CN104053164B - 物联网网关测试系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种物联网网关测试系统，包括业务发生器、物联网网关和测试装置，所述业务发生器用于接收并响应外部控制指令，根据预设规则产生多个不同的业务数据，并通过无线方式向外发送；所述物联网网关用于通过预设协议接收所述业务发生器发出的多个业务数据，并将所述业务数据转化为蜂窝网数据向外无线发送；所述测试装置用于通过两个不同的传输协议分别接收所述业务发生器发出的业务数据和所述物联网网关发出的蜂窝网数据，并比对分析该两种数据得到所述物联网网关的性能参数。本发明还提供一种对应方法，上述系统和方法通过一个业务发生器模拟实现多个传感节点产生各种业务模型，既保证了测试的真实性和准确性，又降低了部署大规模测试传感网络的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种网关测试技术，特别是涉及一种物联网网关测试系统和方法。
背景技术
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是“The Internet ofthings”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。
物联网网关在物联网时代扮演着非常重要的角色，它将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带。作为网关设备，物联网网关可以实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换．既可以实现广域互联．也可以实现局域互联。
此外物联网网关还需要具备设备管理功能，运营商通过物联网网关设备可以管理底层的各感知节点，了解各节点的相关信息，并实现远程控制。
物联网网关的协议转换能力从不同的感知网络到接入网络的协议转换、将下层的标准格式的数据统一封装、保证不同的感知网络的协议能够变成统一的数据和信令；将上层下发的数据包解析成感知层协议可以识别的信令和控制指令。
可以看出物联网网关的性能直接影响着整个物联网的性能，为此，在物联网投入使用之前，都有必要对物联网网关进行性能测试，如一致性测试等。传统的物联网网关测试需要非常复杂繁琐地部署大量的节点或是进行软件仿真，大量节点的部署不利于统一管理和软件更新，而软件仿真又和实际效果差异较大。
发明内容
基于此，有必要提供一种准确且方便物联网网关测试系统和方法。
一种物联网网关测试系统，包括业务发生器、物联网网关和测试装置，
所述业务发生器用于接收并响应外部控制指令，根据预设规则产生多个不同的业务数据，并通过无线方式向外发送；
所述物联网网关用于通过预设协议接收所述业务发生器发出的多个业务数据，并将所述业务数据转化为蜂窝网数据向外无线发送；
所述测试装置用于通过两个不同的传输协议分别接收所述业务发生器发出的业务数据和所述物联网网关发出的蜂窝网数据，并比对分析该两种数据得到所述物联网网关的性能参数。
其中一个实施例中，所述业务发生器包括：控制接口、控制器、多个数据生成模块以及网关接口，
所述控制接口用于与所述外部控制设备连接，接收所述控制设备发送的所述控制指令；
所述控制器用于响应所述控制指令，生成并发送对应的数据生成指令给所述多个数据生成模块；
所述数据生成模块用于接收并响应所述数据生成指令，根据预设规则生成对应的业务数据；
所述网关接口用于将所述业务数据通过预设协议向外发送。
其中一个实施例中，所述控制器采用的是ARM控制器。
其中一个实施例中，所述数据生成模块采用的是FPGA。
其中一个实施例中，所述业务发生器的工作通过PC控制。
一种物联网网关测试方法，包括如下步骤：
通过一个业务发生器模拟产生多个不同的业务数据，并以无线方式将所述业务数据向外发送；
通过物联网网关以及基于预设协议接收所述业务发生器发出的多个业务数据，并将所述业务数据转化为蜂窝网数据向外无线发送；
通过测试装置的两个不同的传输协议分别接收所述业务发生器发出的业务数据和所述物联网网关发出的蜂窝网数据，并比对分析该两种数据得到所述物联网网关的性能参数。
其中一个实施例中，所述业务发生器采用多个FPGA和ARM控制器的配合实现
其中一个实施例中，所述业务发生器的工作通过PC控制。
上述物联网网关测试系统和方法通过一个业务发生器模拟实现多个传感节点产生各种业务模型，既保证了测试的真实性和准确性，又降低了部署大规模测试传感网络的成本。
附图说明
图1为一实施例的物联网网关测试系统的功能模块图；
图2为一实施例的物联网网关测试方法的步骤流程图。
具体实施方式
如图1所示，其为一实施例的物联网网关测试系统10的功能模块图，物联网网关测试系统10包括：业务发生器101、物联网网关102和测试装置103。
所述业务发生器101用于接收并响应外部控制指令，根据预设规则产生多个不同的业务数据，并通过无线方式向外发送。
业务发生器101包括：控制接口111、控制器112、多个数据生成模块113以及网关接口114。
控制接口111用于与外部控制设备连接，接收所述控制设备发送的控制指令。所述控制设备可以是PC等智能设备。
控制器112用于响应所述控制指令，生成并发送对应的数据生成指令给多个数据生成模块113。
本实施例中，控制器112采用的是ARM（Advanced RISC Machines）控制器。
数据生成模块113用于接收并响应所述数据生成指令，根据预设规则生成对应的业务数据。
本实施例中，数据生成模块113采用的是多个FPGA（Field Programmable GateArray），即现场可编程门阵列。
网关接口114用于将所述业务数据通过预设协议向外发送。
物联网网关102用于通过预设协议接收业务发生器101发出的多个业务数据，并将业务数据转化为蜂窝网数据向外无线发送。
测试装置103用于通过两个不同的传输协议分别接收所述业务发生器101发出的业务数据和物联网网关102发出的蜂窝网数据，并比对分析该两种数据得到物联网网关102的性能参数。
实际测试工作中，所述业务发生器101可仅模拟与产生上行（传感网到蜂窝网）的业务数据，如模拟产生50个节点的传感器网络作为激励提供给测试装置103。下行的业务数据则可采用软件实现，基于IP包。由于业务发生器101采用多个FPGA和ARM控制器生成不同且常用的物联网业务数据类型，而不同协议下的数据包的格式又不相同，此时可使用嵌入式平台对多个FPGA的数据产生方式进行控制与其它硬件资源（如内存）进行调度与协调。数据包的实现拟采用频率合成技术，使之能产生任意分布的信号源。
上述物联网网关测试系统10通过业务发生器101中的控制器112（ARM）和数据生成模块113（多个FPAG）实现多个传感节点产生各种业务模型，既保证了测试的真实性和准确性，又降低了部署大规模测试传感网络的成本。
如图2所示，其为一实施例的物联网网关测试方法的步骤流程图，包括如下步骤：
步骤S201，通过一个业务发生器模拟产生多个不同的业务数据，并以无线方式将所述业务数据向外发送。
本实施例中，所述业务发生器采用多个FPGA和ARM控制器的配合实现。
步骤S202，通过物联网网关以及基于预设协议接收所述业务发生器发出的多个业务数据，并将所述业务数据转化为蜂窝网数据向外无线发送。
步骤S203，通过测试装置的两个不同的传输协议分别接收所述业务发生器发出的业务数据和所述物联网网关发出的蜂窝网数据，并比对分析该两种数据得到所述物联网网关的性能参数。
上述物联网网关测试方法通过一个业务发生器实现多个传感节点产生各种业务模型，既保证了测试的真实性和准确性，又降低了部署大规模测试传感网络的成本。
实验过程中，采用CC2420作为无线数据收发模块的主芯片；使用LM3S3748作为系统的主控芯片；FPGA作为业务数据产生设备。
平台的软件开发工具如下：
Keil uVersion4：ARM芯片的软件开发工具，该IDE功能强大，使用简单方便。C语言编程，配合使用Jlink v8对程序仿真调试。
QT：跨平台的图形界面编程工具，编写的应用程序可以在Windows和Linux系统下运行。编写上位机程序，用以控制硬件电路进行首发数据。
串口调试助手：辅助工具，用于对串口程序进行调试。
下位机软件发送端配置用例：
上述代码中首先调用all_status_idle让CC2420等待晶振起振，然后调用zb_rf_configuration对寄存器进行配置。函数zb_packet_create向内存池申请一块内存用以存储数据帧的数据结构。然后对数据帧结构进行初始化，初始化后就可以使用zb_packet_send发送一帧数据了。
接收端配置测试用例：
上述代码中，也是首先让CC2420等待晶振起振，然后申请一块内存保存接收到的数据帧，之后进入while循环等待接收数据。
上位机与下位机的简单通信协议：
在下位机中，设置了一个32位的全局变量：flag作为标志。当从上位机接收到一个数据（8位）时改变这一标志，因为每次上、下位机通过串口传输过程中，只能传一个八位数，故可以设置255个不同动作。可以使用多个变量记录这些动作，这里只用了一个32位变量，需要时可以扩展。Flag的第二位用作标记再次发送10个数据包的标志位。在头文件macro.h中定义了这个标志位：SEND_DATA。
每当上位机通过串口发送0x01并且下位机接收到该数据后则置flag的第二位为1，并且重新随机选择无线模块发送10个数据包，具体代码见UARTIntHandler函数以及user.c数据发射端配置代码。
两端需要进行更复杂的通信时可以改动user.c数据发射端配置代码进行扩展。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种物联网网关测试系统，其特征在于，包括业务发生器、物联网网关和测试装置，
所述业务发生器用于接收并响应外部控制指令，根据预设规则模拟产生多个不同的传感节点的业务数据，并通过无线方式向外发送；
所述物联网网关用于通过预设协议接收所述业务发生器发出的多个业务数据，并将所述业务数据转化为蜂窝网数据向外无线发送；
所述测试装置用于通过两个不同的传输协议分别接收所述业务发生器发出的业务数据和所述物联网网关发出的蜂窝网数据，并比对分析该两种数据得到所述物联网网关的性能参数。
2.根据权利要求1所述的物联网网关测试系统，其特征在于，所述业务发生器包括：控制接口、控制器、多个数据生成模块以及网关接口，
所述控制接口用于与外部控制设备连接，接收所述控制设备发送的所述控制指令；
所述控制器用于响应所述控制指令，生成并发送对应的数据生成指令给所述多个数据生成模块；
所述数据生成模块用于接收并响应所述数据生成指令，根据预设规则生成对应的业务数据；
所述网关接口用于将所述业务数据通过预设协议向外发送。
3.根据权利要求2所述的物联网网关测试系统，其特征在于，所述控制器采用的是ARM控制器。
4.根据权利要求2所述的物联网网关测试系统，其特征在于，所述数据生成模块采用的是FPGA。
5.根据权利要求1所述的物联网网关测试系统，其特征在于，所述业务发生器的工作通过PC控制。
6.一种物联网网关测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过一个业务发生器模拟产生多个不同的传感节点的业务数据，并以无线方式将所述业务数据向外发送；
通过物联网网关以及基于预设协议接收所述业务发生器发出的多个业务数据，并将所述业务数据转化为蜂窝网数据向外无线发送；
通过测试装置的两个不同的传输协议分别接收所述业务发生器发出的业务数据和所述物联网网关发出的蜂窝网数据，并比对分析该两种数据得到所述物联网网关的性能参数。
7.根据权利要求6所述的物联网网关测试方法，其特征在于，所述业务发生器采用多个FPGA和ARM控制器的配合实现。
8.根据权利要求6所述的物联网网关测试方法，其特征在于，所述业务发生器的工作通过PC控制。
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