Train passenger information system load simulation

Abstract

Matkustajainformaatio – ja kuulutusjärjestelmä koostuu monista eri laitteista ja ohjelmistokomponenteistä. Koska Testijärjestelmään ei voida kiinnittää kaikkia laitteita, joita oikeaan junaan kiinnitettäisiin, on osa laitteiden dataliikenteestä simuloitava. Ilman tätä on mahdoton tietää, pystyvätkö laitteet ja ohjelmistot suoriutumaat siitä kuormasta, joka niillä tulee oikeassa toimintaympäristössä olemaan.

Opinnäytetyössä simuloitiin dynaamisten reittinäyttöjen kuorma, sekä testattiin kuinka täynnä IP äänivahvistimen kaista voi olla, jotta kuulutuksia pystytään vielä tekemään ilman, että niihin syntyy merkittäviä tai havaittavia häiriöitä.

Kohdelaitteden resurssien käyttöä piti tutkia simuloinnin ja kuormituksen aikana. Resurssien käyttöä tutkittiin lähettämällä SSH yhteyden kautta kohdelaitteille komentorivikyselyitä. Kyselyistä saadut tulokset esitetään kuvaajissa.

Dynaamisten reittinäyttöjen näkymä tulee järjestelmän keskusyksiköllä (TPC) olevalta web-palvelulta. Opinnäytetyössä tallennettiin yhden näytön web palvelulle lähettämät HTTP kyselyt ja sitten kyselyt simuloitiin Jmeter ohjelmalla lähetettäväksi saman aikaisesti niin monta kertaa, kuin näyttöjä olisi oikeassa toimintaympäristössä. Simuloinnin perusteella TPC suoriutui kuormituksesta hyvin, eikä sen resurssien käyttö juuri noussut simuloinnin aikana.

IP äänivahvistimien kaistan tukkiminen testattiin lähettämällä sille satunnaista binääri dataa UDP paketteina. Jos Paketteja lähetettiin rajoittamattomasti, alkoi automaattikuulutuksista hävitä osia ja manuaalikuulutuksissa oli paljon viivettä. Rajoittamalla pakettien lähettämistä oli mahdollista haarukoida raja, jonka alapuolella IP äänivahvistin pystyy vielä toimimaan ilman, että kuulutusten taso kärsii.

Jmeter ohjelmalla olisi myös mahdollista simuloida paljon erilaisia kyselyitä ja protokollia, esimerkiksi SQL kyselyt olisi mahdollista simuloida. Tähän ei kuitenkaan ollut tarvetta tässä projektissa.

Passenger information – and announcement system contains many different devices and software components. A normal test bench can’t contain all the devices that would be attached in the real train environment. This is why it is important to be able to simulate the load of those devices that are not included in the test bench. Without load simulation it is impossible to know if the devices are capable to handling the load of a full system.

In this project the load of dynamic route maps was simulated and the maximum bandwidth use of the IP amplifier without any errors or suppressions to announcements was tested.

When simulating a load to the test system, it is important to observe the metrics of resource usage from the target devices. This was done by opening a SSH connection to devices and sending command-line queries to target devices. From the replies it was possible to draw different graphs about the using of resources.

Dynamic route map displays receive their visual information from the web service that is running on the TPC. At first the HTTP-requests send by one DRM display were recorded and then simulated with JMeter to be sent at the same time as many times as there are displays in the real train. After simulation test it was possible to come in conclusion that there were not any problems for TPC to handle the load of all displays in a real train.

IP amplifier bandwidth was tested by sending random binary UDP packages to the IP amplifiers. Without any limitations the announcements started to get suppressed and they had huge delays. With limiting the amount of UDP packages sent, it was possible to find the maximum point where the IP amplifier is still able to provide high quality announcements without any errors.

It is of course possible to simulate also other protocols and requests with JMeter, for example SQL queries but it was not necessary in this project.