非幹擾式無線傳感器網絡測試系統的製作方法
2023-06-26 06:54:26 2
專利名稱：非幹擾式無線傳感器網絡測試系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及網絡測試技術，特別是涉及一種非幹擾式無線傳感器網絡測試系統的技術。
背景技術：
無線傳感器網絡(WSN: Wireless Sensor Network)是由大量微型傳感器節點組成，以無線方式通信的自組織網絡。這些微型傳感器節點具有一定的感知、通信、計算能力，能夠實現各種數據採集和實時控制。為了開展無線傳感器網絡的研究和開發工作，需要對無線傳感器網絡進行測試。現有用於無線傳感器網絡測試的系統有哈佛大學開發的MoteLab平臺，俄亥俄州大學開發的Kansei平臺、Crossbow公司開發的Motefforks平臺。MoteLab平臺的節點形式單一，其網絡規模較小，擴展性不強，網絡中的傳感器節點採集的數據除了通過射頻模塊進行無線傳輸外，還需要通過串口將數據傳送至乙太網，這會增加了傳感器節點CPU的負擔。Kansei平臺通過便攜網絡在真實環境中採集數據，採用實際節點與理論模型相結合的混合模擬方法，擴展了網絡的規模，增強了測試效果，但混合模擬的可信度有待進一步驗證，而且單個偵聽節點無法全面監測整個網絡。Motefforks平臺中，節點採集的數據和測試數據都通過無線方式傳輸，佔用了信道的帶寬，對被測的無線傳感器網絡的通信過程會產生一定程度的幹擾。
發明內容
針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種對被測網絡無幹擾，能通過單個偵聽終端全面監測整個無線傳感器網絡的非幹擾式無線傳感器網絡測試系統。為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種非幹擾式無線傳感器網絡測試系統，包括監測主機、乙太網絡，及至少一個測試終端，其特徵在於還包括至少一個串行轉以太模塊，所述串行轉以太模塊設有一串行通信接口、一乙太網絡接口；
所述監測主機經網線連接乙太網絡；
所述各測試終端分散布設在被測無線傳感器網絡中，每個測試終端均設有射頻接口及串行通信接口，各測試終端的射頻接口分別連接無線傳感器網絡中的各傳感器節點，各測試終端的串行通信接口各經通信線纜分別接到各串行轉以太模塊的串行通信接口；各串行轉以太模塊的的乙太網絡接口各經網線分別接到乙太網絡。本發明提供的非幹擾式無線傳感器網絡測試系統，採用有線方式構建測試網絡，而且測試網絡與被測無線傳感器網絡相互獨立，不佔用無線傳感器網絡資源和通信信道帶寬，對被測網絡的通信過程無幹擾，並能通過單個測試終端全面監測整個無線傳感器網絡。
圖1是本發明實施例的非幹擾式無線傳感器網絡測試系統的結構示意圖2是本發明實施例的非幹擾式無線傳感器網絡測試系統中的測試終端所構建的數據包格式示意圖。
具體實施例方式以下結合
對本發明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例並不用於限制本發明，凡是採用本發明的相似結構及其相似變化，均應列入本發明的保護範圍。如圖1所示，本發明實施例所提供的一種非幹擾式無線傳感器網絡測試系統，包括監測主機1、乙太網絡3，及至少一個測試終端2，其特徵在於還包括至少一個串行轉以太模塊4，所述串行轉以太模塊4設有一串行通信接口、一乙太網絡接口 ；
所述監測主機1經網線連接乙太網絡3 ；
所述各測試終端2分散布設在被測無線傳感器網絡5中，每個測試終端2均設有射頻接口及串行通信接口，各測試終端2的射頻接口分別連接無線傳感器網絡5中的各傳感器節點，各測試終端2的串行通信接口各經通信線纜分別接到各串行轉以太模塊4的串行通信接口 ；
各串行轉以太模塊4的的乙太網絡接口各經網線分別接到乙太網絡3。本發明實施例中，所述測試終端為現有技術，包括射頻接收模塊、數據預處理模塊、時鐘模塊和通信模塊；射頻接收模塊負責接收周圍環境中傳輸的數據包，數據預處理模塊對射頻接收模塊接收的數據包進行預處理，創建適合在乙太網絡中傳輸的數據包格式，時鐘模塊負責提供精準的時間信息，通信模塊負責將預處理後的數據通過乙太網絡上傳給監測主機，並接收及執行監測主機發送的命令，測試終端採用了內置有射頻模塊的型號為CC2430的微處理晶片作為微控制器，並採用鎳氫電池供電。如圖2所示，本發明實施例中，所述測試終端中的數據預處理模塊構建的數據包格式包括2位元組的幀開始符(如Oxab，Oxcd)，6 1 字節的負載信息，5位元組的時間信息，1位元組的信道信息，2位元組的幀結束符(如Oxff，Oxff )，其中的負載信息的內容為射頻接收模塊接收到的數據包，時間信息的內容為射頻接收模塊接收數據包的接收時間點，信道信息的內容為射頻接收模塊接收數據包的接收信道。本發明實施例中，所述串行轉以太模塊為現有技術，採用了 C0NEXT0P公司的nechip晶片作為轉換控制器，該晶片採用ARM7TDMI內核，支持高速串口和10/100M乙太網接口。本發明實施例中，所述監測主機為PC機，監測主機通過乙太網絡接收各個測試終端上傳的數據包，及向測試終端發送啟動、結束、信道切換和改變射頻輸出功率等命令，並對接收到的數據包進行匯總、融合、存儲，根據被測網絡的網絡協議分析融合後數據，獲取網絡狀態信息並統計相應的網絡性能指標(如網絡拓撲結構及其穩定性，傳輸路徑，網絡流量，延遲，丟包率等)；
本發明實施例工作時，由於各個測試終端的啟動時刻不同，因此各測試終端的內部時鐘啟動亦不同步，為了得到統一的時間信息，監測主機在系統啟動後查找各個測試終端上傳的重複數據包，並根據數據包中的時間信息計算各個測試終端間的時鐘差，再根據計算出的時鐘差統一各測試終端的數據包中的時間信息，使各測試終端相對同步。監測主機為每個測試終端創建一張數據表，用於存儲各測試終端收到的數據包，並創建一個新表用於存儲融合後的數據包，在完成各測試終端的同步後，各數據表的數據包擁有統一的時間信息，監測主機依次遍歷各個數據表中的數據包，並根據時鐘信息排序、保存、並刪除重複的數據包，從而獲得被測網絡中傳輸的全部數據包。監測主機對接收到的數據包進行解析，解析出數據包的MAC層信息、網絡層信息、應用層信息，並根據MAC層序號計算出網絡的丟包率，根據數據包中的時間信息計算數據包的延遲，根據數據包的源地址、目的地址和網絡層序號解析出數據包的傳輸路徑，對網絡拓撲結構的保存採用逆鄰接表方式，逆鄰接表中表頭節點代表測試終端的編號，表頭節點的鍊表中記錄了所有以此表頭節點為目的地址的數據包的源地址，所有測試終端的統計數據均存儲在逆鄰接表的表頭節點中。監測主機以多種顯示方式將統計數據提供給用戶，對網絡拓撲結構採用圖形顯示，並提供網絡拓撲結構的穩定性曲線，各個測試終端的通信量組成以柱狀圖的形式顯示，網絡流量以曲線方式顯示。
權利要求
1. 一種非幹擾式無線傳感器網絡測試系統，包括監測主機、乙太網絡，及至少一個測試終端，其特徵在於還包括至少一個串行轉以太模塊，所述串行轉以太模塊設有一串行通信接口、一乙太網絡接口 ；所述監測主機經網線連接乙太網絡；所述各測試終端分散布設在被測無線傳感器網絡中，每個測試終端均設有射頻接口及串行通信接口，各測試終端的射頻接口分別連接無線傳感器網絡中的各傳感器節點，各測試終端的串行通信接口各經通信線纜分別接到各串行轉以太模塊的串行通信接口；各串行轉以太模塊的的乙太網絡接口各經網線分別接到乙太網絡。
全文摘要
一種非幹擾式無線傳感器網絡測試系統，涉及網絡測試技術領域，所解決的是測試無線傳感器網絡的技術問題。該系統包括監測主機、乙太網絡，及至少一個測試終端，至少一個串行轉以太模塊，所述串行轉以太模塊設有一串行通信接口、一乙太網絡接口；所述監測主機經網線連接乙太網絡；所述各測試終端分散布設在被測無線傳感器網絡中，每個測試終端均設有射頻接口及串行通信接口，各測試終端的射頻接口分別連接無線傳感器網絡中的各傳感器節點，各測試終端的串行通信接口各經通信線纜分別接到各串行轉以太模塊的串行通信接口；各串行轉以太模塊的的乙太網絡接口各經網線分別接到乙太網絡。本發明提供的系統，對被測網絡的通信過程無幹擾。
文檔編號H04W84/18GK102571229SQ20111039701
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月5日 優先權日2011年12月5日
發明者樂燕芬, 鞏豔慶, 張磊, 施偉斌, 李瑞祥, 王贇, 蘇勝君, 袁明輝 申請人:上海理工大學