CN103067958A - 一种无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法及系统，其中，所述方法包括步骤：紫峰内网节点通过M2M网关将数据发送至WCDMA外网节点；通过一紫峰内网嗅探器抓取从紫峰内网节点传送到M2M网关的数据得到内网测试数据；同时，通过一WCDMA外网嗅探器抓取从M2M网关传送到WCDMA外网的数据得到外网测试数据；对所述内网测试数据以及外网测试数据进行相应的数据处理，得到所述从紫峰内网节点传送到M2M网关以及从M2M网关传送到WCDMA外网节点的数据传输信息，实现对网络融合的数据处理能力的测试。
Description
技术领域
本发明涉及通信网络测试领域，尤其涉及一种无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法及系统。
背景技术
M2M（Machine-to-Machine/Man，机器对机器、人对机器、机器对人的对话）是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。M2M通过在机器内部嵌入无线通信模块，以无线通信等为接入手段，为客户提供综合的信息化解决方案，以满足客户对监控、指挥调度、数据采集和测量等方面的信息化需求。
ZigBee（紫蜂）是基于IEEE802.15.4（美国电气和电子工程师协会制定的一种无线技术标准）标准的低功耗局域网协议，是一种短距离、低功耗的无线通信技术。它可以实现在数千个传感器之间相互协调通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，通信效率非常高，主要适用于自动控制和远程控制领域。
UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）是国际标准化组织3GPP（第三代合作伙伴）制定的全球3G（第三代移动通信技术）标准之一，其主体包括CDMA（码分多址）接入网络和分组化的核心网络等一系列技术规范和接口协议。
现有技术中，存在多种不同形式的传感器网关。按与传感器网络的关系分：有只与传感器网络汇聚节点通信的网关，也有本身即是汇聚节点的网关，其中，汇聚节点指连接两个不同网络进行通信的节点。按通信方式分，有通过有线方式（以太网）与内网或者外网通信的，也有通过无线方式（ZigBee，WiFi，GPRS，CDMA等）与内网或者外网通信的。但人们普遍认为无线通信方式更适用于传感器网关的应用场景。
ZigBee是一种局域网技术，UMTS是一种广域网技术，为了进行远程控制和管理，需要综合利用两种网络技术的优点，具体可以通过M2M网关实现两种网络的无缝连接。当网关本身也是汇聚节点时，我们需要测试网关组织传感器网络的性能。
为了实现两种网络的无缝连接，对这种新的网络做各种行为和特征分析，通常有3中方法可以采用。分析方法，对所研究的对象和所依存的网络系统进行初步分析，根据一定的限定条件和合理假设，对研究对象和系统进行描述，抽象出研究对象的数学分析模型，利用数学分析模型对问题进行求解；仿真方法，应用网络仿真软件建立所研究的网络系统的模拟模型，在计算机上运行这个模型并分析运行的实验结果；实验方法，设计研究所需要的合理硬件和软件配置环境，建立测试床和实验室，在现实的网络上实现对网络协议、网络行为和网络性能的研究。然而，前两种方法都存在很大的局限性。分析方法的有效性和精确性受假设限制很大。当一个系统很复杂时，就无法用一些限制性假设来对系统进行详细描述。仿真方法的局限性在于目前的主流软件缺少整合ZigBee和UMTS直接通信的模块，这种仿真无法执行。而实验方法在很大程度上可以弥补前两种方法的不足，但目前尚无较为有效的测试平台，因此研究这一测试平台显得十分迫切。现有技术中缺少对连接ZigBee和UMTS并使其直接通信的M2M网关数据处理能力的有效测试方案，使得测试无法有效进行。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法及系统，旨在解决现有技术中缺少能够对M2M网关数据处理能力进行有效测试的方法的问题。
本发明的技术方案如下：
一种无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法，其中，包括步骤：
A、紫峰内网节点通过M2M网关将数据发送至WCDMA外网节点；
B、通过一紫峰内网嗅探器抓取从紫峰内网节点传送到M2M网关的数据得到内网测试数据；同时，通过一WCDMA外网嗅探器抓取从M2M网关传送到WCDMA外网的数据得到外网测试数据；
C、对所述内网测试数据以及外网测试数据进行相应的数据处理，得到所述从紫峰内网节点传送到M2M网关以及从M2M网关传送到WCDMA外网节点的数据传输信息，实现对网络融合的数据处理能力的测试。
所述无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法，其中，所述步骤B中，所述内网测试数据及外网测试数据包括：网络状态、数据流动情况以及网络传输信息。
所述无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法，其中，所述步骤C具体包括：
C1、通过所述内网测试数据计算单位时间内紫峰内网节点成功传送数据到M2M网关的数量、计算数据从紫峰内网节点传送到M2M网关所需要的时间；
C2、通过所述内网测试数据和外网测试数据计算单位时间内从ZigBee内网节点成功传送数据到WCDMA网关节点的数量、计算数据进行内外网转换所需要的时间、计算M2M网关的数据处理量。
所述无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法，其中，所述步骤C中，所述数据传输信息包括：内网吞吐量、内网时延、吞吐量、转换时延、数据处理容量和误码率。
所述无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法，其中，所述步骤A还包括：对所述紫峰内网节点的发送频率进行调整。
所述无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法，其中，所述WCDMA外网节点为3g基站。
一种无线传感器网络与移动通信网络融合测试系统，其中，包括：数据发送模块，用于紫峰内网节点通过M2M网关将数据发送至WCDMA外网节点；
数据抓取模块，用于通过一紫峰内网嗅探器抓取从紫峰内网节点传送到M2M网关的数据得到内网测试数据；同时，通过一WCDMA外网嗅探器抓取从M2M网关传送到WCDMA外网的数据得到外网测试数据；
数据测试模块，用于对所述内网测试数据以及外网测试数据进行相应的数据处理，得到所述从紫峰内网节点传送到M2M网关以及从M2M网关传送到WCDMA外网节点的数据传输信息，实现对网络融合的数据处理能力的测试。
所述无线传感器网络与移动通信网络融合测试系统，其中，所述数据测试模块包括：
第一计算单元，用于通过所述内网测试数据计算单位时间内紫峰内网节点成功传送数据到M2M网关的数量、计算数据从紫峰内网节点传送到M2M网关所需要的时间；
第二计算单元，用于通过所述内网测试数据和外网测试数据计算单位时间内从ZigBee内网节点成功传送数据到WCDMA网关节点的数量、计算数据进行内外网转换所需要的时间、计算M2M网关的数据处理量。
有益效果：本发明所提供的测试方法通过紫峰内网嗅探器和WCDMA外网嗅探器分别采集到内网测试数据和外网测试数据后，并对内网测试数据和外网测试数据进行相应的数据处理，从而获得整个网络的数据传送状态，实现对M2M网关即网络融合的数据能力的测试。
附图说明
图1为本发明无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法较佳实施例的流程图。
图2为图1所示方法中步骤S103的具体流程图。
图3为本发明无线传感器网络与移动通信网络融合测试系统较佳实施例的结构框图。
图4为图3所示系统中数据测试模块的结构框图。
具体实施方式
本发明提供一种无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明一种无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法较佳实施例的流程图，如图所示，其包括步骤：
S101、紫峰内网节点通过M2M网关将数据发送至WCDMA外网节点；
S102、通过一紫峰内网嗅探器抓取从紫峰内网节点传送到M2M网关的数据得到内网测试数据；同时，通过一WCDMA外网嗅探器抓取从M2M网关传送到WCDMA外网的数据得到外网测试数据；
S103、对所述内网测试数据以及外网测试数据进行相应的数据处理，得到所述从紫峰内网节点传送到M2M网关以及从M2M网关传送到WCDMA外网节点的数据传输信息，实现对网络融合即M2M网关的数据处理能力的测试。
在步骤S101中，首先是Zigbee内网节点负责在网络环境中产生传感数据，以及将数据发送到M2M网关，M2M网关接收到Zigbee内网发送过来的数据后，将该数据转发至WCDMA外网节点。
在步骤S102中，利用一个紫峰内网嗅探器来抓取从Zigbee内网节点发送到M2M网关的数据，从而得到内网测试数据，同时还利用一个WCDMA外网嗅探器抓取从M2M网关发送到WCDMA外网的数据得到外网测试数据。
嗅探器是一种监视网络数据运行的软件设备，本发明所采用的嗅探器是基于被动侦听原理的网络分析方式，其可以监听网络流量、分析数据包、监视网络资源利用、执行网络安全操作规则、鉴定分析网络数据以及诊断并修复网络问题等等，本发明中的嗅探器可分为紫峰内网嗅探器以及WCDMA外网嗅探器，其中的紫峰内网嗅探器用于抓取从Zigbee内网节点发送到M2M网关的数据，所述的WCDMA外网嗅探器用于抓取从M2M网关发送到WCDMA外网的数据得到外网测试数据。利用这两个嗅探器监视网络的状态、数据流动情况以及网络上传输的信息等等。
本发明通过紫峰内网嗅探器和WCDMA外网嗅探器分别采集到内网测试数据和外网测试数据后，将内网测试数据和外网测试数据发送到数据处理模块中进行数据处理。
在步骤S103中，对所述内网测试数据以及外网测试数据进行相应的数据处理，得到所述从紫峰内网节点传送到M2M网关以及从M2M网关传送到WCDMA外网节点的数据传输信息，实现对所述M2M网关的数据处理能力的测试。具体来说，如图2所示，其包括以下步骤：
S201、通过所述内网测试数据计算单位时间内紫峰内网节点成功传送数据到M2M网关的数量、计算数据从紫峰内网节点传送到M2M网关所需要的时间；
S202、通过所述内网测试数据和外网测试数据计算单位时间内从ZigBee内网节点成功传送数据到WCDMA网关节点的数量、计算数据进行内外网转换所需要的时间、计算M2M网关的数据处理量。
从上述步骤中可以获得测试的仿真结果，具体的仿真结果包括内网吞吐量、内网时延、吞吐量、转换时延、数据处理容量和误码率。本发明的数据处理是通过脚本程序分析原始数据，从而得到上述的仿真结果。
其中的内网吞吐量是指单位时间内紫峰内网节点成功传送数据到M2M网关的数量。
内网时延是指数据从紫峰内网节点传送到M2M网关所需要的时间。
吞吐量是指整个网络环境中，单位时间内从ZigBee内网节点成功传送数据到WCDMA网关节点的数量。
转换时延是指数据进行内外网转换所需要的时间。
数据处理容量是指M2M网关的数据处理量。
误码率是指内外网转换时出现的数据差错率。
例如某次测试结果如下：
内网吞吐量396.0bps、内网时延242.0ms、吞吐量195.0bps、转换时延 41.0ms、数据处理容量8160.0bps、误码率0.0‰，得到这些测试结果以后，就可输出所述M2M网关的数据处理能力。
本发明中，能够对于小于50个节点的网络环境进行测试，例如小于50个节点的紫峰内网，经测试可取得较好的测试效果，当然，也可对于大于50个节点的网络环境进行测试。
基于上述方法，本发明提供一种无线传感器网络与移动通信网络融合测试系统，如图3所示，包括：数据发送模块，用于紫峰内网节点通过M2M网关将数据发送至WCDMA外网节点；
数据抓取模块，用于通过一紫峰内网嗅探器抓取从紫峰内网节点传送到M2M网关的数据得到内网测试数据；同时，通过一WCDMA外网嗅探器抓取从M2M网关传送到WCDMA外网的数据得到外网测试数据；
数据测试模块，用于对所述内网测试数据以及外网测试数据进行相应的数据处理，得到所述从紫峰内网节点传送到M2M网关以及从M2M网关传送到WCDMA外网节点的数据传输信息，实现对网络融合的数据处理能力的测试。
进一步，如图4所示，所述数据测试模块包括：
第一计算单元，用于通过所述内网测试数据计算单位时间内紫峰内网节点成功传送数据到M2M网关的数量、计算数据从紫峰内网节点传送到M2M网关所需要的时间；
第二计算单元，用于通过所述内网测试数据和外网测试数据计算单位时间内从ZigBee内网节点成功传送数据到WCDMA网关节点的数量、计算数据进行内外网转换所需要的时间、计算M2M网关的数据处理量。关于上述模块单元的功能作用在前面的方法中已有详述，故不再赘述。
综上所述，本发明通过对实际的M2M网关在不同业务模型下进行测试得出，我们所设计的无线传感器网络与移动通信网络融合节点级测试子系统能够稳定运行。实现了对M2M网关节点在不同业务模型下的协议一致性、功能性、安全性及性能等指标的测试。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法，其特征在于，包括步骤：
A、紫峰内网节点通过M2M网关将数据发送至WCDMA外网节点；
B、通过一紫峰内网嗅探器抓取从紫峰内网节点传送到M2M网关的数据得到内网测试数据；同时，通过一WCDMA外网嗅探器抓取从M2M网关传送到WCDMA外网的数据得到外网测试数据；
C、对所述内网测试数据以及外网测试数据进行相应的数据处理，得到所述从紫峰内网节点传送到M2M网关以及从M2M网关传送到WCDMA外网节点的数据传输信息，实现对网络融合的数据处理能力的测试。
2.根据权利要求1所述无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法，其特征在于，所述步骤B中，所述内网测试数据及外网测试数据包括：网络状态、数据流动情况以及网络传输信息。
3.根据权利要求2所述无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：
C1、通过所述内网测试数据计算单位时间内紫峰内网节点成功传送数据到M2M网关的数量、计算数据从紫峰内网节点传送到M2M网关所需要的时间；
C2、通过所述内网测试数据和外网测试数据计算单位时间内从ZigBee内网节点成功传送数据到WCDMA网关节点的数量、计算数据进行内外网转换所需要的时间、计算M2M网关的数据处理量。
4.根据权利要求3所述无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法，其特征在于，所述步骤C中，所述数据传输信息包括：内网吞吐量、内网时延、吞吐量、转换时延、数据处理容量和误码率。
5.根据权利要求1所述无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法，其特征在于，所述步骤A还包括：对所述紫峰内网节点的发送频率进行调整。
6.根据权利要求1所述无线传感器网络与移动通信网络融合测试方法，其特征在于，所述WCDMA外网节点为3g基站。
7.一种无线传感器网络与移动通信网络融合测试系统，其特征在于，包括：数据发送模块，用于紫峰内网节点通过M2M网关将数据发送至WCDMA外网节点；
数据抓取模块，用于通过一紫峰内网嗅探器抓取从紫峰内网节点传送到M2M网关的数据得到内网测试数据；同时，通过一WCDMA外网嗅探器抓取从M2M网关传送到WCDMA外网的数据得到外网测试数据；
数据测试模块，用于对所述内网测试数据以及外网测试数据进行相应的数据处理，得到所述从紫峰内网节点传送到M2M网关以及从M2M网关传送到WCDMA外网节点的数据传输信息，实现对网络融合的数据处理能力的测试。
8.根据权利要求7所述无线传感器网络与移动通信网络融合测试系统，其特征在于，所述数据测试模块包括：
第一计算单元，用于通过所述内网测试数据计算单位时间内紫峰内网节点成功传送数据到M2M网关的数量、计算数据从紫峰内网节点传送到M2M网关所需要的时间；
第二计算单元，用于通过所述内网测试数据和外网测试数据计算单位时间内从ZigBee内网节点成功传送数据到WCDMA网关节点的数量、计算数据进行内外网转换所需要的时间、计算M2M网关的数据处理量。
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