專利名稱：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)偵聽系統(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)，特別是涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)偵聽系統(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(diǎn)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(diǎn)具有一定的感知、通信、計(jì)算能力，能夠?qū)崿F(xiàn)各種數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)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(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(tái)，俄亥俄州大學(xué)開發(fā)的Kansei平臺(tái)、Crossbow公司開發(fā)的Motefforks平臺(tái)。MoteLab平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)形式單一，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，擴(kuò)展性不強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)除了通過射頻模塊進(jìn)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(huì)增加了傳感器節(jié)點(diǎn)CPU的負(fù)擔(dān)。Kansei平臺(tái)通過便攜網(wǎng)絡(luò)在真實(shí)環(huán)境中采集數(shù)據(jù)，采用實(shí)際節(jié)點(diǎn)與理論模型相結(jié)合的混合模擬方法，擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，增強(qiáng)了測試效果，但混合模擬的可信度有待進(jìn)一步驗(yàn)證，而且單個(gè)偵聽節(jié)點(diǎn)無法全面監(jiān)測整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。Motefforks平臺(tái)中，節(jié)點(diǎn)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(duì)被測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)會(huì)產(chǎn)生一定程度的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)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)問題是提供一種不會(huì)增加傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)，且對(duì)被測網(wǎng)絡(luò)無干擾，能通過單個(gè)偵聽終端全面監(jiān)測整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)偵聽系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)偵聽系統(tǒng)，包括監(jiān)測主機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，及至少一個(gè)偵聽終端，其特征在于
所述數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹形，由至少一個(gè)USB集線器級(jí)聯(lián)而成，每個(gè)USB集線器均設(shè)有一個(gè)上行端口及多個(gè)下行端口，各USB集線器分別構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)占.
I— /、、、
所述監(jiān)測主機(jī)經(jīng)USB線纜連接數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中的根節(jié)點(diǎn)USB集線器的上行端口 ；所述數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，各子節(jié)點(diǎn)USB集線器的上行端口各經(jīng)一信號(hào)放大傳輸模塊接到其父節(jié)點(diǎn)USB集線器的一個(gè)下行端口 ；
所述各偵聽終端分散布設(shè)在被測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)偵聽終端均設(shè)有射頻接口及USB接口，各偵聽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(diǎn)，各偵聽終端的USB接口各經(jīng)一信號(hào)放大傳輸模塊分別接到數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)USB集線器的下行端Π ；
所述信號(hào)放大傳輸模塊由兩個(gè)信號(hào)放大器組成，每個(gè)信號(hào)放大器均設(shè)有一 USB接口、一以太網(wǎng)絡(luò)接口，同一信號(hào)放大傳輸模塊中的兩個(gè)信號(hào)放大器的以太網(wǎng)絡(luò)接口通過網(wǎng)線互聯(lián)，每個(gè)信號(hào)放大傳輸模塊中的兩個(gè)信號(hào)放大器的USB接口構(gòu)成該信號(hào)放大傳輸模塊的兩個(gè)連接端；
節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)放大傳輸模塊的一個(gè)連接端通過USB線纜連接到子節(jié)點(diǎn)USB集線器的上行端口，另一個(gè)連接端通過USB線纜連接到父節(jié)點(diǎn)USB集線器的下行端口 ；
節(jié)點(diǎn)與偵聽終端之間的信號(hào)放大傳輸模塊的一個(gè)連接端通過USB線纜連接到USB集線器的下行端口，另一個(gè)連接端通過USB線纜連接到偵聽終端的USB接口。本發(fā)明提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)偵聽系統(tǒng)，采用有線方式構(gòu)建偵聽網(wǎng)絡(luò)，偵聽終端通過射頻接口連接被測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)，不會(huì)增加傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)，而且偵聽網(wǎng)絡(luò)與被測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立，不占用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源和通信信道帶寬，對(duì)被測網(wǎng)絡(luò)無干擾，并能通過單個(gè)偵聽終端全面監(jiān)測整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)偵聽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)偵聽系統(tǒng)中的信號(hào)放大傳輸模塊的結(jié)構(gòu)示意
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)偵聽系統(tǒng)中的偵聽終端所構(gòu)建的數(shù)據(jù)包格式示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合

對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)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(hù)范圍。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)偵聽系統(tǒng)，包括監(jiān)測主機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，及至少一個(gè)偵聽終端，其特征在于
所述數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹形，由至少一個(gè)USB集線器級(jí)聯(lián)而成，每個(gè)USB集線器均設(shè)有一個(gè)上行端口及多個(gè)下行端口，各USB集線器分別構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)
所述監(jiān)測主機(jī)經(jīng)USB線纜連接數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中的根節(jié)點(diǎn)USB集線器的上行端口 ；所述數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，各子節(jié)點(diǎn)USB集線器的上行端口各經(jīng)一信號(hào)放大傳輸模塊接到其父節(jié)點(diǎn)USB集線器的一個(gè)下行端口 ；
所述各偵聽終端分散布設(shè)在被測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)偵聽終端均設(shè)有射頻接口及USB接口，各偵聽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(diǎn)，各偵聽終端的USB接口各經(jīng)一信號(hào)放大傳輸模塊分別接到數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)USB集線器的下行端Π ；
如圖2所示，所述信號(hào)放大傳輸模塊由兩個(gè)信號(hào)放大器組成，每個(gè)信號(hào)放大器均設(shè)有一 USB接口、一以太網(wǎng)絡(luò)接口，同一信號(hào)放大傳輸模塊中的兩個(gè)信號(hào)放大器的以太網(wǎng)絡(luò)接口通過網(wǎng)線互聯(lián)，每個(gè)信號(hào)放大傳輸模塊中的兩個(gè)信號(hào)放大器的USB接口構(gòu)成該信號(hào)放大傳輸模塊的兩個(gè)連接端；
節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)放大傳輸模塊的一個(gè)連接端通過USB線纜連接到子節(jié)點(diǎn)USB集線器的上行端口，另一個(gè)連接端通過USB線纜連接到父節(jié)點(diǎn)USB集線器的下行端口 ；
節(jié)點(diǎn)與偵聽終端之間的信號(hào)放大傳輸模塊的一個(gè)連接端通過USB線纜連接到USB集線器的下行端口，另一個(gè)連接端通過USB線纜連接到偵聽終端的USB接口。本發(fā)明實(shí)施例中，所述偵聽終端為現(xiàn)有技術(shù)，包括射頻接收模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、時(shí)鐘模塊和通信模塊；射頻接收模塊負(fù)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(duì)射頻接收模塊接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行預(yù)處理，創(chuàng)建適合在數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包格式，時(shí)鐘模塊負(fù)責(zé)提供精準(zhǔn)的時(shí)間信息，通信模塊負(fù)責(zé)將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)上傳給監(jiān)測主機(jī)，并接收及執(zhí)行監(jiān)測主機(jī)發(fā)送的命令，偵聽終端設(shè)有USB接口，采用了內(nèi)置有射頻模塊的型號(hào)為CC2531的微處理芯片作為微控制器，并采用鎳氫電池供電。如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例中，所述偵聽終端中的數(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), 6 128字節(jié)的負(fù)載信息，5字節(jié)的時(shí)間信息，1字節(jié)的信道信息，2字節(jié)的幀結(jié)束符(如0xff，0xff)，其中的負(fù)載信息的內(nèi)容為射頻接收模塊接收到的數(shù)據(jù)包，時(shí)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(shí)間點(diǎn)，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(shí)施例中，所述USB集線器為現(xiàn)有技術(shù)，采用了型號(hào)為FE2. 1的USB HUB芯片，設(shè)有1個(gè)上行端口和7個(gè)下行端口，支持480MHZ傳輸模式。本發(fā)明實(shí)施例中，所述信號(hào)放大傳輸模塊中的信號(hào)放大器為現(xiàn)有技術(shù)，采用了型號(hào)為UIC2001的USB信號(hào)放大芯片，信號(hào)放大器的以太網(wǎng)絡(luò)接口為RJ45端口，信號(hào)放大傳輸模塊中一端的信號(hào)放大器從USB接口讀入數(shù)據(jù)，并將信號(hào)放大后從其以太網(wǎng)絡(luò)接口將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線發(fā)送給本模塊另一端的信號(hào)放大器，另一端的信號(hào)放大器從其以太網(wǎng)絡(luò)接口接收數(shù)據(jù)后從其USB接口輸出，信號(hào)放大傳輸模塊克服了 USB信號(hào)最長傳輸距離為5米的限制，能夠使得通信距離達(dá)到約50米。本發(fā)明實(shí)施例中，所述監(jiān)測主機(jī)為PC機(jī)，監(jiān)測主機(jī)通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)接收各個(gè)偵聽終端上傳的數(shù)據(jù)包，及向偵聽終端發(fā)送啟動(dòng)、結(jié)束、信道切換和改變射頻輸出功率等命令，并對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行匯總、融合、存儲(chǔ)，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(jì)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)(如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(shí)施例工作時(shí)，由于各個(gè)偵聽終端的啟動(dòng)時(shí)刻不同，因此各偵聽終端的內(nèi)部時(shí)鐘啟動(dòng)亦不同步，為了得到統(tǒng)一的時(shí)間信息，監(jiān)測主機(jī)在系統(tǒng)啟動(dòng)后查找各個(gè)偵聽終端上傳的重復(fù)數(shù)據(jù)包，并根據(jù)數(shù)據(jù)包中的時(shí)間信息計(jì)算各個(gè)偵聽終端間的時(shí)鐘差，再根據(jù)計(jì)算出的時(shí)鐘差統(tǒng)一各偵聽終端的數(shù)據(jù)包中的時(shí)間信息，使各偵聽終端相對(duì)同步。監(jiān)測主機(jī)為每個(gè)偵聽終端創(chuàng)建一張數(shù)據(jù)表，用于存儲(chǔ)各偵聽終端收到的數(shù)據(jù)包，并創(chuàng)建一個(gè)新表用于存儲(chǔ)融合后的數(shù)據(jù)包，在完成各偵聽終端的同步后，各數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)包擁有統(tǒng)一的時(shí)間信息，監(jiān)測主機(jī)依次遍歷各個(gè)數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)時(shí)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(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)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(hào)計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)的丟包率，根據(jù)數(shù)據(jù)包中的時(shí)間信息計(jì)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(hào)解析出數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的保存采用逆鄰接表方式，逆鄰接表中表頭節(jié)點(diǎn)代表偵聽終端的編號(hào)，表頭節(jié)點(diǎn)的鏈表中記錄了所有以此表頭節(jié)點(diǎn)為目的地址的數(shù)據(jù)包的源地址，所有偵聽終端的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在逆鄰接表的表頭節(jié)點(diǎn)中。 監(jiān)測主機(jī)以多種顯示方式將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)提供給用戶，對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用圖形顯示，并提供網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性曲線，各個(gè)偵聽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. 一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)偵聽系統(tǒng)，包括監(jiān)測主機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，及至少一個(gè)偵聽終端，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹形，由至少一個(gè)USB集線器級(jí)聯(lián)而成，每個(gè)USB集線器均設(shè)有一個(gè)上行端口及多個(gè)下行端口，各USB集線器分別構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)占.I— /、、、 所述監(jiān)測主機(jī)經(jīng)USB線纜連接數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中的根節(jié)點(diǎn)USB集線器的上行端口 ；所述數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，各子節(jié)點(diǎn)USB集線器的上行端口各經(jīng)一信號(hào)放大傳輸模塊接到其父節(jié)點(diǎn)USB集線器的一個(gè)下行端口 ；所述各偵聽終端分散布設(shè)在被測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)偵聽終端均設(shè)有射頻接口及USB接口，各偵聽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(diǎn)，各偵聽終端的USB接口各經(jīng)一信號(hào)放大傳輸模塊分別接到數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)USB集線器的下行端Π ；所述信號(hào)放大傳輸模塊由兩個(gè)信號(hào)放大器組成，每個(gè)信號(hào)放大器均設(shè)有一 USB接口、一以太網(wǎng)絡(luò)接口，同一信號(hào)放大傳輸模塊中的兩個(gè)信號(hào)放大器的以太網(wǎng)絡(luò)接口通過網(wǎng)線互聯(lián)，每個(gè)信號(hào)放大傳輸模塊中的兩個(gè)信號(hào)放大器的USB接口構(gòu)成該信號(hào)放大傳輸模塊的兩個(gè)連接端；節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)放大傳輸模塊的一個(gè)連接端通過USB線纜連接到子節(jié)點(diǎn)USB集線器的上行端口，另一個(gè)連接端通過USB線纜連接到父節(jié)點(diǎn)USB集線器的下行端口 ；節(jié)點(diǎn)與偵聽終端之間的信號(hào)放大傳輸模塊的一個(gè)連接端通過USB線纜連接到USB集線器的下行端口，另一個(gè)連接端通過USB線纜連接到偵聽終端的USB接口。
全文摘要
一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)偵聽系統(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(jī)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，及至少一個(gè)偵聽終端；所述數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹形，由至少一個(gè)USB集線器級(jí)聯(lián)而成，各USB集線器分別構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)；所述監(jiān)測主機(jī)連接根節(jié)點(diǎn)USB集線器的上行端口；各子節(jié)點(diǎn)USB集線器各經(jīng)一信號(hào)放大傳輸模塊接到其父節(jié)點(diǎn)USB集線器；各偵聽終端分散布設(shè)在被測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，各偵聽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(diǎn)，各偵聽終端的USB接口各經(jīng)一信號(hào)放大傳輸模塊分別接到各節(jié)點(diǎn)USB集線器的下行端口。本發(fā)明提供的系統(tǒng)，對(duì)被測網(wǎng)絡(luò)無干擾。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102572873SQ20111039701
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)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, 張磊, 張營凱, 施偉斌, 李瑞祥, 王延政, 蘇勝君, 袁明輝 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)