專利名稱：非干擾式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)測試技術(shù)，特別是涉及一種非干擾式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN: Wireless Sensor Network)是由大量微型傳感器節(jié)點組成，以無線方式通信的自組織網(wǎng)絡(luò)。這些微型傳感器節(jié)點具有一定的感知、通信、計算能力，能夠?qū)崿F(xiàn)各種數(shù)據(jù)采集和實時控制。為了開展無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究和開發(fā)工作，需要對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行測試?，F(xiàn)有用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試的系統(tǒng)有哈佛大學(xué)開發(fā)的MoteLab平臺，俄亥俄州大學(xué)開發(fā)的Kansei平臺、Crossbow公司開發(fā)的Motefforks平臺。MoteLab平臺的節(jié)點形式單一，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，擴展性不強，網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)除了通過射頻模塊進行無線傳輸外，還需要通過串口將數(shù)據(jù)傳送至以太網(wǎng)，這會增加了傳感器節(jié)點CPU的負擔(dān)。Kansei平臺通過便攜網(wǎng)絡(luò)在真實環(huán)境中采集數(shù)據(jù)，采用實際節(jié)點與理論模型相結(jié)合的混合模擬方法，擴展了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)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(jié)點無法全面監(jiān)測整個網(wǎng)絡(luò)。Motefforks平臺中，節(jié)點采集的數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)都通過無線方式傳輸，占用了信道的帶寬，對被測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信過程會產(chǎn)生一定程度的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種對被測網(wǎng)絡(luò)無干擾，能通過單個偵聽終端全面監(jiān)測整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的非干擾式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種非干擾式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，包括監(jiān)測主機、以太網(wǎng)絡(luò)，及至少一個測試終端，其特征在于還包括至少一個串行轉(zhuǎn)以太模塊，所述串行轉(zhuǎn)以太模塊設(shè)有一串行通信接口、一以太網(wǎng)絡(luò)接口；
所述監(jiān)測主機經(jīng)網(wǎng)線連接以太網(wǎng)絡(luò)；
所述各測試終端分散布設(shè)在被測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個測試終端均設(shè)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(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點，各測試終端的串行通信接口各經(jīng)通信線纜分別接到各串行轉(zhuǎn)以太模塊的串行通信接口；各串行轉(zhuǎn)以太模塊的的以太網(wǎng)絡(luò)接口各經(jīng)網(wǎng)線分別接到以太網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明提供的非干擾式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，采用有線方式構(gòu)建測試網(wǎng)絡(luò)，而且測試網(wǎng)絡(luò)與被測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相互獨立，不占用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源和通信信道帶寬，對被測網(wǎng)絡(luò)的通信過程無干擾，并能通過單個測試終端全面監(jiān)測整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。


圖1是本發(fā)明實施例的非干擾式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實施例的非干擾式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)中的測試終端所構(gòu)建的數(shù)據(jù)包格式示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合

對本發(fā)明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護范圍。如圖1所示，本發(fā)明實施例所提供的一種非干擾式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，包括監(jiān)測主機1、以太網(wǎng)絡(luò)3，及至少一個測試終端2，其特征在于還包括至少一個串行轉(zhuǎn)以太模塊4，所述串行轉(zhuǎn)以太模塊4設(shè)有一串行通信接口、一以太網(wǎng)絡(luò)接口 ；
所述監(jiān)測主機1經(jīng)網(wǎng)線連接以太網(wǎng)絡(luò)3 ；
所述各測試終端2分散布設(shè)在被測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)5中，每個測試終端2均設(shè)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(wǎng)絡(luò)5中的各傳感器節(jié)點，各測試終端2的串行通信接口各經(jīng)通信線纜分別接到各串行轉(zhuǎn)以太模塊4的串行通信接口 ；
各串行轉(zhuǎn)以太模塊4的的以太網(wǎng)絡(luò)接口各經(jīng)網(wǎng)線分別接到以太網(wǎng)絡(luò)3。本發(fā)明實施例中，所述測試終端為現(xiàn)有技術(shù)，包括射頻接收模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、時鐘模塊和通信模塊；射頻接收模塊負責(zé)接收周圍環(huán)境中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對射頻接收模塊接收的數(shù)據(jù)包進行預(yù)處理，創(chuàng)建適合在以太網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包格式，時鐘模塊負責(zé)提供精準(zhǔn)的時間信息，通信模塊負責(zé)將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)絡(luò)上傳給監(jiān)測主機，并接收及執(zhí)行監(jiān)測主機發(fā)送的命令，測試終端采用了內(nèi)置有射頻模塊的型號為CC2430的微處理芯片作為微控制器，并采用鎳氫電池供電。如圖2所示，本發(fā)明實施例中，所述測試終端中的數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊構(gòu)建的數(shù)據(jù)包格式包括2字節(jié)的幀開始符(如Oxab，Oxcd)，6 1 字節(jié)的負載信息，5字節(jié)的時間信息，1字節(jié)的信道信息，2字節(jié)的幀結(jié)束符(如Oxff，Oxff )，其中的負載信息的內(nèi)容為射頻接收模塊接收到的數(shù)據(jù)包，時間信息的內(nèi)容為射頻接收模塊接收數(shù)據(jù)包的接收時間點，信道信息的內(nèi)容為射頻接收模塊接收數(shù)據(jù)包的接收信道。本發(fā)明實施例中，所述串行轉(zhuǎn)以太模塊為現(xiàn)有技術(shù)，采用了 C0NEXT0P公司的nechip芯片作為轉(zhuǎn)換控制器，該芯片采用ARM7TDMI內(nèi)核，支持高速串口和10/100M以太網(wǎng)接口。本發(fā)明實施例中，所述監(jiān)測主機為PC機，監(jiān)測主機通過以太網(wǎng)絡(luò)接收各個測試終端上傳的數(shù)據(jù)包，及向測試終端發(fā)送啟動、結(jié)束、信道切換和改變射頻輸出功率等命令，并對接收到的數(shù)據(jù)包進行匯總、融合、存儲，根據(jù)被測網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析融合后數(shù)據(jù)，獲取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息并統(tǒng)計相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)(如網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性，傳輸路徑，網(wǎng)絡(luò)流量，延遲，丟包率等)；
本發(fā)明實施例工作時，由于各個測試終端的啟動時刻不同，因此各測試終端的內(nèi)部時鐘啟動亦不同步，為了得到統(tǒng)一的時間信息，監(jiān)測主機在系統(tǒng)啟動后查找各個測試終端上傳的重復(fù)數(shù)據(jù)包，并根據(jù)數(shù)據(jù)包中的時間信息計算各個測試終端間的時鐘差，再根據(jù)計算出的時鐘差統(tǒng)一各測試終端的數(shù)據(jù)包中的時間信息，使各測試終端相對同步。監(jiān)測主機為每個測試終端創(chuàng)建一張數(shù)據(jù)表，用于存儲各測試終端收到的數(shù)據(jù)包，并創(chuàng)建一個新表用于存儲融合后的數(shù)據(jù)包，在完成各測試終端的同步后，各數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)包擁有統(tǒng)一的時間信息，監(jiān)測主機依次遍歷各個數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)時鐘信息排序、保存、并刪除重復(fù)的數(shù)據(jù)包，從而獲得被測網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)娜繑?shù)據(jù)包。監(jiān)測主機對接收到的數(shù)據(jù)包進行解析，解析出數(shù)據(jù)包的MAC層信息、網(wǎng)絡(luò)層信息、應(yīng)用層信息，并根據(jù)MAC層序號計算出網(wǎng)絡(luò)的丟包率，根據(jù)數(shù)據(jù)包中的時間信息計算數(shù)據(jù)包的延遲，根據(jù)數(shù)據(jù)包的源地址、目的地址和網(wǎng)絡(luò)層序號解析出數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的保存采用逆鄰接表方式，逆鄰接表中表頭節(jié)點代表測試終端的編號，表頭節(jié)點的鏈表中記錄了所有以此表頭節(jié)點為目的地址的數(shù)據(jù)包的源地址，所有測試終端的統(tǒng)計數(shù)據(jù)均存儲在逆鄰接表的表頭節(jié)點中。監(jiān)測主機以多種顯示方式將統(tǒng)計數(shù)據(jù)提供給用戶，對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)采用圖形顯示，并提供網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(wǎng)絡(luò)流量以曲線方式顯示。
權(quán)利要求
1. 一種非干擾式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，包括監(jiān)測主機、以太網(wǎng)絡(luò)，及至少一個測試終端，其特征在于還包括至少一個串行轉(zhuǎn)以太模塊，所述串行轉(zhuǎn)以太模塊設(shè)有一串行通信接口、一以太網(wǎng)絡(luò)接口 ；所述監(jiān)測主機經(jīng)網(wǎng)線連接以太網(wǎng)絡(luò)；所述各測試終端分散布設(shè)在被測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個測試終端均設(shè)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(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點，各測試終端的串行通信接口各經(jīng)通信線纜分別接到各串行轉(zhuǎn)以太模塊的串行通信接口；各串行轉(zhuǎn)以太模塊的的以太網(wǎng)絡(luò)接口各經(jīng)網(wǎng)線分別接到以太網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
一種非干擾式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，涉及網(wǎng)絡(luò)測試技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是測試無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)問題。該系統(tǒng)包括監(jiān)測主機、以太網(wǎng)絡(luò)，及至少一個測試終端，至少一個串行轉(zhuǎn)以太模塊，所述串行轉(zhuǎn)以太模塊設(shè)有一串行通信接口、一以太網(wǎng)絡(luò)接口；所述監(jiān)測主機經(jīng)網(wǎng)線連接以太網(wǎng)絡(luò)；所述各測試終端分散布設(shè)在被測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個測試終端均設(shè)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(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點，各測試終端的串行通信接口各經(jīng)通信線纜分別接到各串行轉(zhuǎn)以太模塊的串行通信接口；各串行轉(zhuǎn)以太模塊的的以太網(wǎng)絡(luò)接口各經(jīng)網(wǎng)線分別接到以太網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明提供的系統(tǒng)，對被測網(wǎng)絡(luò)的通信過程無干擾。
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(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者樂燕芬, 鞏艷慶, 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(xué)