一種異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的檢測系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)測試領(lǐng)域，尤其涉及一種對異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)進行測試、統(tǒng)計、分析的異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的檢測系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)的定義為:通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。隨著信息技術(shù)、人工智能以及控制技術(shù)等的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息的有效采集，可靠傳輸，智能決策和控制。
[0003]對物聯(lián)網(wǎng)進行測試，對了解網(wǎng)絡(luò)運行規(guī)律，判斷網(wǎng)絡(luò)故障或瓶頸，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計規(guī)劃有重要的指導(dǎo)意義。目前，針對物聯(lián)網(wǎng)(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))的測試技術(shù)有多種實現(xiàn)手段，其中典型的方案有Crossbow公司的MoteWorks方案、哈佛大學(xué)的MoteLab方案、美國加州大學(xué)的SCALE方案以及中科院軟件所的傳感網(wǎng)測試系統(tǒng)。
[0004]如圖1所示，Motefforks方案是基于傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的通信鏈路進行測試數(shù)據(jù)的收集，即正常應(yīng)用數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)均通過節(jié)點微處理器發(fā)送相應(yīng)的命令到節(jié)點的射頻模塊，然后在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)鏈路上傳輸，用戶能夠遠程監(jiān)視傳感器網(wǎng)絡(luò)的運行情況。由于測試數(shù)據(jù)占用了傳感器網(wǎng)絡(luò)鏈路和節(jié)點處理器資源，必然會對傳感網(wǎng)的自身通信有一定的影響，屬于有打擾式測試。
[0005]請參考圖2，在哈佛大學(xué)開發(fā)的MoteLab方案中，每個傳感器節(jié)點都被連接在信號采集模塊上，通過串口與中心服務(wù)器相連，并連接以太網(wǎng)。這樣使得節(jié)點的數(shù)據(jù)可以通過無線通信裝置和串口及以太網(wǎng)多種渠道進行傳輸，從而實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的測試。該方案不占用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信資源，但由于測試數(shù)據(jù)通過節(jié)點模塊的串口輸出，占用了一定的資源，屬于有打擾式測試。
[0006]請參考圖3，在美國加州大學(xué)提出的SCALE方案中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點通過串口與計算機相連，使得節(jié)點的數(shù)據(jù)分組一方面可以由無線通信裝置進行收發(fā)，一方面可以由串口傳輸給計算機，從而通過比較兩個結(jié)果對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的情況進行分析并研究其概率統(tǒng)計規(guī)律。但該方法同上述兩個方法的缺點一樣，對鏈路上其它數(shù)據(jù)的干擾較大，且占用系統(tǒng)的資源，仍屬于有打擾式測試。
[0007]如圖4所示，在中科院軟件所的方案(申請?zhí)朇N101489249)中，在每個節(jié)點上增加了用來測試的硬件電路，并且對軟件進行了修改，來進行系統(tǒng)測試。該方案雖然不會影響節(jié)點的正常工作，但是增加了節(jié)點的軟件和硬件復(fù)雜度，更重要的是，該方案只能用于經(jīng)過改造的節(jié)點進行測試，無法用于其他網(wǎng)絡(luò)的測試，其應(yīng)用場景受限制。
[0008]因此，亟需一種解決方案，不僅能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中物聯(lián)網(wǎng)測試方案進行檢測時，對節(jié)點正常工作進行打擾、應(yīng)用場景受限制等問題，而且還能夠?qū)Ξ悩?gòu)物聯(lián)網(wǎng)進行檢測，便于了解網(wǎng)絡(luò)運行規(guī)律、判斷網(wǎng)絡(luò)故障或瓶頸以及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計規(guī)劃等信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是需要提供一種異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在對異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)進行檢測時，不會對物聯(lián)網(wǎng)的正常工作進行打擾，且應(yīng)用場景更具有普適性。另外，還涉及一種異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的檢測方法。
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的檢測系統(tǒng)，包括:網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其與各個異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點無線連接，其用于通過無線方式接收來自各個異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點的數(shù)據(jù)包，并將接收到的不同通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一協(xié)議的數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，其中，所述各個異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點采用廣播形式發(fā)送數(shù)據(jù)包；服務(wù)器，其與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接，用于對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)包進行檢測和分析。
[0011]在一個實施例中，所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備為一嵌入式設(shè)備，包括:無線通信模塊，其用于通過無線方式接收來自各個異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點的數(shù)據(jù)包；中央處理器，其與所述無線通信模塊連接，用于將接收到的不同通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包；以太網(wǎng)接口，其與所述中央處理器連接，用于將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)包通過以太網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去；存儲器，其與所述中央處理器連接，用于存儲所述轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)包。
[0012]在一個實施例中，所述無線通信模塊和所述服務(wù)器均支持無線以太網(wǎng)802.lla/b/g/n、ZigBee/802.15.4、WLAN、TinyOS Active Message無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和藍牙協(xié)議。
[0013]在一個實施例中，所述服務(wù)器進一步用于:將接收到的數(shù)據(jù)包寫入用戶空間的共享內(nèi)存；對數(shù)據(jù)包進行數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層協(xié)議頭信息的解析，并將原始數(shù)據(jù)的概要和詳細信息保存為文件；對所述文件和數(shù)據(jù)包中的流量數(shù)據(jù)進行解析，該流量信息包括源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口和通信協(xié)議類型。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的檢測方法，包括:網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過無線方式接收來自各個異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點的數(shù)據(jù)包，并將接收到的不同通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一協(xié)議的數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，其中，所述各個異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點采用廣播形式發(fā)送數(shù)據(jù)包；與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接服務(wù)器對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)包進行檢測和分析。
[0015]在一個實施例中，所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備進一步將接收到的不同通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)包通過以太網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。
[0016]在一個實施例中，所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備和所述服務(wù)器均支持無線以太網(wǎng)802.lla/b/g/n、ZigBee/802.15.4、WLAN、TinyOS Active Message無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和藍牙協(xié)議。
[0017]在一個實施例中，所述服務(wù)器進一步用于將接收到的數(shù)據(jù)包寫入用戶空間的共享內(nèi)存，對數(shù)據(jù)包進行數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層協(xié)議頭信息的解析，并將原始數(shù)據(jù)的概要和詳細信息保存為文件，然后，對所述文件和數(shù)據(jù)包中的流量數(shù)據(jù)進行解析，該流量信息包括源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口和通信協(xié)議類型。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點:
[0019]本發(fā)明在物理上具有多種網(wǎng)絡(luò)接口，支持常見的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括無線以太網(wǎng)(802.lla/b/g/n)、藍牙、ZigBee/802.15.4 以及 TinyOS Active Message 等通信協(xié)議。對于無線通信，其信號是采用廣播的形式，在通信覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有支持該通信協(xié)議的設(shè)備均可以接收到廣播信號。本發(fā)明中的網(wǎng)關(guān)，工作于混雜模式下，在該模式下，網(wǎng)關(guān)可以接收所有其他采用相同通信協(xié)議的節(jié)點所發(fā)送的數(shù)據(jù)包。網(wǎng)關(guān)接收到無線通信后，通過把各種通信協(xié)議轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)協(xié)議，實現(xiàn)異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)多種無線通信協(xié)議到有線以太網(wǎng)通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明無需對物聯(lián)網(wǎng)軟件和硬件進行任何改動，采用對物聯(lián)網(wǎng)本身的無打擾的測試方式，測試結(jié)果更精確，而且該系統(tǒng)支持多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用場景更有普適性。
[0020]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0021]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0022]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的MoteWorks方案的檢測結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的MoteLab方案的檢測結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的SCALE方案的檢測結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是現(xiàn)有技術(shù)中的傳感網(wǎng)測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是圖5所示的異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)檢測系統(tǒng)中網(wǎng)關(guān)設(shè)備510的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7是根據(jù)本發(fā)明一實施例的異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)檢測方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細說明。
[0030]請參閱圖5，圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)檢測系統(tǒng)包括:網(wǎng)關(guān)設(shè)備510和服務(wù)器520。其中，各個異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點采用廣播形式發(fā)送數(shù)據(jù)包。
[0031]該網(wǎng)關(guān)設(shè)備510，其配置以偵聽并接收來自各個異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點的數(shù)據(jù)包，并將接收到的各種不同通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。該網(wǎng)關(guān)設(shè)備510與各個異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點通過無線通信模塊進行無線連接。服務(wù)器520，其配置以對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)包進行檢測，服務(wù)器520與網(wǎng)關(guān)設(shè)備510連接。
[0032]需要說明的是，在本發(fā)明中，當(dāng)進行物聯(lián)網(wǎng)測試時，無線通信模塊工作于混雜模式下，可以接收到