非干扰式无线传感器网络测试系统的制作方法
专利名称：非干扰式无线传感器网络测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及网络测试技术，特别是涉及一种非干扰式无线传感器网络测试系统的技术。
背景技术：
无线传感器网络(WSN: Wireless Sensor Network)是由大量微型传感器节点组成，以无线方式通信的自组织网络。这些微型传感器节点具有一定的感知、通信、计算能力， 能够实现各种数据采集和实时控制。为了开展无线传感器网络的研究和开发工作，需要对无线传感器网络进行测试。 现有用于无线传感器网络测试的系统有哈佛大学开发的MoteLab平台，俄亥俄州大学开发的Kansei平台、Crossbow公司开发的MoteWorks平台。MoteLab平台的节点形式单一，其网络规模较小，扩展性不强，网络中的传感器节点采集的数据除了通过射频模块进行无线传输外，还需要通过串口将数据传送至以太网， 这会增加了传感器节点CPU的负担。Kansei平台通过便携网络在真实环境中采集数据，采用实际节点与理论模型相结合的混合模拟方法，扩展了网络的规模，增强了测试效果，但混合模拟的可信度有待进一步验证，而且单个侦听节点无法全面监测整个网络。Motefforks平台中，节点采集的数据和测试数据都通过无线方式传输，占用了信道的带宽，对被测的无线传感器网络的通信过程会产生一定程度的干扰。
实用新型内容针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种对被测网络无干扰，能通过单个侦听终端全面监测整个无线传感器网络的非干扰式无线传感器网络测试系统。为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种非干扰式无线传感器网络测试系统，包括监测主机、以太网络，及至少一个测试终端，其特征在于还包括至少一个串行转以太模块，所述串行转以太模块设有一串行通信接口、一以太网络接口；所述监测主机经网线连接以太网络；所述各测试终端分散布设在被测无线传感器网络中，每个测试终端均设有射频接口及串行通信接口，各测试终端的射频接口分别连接无线传感器网络中的各传感器节点， 各测试终端的串行通信接口各经通信线缆分别接到各串行转以太模块的串行通信接口；各串行转以太模块的以太网络接口各经网线分别接到以太网络。本实用新型提供的非干扰式无线传感器网络测试系统，采用有线方式构建测试网络，而且测试网络与被测无线传感器网络相互独立，不占用无线传感器网络资源和通信信道带宽，对被测网络的通信过程无干扰，并能通过单个测试终端全面监测整个无线传感器网络。
图I是本实用新型实施例的非干扰式无线传感器网络测试系统的结构示意图；图2是本实用新型实施例的非干扰式无线传感器网络测试系统中的测试终端所构建的数据包格式示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。如图I所示，本实用新型实施例所提供的一种非干扰式无线传感器网络测试系统，包括监测主机I、以太网络3，及至少一个测试终端2，其特征在于还包括至少一个串行转以太模块4，所述串行转以太模块4设有一串行通信接口、一以太网络接口；所述监测主机I经网线连接以太网络3 ；所述各测试终端2分散布设在被测无线传感器网络5中，每个测试终端2均设有射频接口及串行通信接口，各测试终端2的射频接口分别连接无线传感器网络5中的各传感器节点，各测试终端2的串行通信接口各经通信线缆分别接到各串行转以太模块4的串行通信接口；各串行转以太模块4的以太网络接口各经网线分别接到以太网络3。本实用新型实施例中，所述测试终端为现有技术，包括射频接收模块、数据预处理模块、时钟模块和通信模块；射频接收模块负责接收周围环境中传输的数据包，数据预处理模块对射频接收模块接收的数据包进行预处理，创建适合在以太网络中传输的数据包格式，时钟模块负责提供精准的时间信息，通信模块负责将预处理后的数据通过以太网络上传给监测主机，并接收及执行监测主机发送的命令，测试终端采用了内置有射频模块的型号为CC2430的微处理芯片作为微控制器,并米用镍氢电池供电。如图2所示，本实用新型实施例中，所述测试终端中的数据预处理模块构建的数据包格式包括2字节的帧开始符(如0xab，0xcd)，6 128字节的负载信息，5字节的时间信息，I字节的信道信息，2字节的帧结束符(如Oxff，Oxff)，其中的负载信息的内容为射频接收模块接收到的数据包，时间信息的内容为射频接收模块接收数据包的接收时间点，信道信息的内容为射频接收模块接收数据包的接收信道。本实用新型实施例中，所述串行转以太模块为现有技术，采用了 C0NEXT0P公司的 nechip芯片作为转换控制器，该芯片采用ARM7TDMI内核，支持高速串口和10/100M以太网接口。本实用新型实施例中，所述监测主机为PC机，监测主机通过以太网络接收各个测试终端上传的数据包，及向测试终端发送启动、结束、信道切换和改变射频输出功率等命令，并对接收到的数据包进行汇总、融合、存储，根据被测网络的网络协议分析融合后数据， 获取网络状态信息并统计相应的网络性能指标(如网络拓扑结构及其稳定性，传输路径，网络流量，延迟，丢包率等);本实用新型实施例工作时，由于各个测试终端的启动时刻不同，因此各测试终端的内部时钟启动亦不同步，为了得到统一的时间信息，监测主机在系统启动后查找各个测试终端上传的重复数据包，并根据数据包中的时间信息计算各个测试终端间的时钟差，再根据计算出的时钟差统一各测试终端的数据包中的时间信息，使各测试终端相对同步。监测主机为每个测试终端创建一张数据表，用于存储各测试终端收到的数据包， 并创建一个新表用于存储融合后的数据包，在完成各测试终端的同步后，各数据表的数据包拥有统一的时间信息，监测主机依次遍历各个数据表中的数据包，并根据时钟信息排序、 保存、并删除重复的数据包，从而获得被测网络中传输的全部数据包。监测主机对接收到的数据包进行解析，解析出数据包的MAC层信息、网络层信息、 应用层信息，并根据MAC层序号计算出网络的丢包率，根据数据包中的时间信息计算数据包的延迟，根据数据包的源地址、目的地址和网络层序号解析出数据包的传输路径，对网络拓扑结构的保存采用逆邻接表方式，逆邻接表中表头节点代表测试终端的编号，表头节点的链表中记录了所有以此表头节点为目的地址的数据包的源地址，所有测试终端的统计数据均存储在逆邻接表的表头节点中。监测主机以多种显示方式将统计数据提供给用户，对网络拓扑结构采用图形显示，并提供网络拓扑结构的稳定性曲线，各个测试终端的通信量组成以柱状图的形式显示， 网络流量以曲线方式显示。
权利要求1. 一种非干扰式无线传感器网络测试系统，包括监测主机、以太网络，及至少一个测试终端，其特征在于还包括至少一个串行转以太模块，所述串行转以太模块设有一串行通信接口、一以太网络接口 ；所述监测主机经网线连接以太网络；所述各测试终端分散布设在被测无线传感器网络中，每个测试终端均设有射频接口及串行通信接口，各测试终端的射频接口分别连接无线传感器网络中的各传感器节点，各测试终端的串行通信接口各经通信线缆分别接到各串行转以太模块的串行通信接口；各串行转以太模块的以太网络接口各经网线分别接到以太网络。
专利摘要一种非干扰式无线传感器网络测试系统，涉及网络测试技术领域，所解决的是测试无线传感器网络的技术问题。该系统包括监测主机、以太网络，及至少一个测试终端，至少一个串行转以太模块，所述串行转以太模块设有一串行通信接口、一以太网络接口；所述监测主机经网线连接以太网络；所述各测试终端分散布设在被测无线传感器网络中，每个测试终端均设有射频接口及串行通信接口，各测试终端的射频接口分别连接无线传感器网络中的各传感器节点，各测试终端的串行通信接口各经通信线缆分别接到各串行转以太模块的串行通信接口；各串行转以太模块的以太网络接口各经网线分别接到以太网络。本实用新型提供的系统，对被测网络的通信过程无干扰。
文档编号H04W84/18GK202353567SQ20112049777
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者乐燕芬, 巩艳庆, 张磊, 施伟斌, 李瑞祥, 王贇, 苏胜君, 袁明辉 申请人:上海理工大学
技术领域：
本实用新型涉及网络测试技术，特别是涉及一种非干扰式无线传感器网络测试系统的技术。
背景技术：
无线传感器网络(WSN: Wireless Sensor Network)是由大量微型传感器节点组成，以无线方式通信的自组织网络。这些微型传感器节点具有一定的感知、通信、计算能力， 能够实现各种数据采集和实时控制。为了开展无线传感器网络的研究和开发工作，需要对无线传感器网络进行测试。 现有用于无线传感器网络测试的系统有哈佛大学开发的MoteLab平台，俄亥俄州大学开发的Kansei平台、Crossbow公司开发的MoteWorks平台。MoteLab平台的节点形式单一，其网络规模较小，扩展性不强，网络中的传感器节点采集的数据除了通过射频模块进行无线传输外，还需要通过串口将数据传送至以太网， 这会增加了传感器节点CPU的负担。Kansei平台通过便携网络在真实环境中采集数据，采用实际节点与理论模型相结合的混合模拟方法，扩展了网络的规模，增强了测试效果，但混合模拟的可信度有待进一步验证，而且单个侦听节点无法全面监测整个网络。Motefforks平台中，节点采集的数据和测试数据都通过无线方式传输，占用了信道的带宽，对被测的无线传感器网络的通信过程会产生一定程度的干扰。
实用新型内容针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种对被测网络无干扰，能通过单个侦听终端全面监测整个无线传感器网络的非干扰式无线传感器网络测试系统。为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种非干扰式无线传感器网络测试系统，包括监测主机、以太网络，及至少一个测试终端，其特征在于还包括至少一个串行转以太模块，所述串行转以太模块设有一串行通信接口、一以太网络接口；所述监测主机经网线连接以太网络；所述各测试终端分散布设在被测无线传感器网络中，每个测试终端均设有射频接口及串行通信接口，各测试终端的射频接口分别连接无线传感器网络中的各传感器节点， 各测试终端的串行通信接口各经通信线缆分别接到各串行转以太模块的串行通信接口；各串行转以太模块的以太网络接口各经网线分别接到以太网络。本实用新型提供的非干扰式无线传感器网络测试系统，采用有线方式构建测试网络，而且测试网络与被测无线传感器网络相互独立，不占用无线传感器网络资源和通信信道带宽，对被测网络的通信过程无干扰，并能通过单个测试终端全面监测整个无线传感器网络。
图I是本实用新型实施例的非干扰式无线传感器网络测试系统的结构示意图；图2是本实用新型实施例的非干扰式无线传感器网络测试系统中的测试终端所构建的数据包格式示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。如图I所示，本实用新型实施例所提供的一种非干扰式无线传感器网络测试系统，包括监测主机I、以太网络3，及至少一个测试终端2，其特征在于还包括至少一个串行转以太模块4，所述串行转以太模块4设有一串行通信接口、一以太网络接口；所述监测主机I经网线连接以太网络3 ；所述各测试终端2分散布设在被测无线传感器网络5中，每个测试终端2均设有射频接口及串行通信接口，各测试终端2的射频接口分别连接无线传感器网络5中的各传感器节点，各测试终端2的串行通信接口各经通信线缆分别接到各串行转以太模块4的串行通信接口；各串行转以太模块4的以太网络接口各经网线分别接到以太网络3。本实用新型实施例中，所述测试终端为现有技术，包括射频接收模块、数据预处理模块、时钟模块和通信模块；射频接收模块负责接收周围环境中传输的数据包，数据预处理模块对射频接收模块接收的数据包进行预处理，创建适合在以太网络中传输的数据包格式，时钟模块负责提供精准的时间信息，通信模块负责将预处理后的数据通过以太网络上传给监测主机，并接收及执行监测主机发送的命令，测试终端采用了内置有射频模块的型号为CC2430的微处理芯片作为微控制器,并米用镍氢电池供电。如图2所示，本实用新型实施例中，所述测试终端中的数据预处理模块构建的数据包格式包括2字节的帧开始符(如0xab，0xcd)，6 128字节的负载信息，5字节的时间信息，I字节的信道信息，2字节的帧结束符(如Oxff，Oxff)，其中的负载信息的内容为射频接收模块接收到的数据包，时间信息的内容为射频接收模块接收数据包的接收时间点，信道信息的内容为射频接收模块接收数据包的接收信道。本实用新型实施例中，所述串行转以太模块为现有技术，采用了 C0NEXT0P公司的 nechip芯片作为转换控制器，该芯片采用ARM7TDMI内核，支持高速串口和10/100M以太网接口。本实用新型实施例中，所述监测主机为PC机，监测主机通过以太网络接收各个测试终端上传的数据包，及向测试终端发送启动、结束、信道切换和改变射频输出功率等命令，并对接收到的数据包进行汇总、融合、存储，根据被测网络的网络协议分析融合后数据， 获取网络状态信息并统计相应的网络性能指标(如网络拓扑结构及其稳定性，传输路径，网络流量，延迟，丢包率等);本实用新型实施例工作时，由于各个测试终端的启动时刻不同，因此各测试终端的内部时钟启动亦不同步，为了得到统一的时间信息，监测主机在系统启动后查找各个测试终端上传的重复数据包，并根据数据包中的时间信息计算各个测试终端间的时钟差，再根据计算出的时钟差统一各测试终端的数据包中的时间信息，使各测试终端相对同步。监测主机为每个测试终端创建一张数据表，用于存储各测试终端收到的数据包， 并创建一个新表用于存储融合后的数据包，在完成各测试终端的同步后，各数据表的数据包拥有统一的时间信息，监测主机依次遍历各个数据表中的数据包，并根据时钟信息排序、 保存、并删除重复的数据包，从而获得被测网络中传输的全部数据包。监测主机对接收到的数据包进行解析，解析出数据包的MAC层信息、网络层信息、 应用层信息，并根据MAC层序号计算出网络的丢包率，根据数据包中的时间信息计算数据包的延迟，根据数据包的源地址、目的地址和网络层序号解析出数据包的传输路径，对网络拓扑结构的保存采用逆邻接表方式，逆邻接表中表头节点代表测试终端的编号，表头节点的链表中记录了所有以此表头节点为目的地址的数据包的源地址，所有测试终端的统计数据均存储在逆邻接表的表头节点中。监测主机以多种显示方式将统计数据提供给用户，对网络拓扑结构采用图形显示，并提供网络拓扑结构的稳定性曲线，各个测试终端的通信量组成以柱状图的形式显示， 网络流量以曲线方式显示。
权利要求1. 一种非干扰式无线传感器网络测试系统，包括监测主机、以太网络，及至少一个测试终端，其特征在于还包括至少一个串行转以太模块，所述串行转以太模块设有一串行通信接口、一以太网络接口 ；所述监测主机经网线连接以太网络；所述各测试终端分散布设在被测无线传感器网络中，每个测试终端均设有射频接口及串行通信接口，各测试终端的射频接口分别连接无线传感器网络中的各传感器节点，各测试终端的串行通信接口各经通信线缆分别接到各串行转以太模块的串行通信接口；各串行转以太模块的以太网络接口各经网线分别接到以太网络。
专利摘要一种非干扰式无线传感器网络测试系统，涉及网络测试技术领域，所解决的是测试无线传感器网络的技术问题。该系统包括监测主机、以太网络，及至少一个测试终端，至少一个串行转以太模块，所述串行转以太模块设有一串行通信接口、一以太网络接口；所述监测主机经网线连接以太网络；所述各测试终端分散布设在被测无线传感器网络中，每个测试终端均设有射频接口及串行通信接口，各测试终端的射频接口分别连接无线传感器网络中的各传感器节点，各测试终端的串行通信接口各经通信线缆分别接到各串行转以太模块的串行通信接口；各串行转以太模块的以太网络接口各经网线分别接到以太网络。本实用新型提供的系统，对被测网络的通信过程无干扰。
文档编号H04W84/18GK202353567SQ20112049777
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者乐燕芬, 巩艳庆, 张磊, 施伟斌, 李瑞祥, 王贇, 苏胜君, 袁明辉 申请人:上海理工大学
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