[发明专利]一种异构无线传感器网络通信协议测试平台及其测试方法

说明书

技术领域

本发明属于无线网络通信协议测试技术领域，更具体地说，涉及一种异构无线传感器网络通信协议测试平台及其测试方法。

背景技术

与传统的互联网络相比，无线传感器网络具有部署范围广、结构种类多、实际环境复杂等特性，在进行实际系统的部署之前，必须经过实际网络的运行测试才能够充分证实网络运行的可行性、有效性以及可靠性。

目前较多的研究采用建模分析和计算模拟的方法进行测试和验证，但构建数学模型的计算复杂度较大，仿真模拟工具又无法真实体现无线通信的不稳定性，验证的效果与实际有较大的差距。而通过传感器节点建立网络测试平台，可以在实际应用过程中验证测试网络的协议和算法，不仅比较全面地包含了影响网络状态的各个因素，而且也避免了因模型简化导致的理论误差。

当前传感器网络测试平台的研究中，为进行网络的实验测试，已经出现了多种传感器网络测试平台，其中典型的测试平台如Harvard的Motelab和中国科学院计算技术研究所的SNAMP等，这些测试平台均有各自不同的特点，可满足不同需求的传感器网络测试。

传统的测试平台主要是基于同构节点的。随着物联网技术的发展，无线传感器网络已经呈现出一种异构的网络，在网络中会存在多种通信协议传输方式。在上述所提到的测试平台中，并不能够完全满足异构无线传感器网络通信协议的测试需求，主要存在以下问题：(1)设备节点性能接近，不能有效地满足不同应用环境的需求；(2)网络通信协议单一，调试接口资源受限，对于复杂的异构网络支持力度不足。因而，对于传感器网络测试平台内节点也要求其支持异构的、复杂的网络传输的功能，满足对传感器网络进行综合测试的要求。

发明内容

针对以上问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种多速率、多协议的异构无线传感器网络综合测试平台及其测试方法，用于通信协议测试和网络性能分析。

本发明的技术方案如下：

一种异构无线传感器网络通信协议测试平台，包括多种速率的异构传感器节点、网络设备、服务器和测试系统，各异构传感器结点经由网络设备与服务器进行信息交互，并通过测试系统实现用户在物理层、MAC层、网络层、传输层以及应用层等多个层面的网络通信协议测试。

优选的，所述异构传感器节点包括在2.4GHz的ISM频段上，可部署低速率802.15.4、中速率802.15.1、中速率802.11b和高速率802.11g等多种不同速率的异构节点。

优选的，所述网络设备包括汇聚节点、基站、交换机、路由器及防火墙，用于连接各异构传感器结点至以太网络，实现测试和控制数据的传输。

优选的，所述服务器包括应用服务器、数据库服务器、Web服务器以及测试服务器，运行包括数据管理子系统、核心资源子系统和测试工作子系统的功能模块。

优选的，所述测试服务器包括测试用例集模块、测试用例分类器模块、测试用例加载模块和人机交互模块。

优选的，所述测试系统包括性能分析模块、协议统计模块和测试结果模块：根据测试用例集，将网络通信协议的测试数据包发送到测试服务器，接收数据包对报文分组进行协议一致性测试，得到测试结果并发送至所述测试结果输出。

优选的，所述网络通信协议包括物理层、MAC层、网络层、传输层和应用层；其中物理层使用直接序列扩频(DSSS)技术和正交频分复用(OFDM)技术、MAC层使用载波监听多路访问/冲突避免技术(CSMA/CA)和请求发送/清除发送技术(RTS/CTS)、网络层使用平面路由协议和分簇路由协议，传输层使用TCP协议和UDP协议。

一种基于上述异构无线传感器网络通信协议测试平台的测试方法，包括以下步骤：

步骤1，用户根据预定的网络通信协议编辑测试用例，并将该测试用例加载到测试服务器；

步骤2，测试服务器设置待测异构传感器节点的地址、运行程序、开始时间和运行时间，发送该测试用例信息到测试系统运行测试；

步骤3，测试系统激活待测异构传感器节点群使其形成测试节点，运行该网络通信协议，通过以太网连接到被测网络中对应该些测试节点的设备，控制操作网络运行并获得测试数据，并将其存储在相应数据库存储单元和事件日志；

步骤4，测试节点运行该网络通信协议，并传送协议运行状态信息；

步骤5，测试系统接收处理测试节点发回的运行状态信息，并反馈给测试服务器；