einzelschritt als erfolgreich erfüllt.
  • Ist in der Gesamtliste der IOB für einen bestimmten Bereich keine Übereinstimmung beider Geräte vorhanden oder wurde die Prüfung des jeweiligen Einzelschrittes nicht erfolgreich beendet, so ist dieser Einzelschritt als nicht erfolgreich zu bewerten.
  • Handelt es sich bei den Geräten um unterschiedliche Hersteller, so ist zu prüfen und festzulegen, welche Anpassungen in der Implementierung vorzunehmen sind, um eine Interoperabilität zu erreichen.
  • Als Beispiel könnte einer der beiden Hersteller Timing- oder Resourcenparameter vergrößern, um sich auf die Eigenschaften des anderen Kommunikationspartners anzupassen.
  • Die Testreihe Interoperabilitätstests erfüllt damit die Funktion der Ermittlung einer Entscheidungsgrundlage möglicher zu treffender Erweiterungen der Geräteapplikationen.
  • 7. Fallbeispiel Performanceuntersuchung
  • Das Ziel der Performanceuntersuchungen liegt in der Prüfung und Dokumentation von Netzwerkeigenschaften der IT-Infrastruktur sowie der Prüfung auf möglichen Einfluss auf die Kommunikation eines BACnet-Netzwerkes.
  • Wie der Name bereits aussagt, handelt es sich ausschließlich um Untersuchungen auf Resourcen und Timingverhalten in Verbindung mit der bauseits bereitgestellten Netzwerkinfrastruktur.
  • 7.1. Vorbereitungen der Performanceuntersuchungen
  • Für die Performanceuntersuchungen müssen zunächst geeignete Hilfsmittel zur Messung des Zeitverhaltens zusammengestellt werden. Hierzu dienen handelsübliche Werkzeuge wie Netzwerkmonitore und -analyzer sowie zusätzlich noch zu entwickelnde BACnet-spezifische Werkzeuge, wie u.a. „BACnet-ping".
  • Das zu verwendende Programm „BACnet-ping" arbeitet analog zu dem in der IT-Umgebung üblichen Werkzeug „ping" mit dem Unterschied, dass dieses speziell auf die für BACnet erforderlichen, protokollspezifischen Eigenschaften (UDP-Protokoll, verwendete Portnummern, usw.) angepasst und erweitert ist.
  • Dieses Tool erlaubt die Zeitmessung eines BACnet-Telegramms mit einem definierten Dateninhalt über einen definierten Abschnitt des BACnet-Netzwerkes.
  • 7.2. Durchführung der Performanceuntersuchungen
  • Sämtliche für die Prüfung der Performance festzulegenden Definitionen werden anhand des zu erwartenden Datenaufkommens zwischen zwei Stationen (Mindestanforderung an den Netzwerktraffic) zuzüglich eines Sicherheitsaufschlages in einer gesamten Prüfliste vorgegeben. Weiterhin enthält die Prüfliste die Vorgabe einer gewünschten Mindestanforderung an die maximal zulässige Zeitdauer jedes Einzelschrittes.
  • In unterschiedlichen Testschritten werden jeweils unterschiedliche Mengen sowie unterschiedliche Zugangspunkte und Abschnitte des Netzwerkes zur anschießenden Prüfung festgelegt.
  • Während der Prüfung wird die in dem jeweiligen Testschritt definierte Menge an BACnet-Telegrammen mit einem definierten Dateninhalt von einem definierten Punkt des Netzwerkes zu einem weiteren definierten Punkt des Netzwerkes über einen definierten Abschnitt des Netzwerkes gesendet.
  • Die zum Transport dieser Datenmenge erforderliche Zeitdauer wird dabei an beiden Zugriffspunkten zum Netzwerk protokolliert und in der Prüfliste dokumentiert.
  • 7.3. Bewertung der Performanceuntersuchungen
  • Entspricht das zeitliche Verhalten den gewünschten zeitlichen Mindestanforderungen, gilt dieser Testschritt als erfolgreich geprüft.
  • Wird für die Übertragung einer definierten Datenmenge über eine definierte Strecke des Netzwerkes mehr Zeit als erwartet benötigt, so wird dieser Testschritt als nicht erfolgreich bewertet.
  • Die Schnittstelle für die Performanceuntersuchungen beginnen ab dem BACnet-Telegramm, welches vom Gerät gesendet wird bis zum Eintreffen des Telegramms beim Empfänger über den gesamten Weg der Netzwerkstrecke.
  • Im Rahmen der Performanceuntersuchungen wird mit unterschiedlichen „Telegrammbelastungen" (verschiedene Paketgrößen und Paketvolumen) des Netzwerkes gearbeitet, um auf mögliche Auswirkungen auf die Performance und die Gesamtperformance des Systems schließen zu können.
  • Aufgrund der Ergebnisse der Performanceuntersuchungen können projektspezifische zu treffende Maßnahmen wie z.B. Beseitigung von Latenzen im Netzwerk, Auswahl anderer Zugangspunkte, usw. definiert werden.
  • Die Performanceuntersuchungen dienen also als Entscheidungsgrundlage zur Auswahl und zur Vorgabendefinition an einzusetzende BACnet-Geräte und zur Festlegung der Netzwerkanforderungen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur automatisierten Prüfung von Gebäudeautomationseinrichtungen auf Konformität zum BACnet-Standard, bei welchem – mit einer Testeinheit eine zugehörige Gerätebeschreibung (EPICS) im elektronischen genormten Format bereitgestellt wird, – anwenderspezifische Anforderungen in einer Testdatenbank erfasst werden, – die Angaben in der Gerätebeschreibung eingelesen und mit den in der Testdatenbank definierten Anforderungen verglichen werden, – zur Konsistenzprüfung die Eigenschaften der Testeinheit ausgelesen und mit den Angaben der Gerätebeschreibung verglichen werden, – bei erfolgreicher Konsistenzprüfung ein die einzelnen Testschritte definierender Testplan anhand der eingelesenen Gerätebeschreibung generiert wird, – die Testschritte nacheinander ausgeführt werden; und – die Testergebnisse zur Dokumentation automatisiert in der Testdatenbank hinterlegt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem geprüft wird, ob zu einer in den Angaben der Gerätebeschreibung aufgeführten Funktion der Testeinheit ein BACnet-Objekt vom Typ Datei (File) vorhanden ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem zu jeder einzelnen Funktion die im Standard (ANSI/ASHRAE 135.1) angegebenen Prüfschritte durchgeführt werden, indem entsprechende Datentelegramme an die Testeinheit gesendet und die von der Testeinheit erhaltenen Rückgabewerte verifiziert werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem die Rückgabewerte mit einer Liste gültiger Rückgabewerte verglichen werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem auch syntaktisch korrekte Datentelegramme mit ungültigem Dateninhalt an die Testeinheit gesendet werden, um zu prüfen, ob die Testeinheit einen gültigen Fehlercode zurückgibt.
  6. Verfahren zur automatisierten Prüfung von Gebäudeautomationseinrichtungen nach dem BACnet-Standard auf Interoperabilität, bei welchem – die zu überprüfenden Testeinheiten in einem Netzwerk zu einem Verbund integriert werden, – für je zwei Testeinheiten des Verbundes, von denen eine Anforderer (Client) und die andere Bereitsteller (Server) ist, werden alle von beiden Testeinheiten unterstützten BACnet-Funktionen nacheinander automatisiert getestet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der vom Bereitsteller bereitgestellte Datenwert ausgelesen und dokumentiert sowie von dem Anforderer gelesen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die vom Bereitsteller bereitgestellte BACnet-Funktion ausgelesen und dokumentiert sowie von dem Anforderer beim Bereitsteller ausgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, welches erst nach erfolgreicher Konformitätsprüfung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchgeführt wird.
  10. Verfahren zur automatisierten Prüfung von Gebäudeautomationseinrichtungen in einem Netzwerk nach dem BACnet-Standard auf Performance, bei welchem – eine Prüfliste generiert wird, in der die für die Prüfung der Performance festzulegenden Definitionen anhand des erwarteten Datenaufkommens zwischen zwei Testeinheiten (Stationen) zuzüglich eines Sicherheitsaufschlags vorgegeben werden, – für aufeinanderfolgende Testschritte jeweils unterschiedliche Mengen von BACnet-Datentelegrammen sowie unterschiedliche Zugangspunkte und Abschnitte des Netzwerks festgelegt werden, – in jedem Testschritt die festgelegte Menge von BACnet-Datentelegrammen mit einem definierten Dateninhalt von einem definierten Punkt des Netzwerks zu einem anderen definierten Punkt des Netzwerks über einen definierten Abschnitt des Netzwerks gesendet wird, – die in jedem Testschritt zum Transport der Menge von BACnet-Datentelegrammen zwischen den definierten Punkten des Netzwerks erforderliche Zeit protokolliert und in einer Prüfliste dokumentiert wird.
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