CN104168590B - 一种用于微功率无线通信协议分析的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于微功率无线通信协议分析的方法，所述方法用于Android设备和移动采集设备之间通信协议分析；其中，移动采集设备可以是一个或多个，Android设备与移动采集设备之间通过WIFI进行连接，其中，通信协议分析的方法包括建网、采集、校验、预处理、协议解析、标签化和显示步骤。本发明可连接多个移动采集设备进行采集，互相之间没有影响，可根据需要调整接入移动采集设备的数目和信道数目，使系统有很高的灵活性，本发明对微功率无线通信协议的技术特征没有要求，可以按照本发明描述的方法对任意微功率无线信号进行监听，具有很高的通用性。

Description

一种用于微功率无线通信协议分析的方法

技术领域

本发明涉及微功率无线通信协议分析领域，尤其涉及一种用于微功率无线通信协议分析的方法。

背景技术

微功率无线通信具有短距，多跳，自组织，Mesh网络，低功率，低速率，可自动休眠等特点。这些复杂的特点加上现实环境中的电磁污染、无线电干扰均有可能对无线网络产生较大影响。因此，这就导致了其在组网、通信和抄表的过程中会出现各种各样无法预料的问题，从而加大了操作人员安装和维护难度。诊断或者解决无线网络的各种实际问题，通用采用的方法是使用频谱分析仪来检测无线网络现场的各种环境参数，无线数据等等，再辅之以人工的分析和诊断，最终得出最终的解决方案。

但是普通的频谱分析仪大多数是波形和频谱显示，采集、解析一体的独立设备多数为PC端产品，成本高，体积大，不适合现场使用，而且难以升级和扩展。系统得到的非常多的关于环境的原始数据无法进行加工和实时分析，难以进行远程协同诊断，只能向专业用户，同时使得现场勘测的工作效率低而成本高。这使得无线网络现场分析工作成为一项耗时费力而高成本的工作。而对于目前市场上出现的手持一体机，虽然具有体积小，可移动的特点，但大多数是抄表设备，而且只能对单个信道上的数据进行监听，无法覆盖微功率无线协议要求的64个信道。而想要将64个信道集成到一个设备上会直接提高设备的制造成本，并且设计成功后体积很大不容易携带，并且有信道的冗余问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于微功率无线通信协议分析的方法，所述方法采用分离式的设计，将数据采集，环境参数感知传感器独立出来放在一个嵌入式设备中，每个移动采集设备可以采集一个信道上的数据，并且可根据需要同时放置一个或多个采集设备，另外移动采集设备能够方便地放置到需要检测的位置；系统所需的数据显示，数据运算等功能则由市场上常见的Android智能终端来实现，比较嵌入式的一体机，显示，计算等功能均可以用更高级的开发语言进行，这样同时降低了软硬件的开发成本降低了开发难度。从而能够辅助现场安装和调试人员快速定位问题所在。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于微功率无线通信协议分析的方法，所述方法用于Android设备和移动采集设备之间通信协议分析；其中，移动采集设备可以是一个或多个，Android设备与移动采集设备之间通过WIFI进行连接；其中，通信协议分析的方法包括建网、采集、校验、预处理、协议解析、标签化和显示步骤；

所述Android设备包括平板电脑或大分辨率的手机，操作系统为Android系统、具有可触摸式屏幕、具有WIFI模块，可通过WIFI接入一个或多个移动采集设备；所述移动采集设备包括嵌入式低功耗微处理器、WIFI模块、采集器通讯模块、增强天线、磁性黏贴模块及相关电路和可充电锂电池，所述采集器通讯模块可采集特定信道范围内的所有遵守微功率无线协议的无线通信模块的数据，所述磁性黏贴模块可利用磁铁吸附金属的特性，可以将移动采集设备吸附在附近的金属物体上；

所述方法采用Android设备与移动采集设备连接进行现场协议分析，其步骤包括组建星形网络方法，同步传输采集方法和采集数据解析方法；

所述组建星形网络方法包括：根据多节点分布式无线数据采集要求，一个或多个移动采集设备及Android设备均采用地址和密钥匹配的模式，利用匹配识别及自定义握手报文组合完成一个或多个移动采集设备与Android设备之间的组网；

所述同步传输采集方法包括：上述组建星形网络完成后，Android设备采用主动请求移动采集设备的方式进行数据读取；Android设备可以通过所述星形网络控制移动采集设备进行同步或者异步的数据采集，Android设备通过无线数据包报文包头解析定位数据传输过程中丢失数据包的方法进行校验，判断数据的完整性；

所述采集数据解析方法包括了预处理，协议解析，标签化三个步骤；所述预处理步骤为WIFI模块对收到的bit流进行连接、合并和校验，组成一个完整的待解析数据包；所述协议解析步骤对上述待解析的数据包进行分类、分层和验证，形成一个带有内容标记的已解析数据包；所述标签化步骤对上述带有内容标记的已解析数据包进行格式化处理，形成适合APP独立显示的UI标签，所述的UI标签可以被拼接并显示到APP中。

本发明提出的一种用于微功率无线通信协议分析的方法及设备，具有以下优点：

(1)本发明可连接多个移动采集设备进行采集，互相之间没有影响，可根据需要调整接入移动采集设备的数目和信道数目，使系统有很高的灵活性；

(2)本发明对微功率无线通信协议的技术特征没有要求，可以按照本发明描述的方法对任意微功率无线信号进行监听，具有很高的通用性；

(3)本发明采用Android设备和APP松耦合设计，既能够使用原有的Android设备降低成本，又能够提供比相对嵌入式一体机更高的处理速度，并且还可以方便的对APP进行升级，使系统具有很高的扩展性；

(4)本发明中的移动采集设备与Android设备采用分离式设计，并且移动采集设备上安装有磁性黏贴模块。因此移动采集设备可以根据距离和信号强度自由调节位置，又可以吸附到附近的金属物体上，能更好地适应应用现场的复杂环境。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1一种用于微功率无线通信协议分析的方法及设备的系统框图；

图2一种用于微功率无线通信协议分析的方法及设备的移动采集设备框图；

图3一种用于微功率无线通信协议分析的方法及设备的移动采集设备与微功率通讯模块方框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

实施例

请参阅图1-图3，以分析国家电网施工单位进行微功率无线组网过程为例，微功率无线标准规定471～486MHz频段一共有64个信道，所以我们准备了4-6个移动采集设备，用于采集不同的信道上的数据。

选用的Android设备为7寸平板电脑，操作系统为Android4.4，具有1280*800的屏幕分辨率、具有可做热点的WIFI模块。移动采集设备包括：嵌入式低功耗微处理器、WIFI模块、具有国网微功率无线通信协议的无线通讯模块、增强天线、磁性黏贴模块及相关电路和可充电锂电池。

Android设备建立一个WIFI网络，命名为”WifiServer”，并且密码为1234567890；移动采集设备启动后自动打开WIFI，并且开始遍历搜索命名规则为”WifiServer”的WIFI热点，然后通过密码1234567890尝试与之连接，连接成功后，Android设备会发送握手报文与移动采集设备进行握手，握手成功后保持连接状态；

Android设备依次设置移动采集设备监听的信道。开始发送采集命令给移动采集设备。移动采集设备接收到命令后发送无线数据给Android设备；Android设备根据收到的无线数据进行CRC校验，过滤掉不符合规则的无线数据。

上述Android设备对WIFI模块收到的无线数据进行连接、合并和包长度校验，完成后组成一个完整的待解析数据包；

上述待解析的数据包进入解析模块，解析模块按照帧头、地址域、信息域、扩展域和负载的方式先解析出MAC层数据和MAC层负载，然后在将MAC层负载解析成NWK层数据和NWK层负载，接着再将NWK层负载继续解析成APS层数据和APS层负载。解析过程中对每个字段进行赋值，验证并标记每个字段的合法性，完成后形成一个带有内容标记的已解析数据包；

将上述带有内容标记的已解析数据包送入标签库模块进行格式化处理，按照域、父域、子域和字段正确与否的情况进行标签处理，完成后形成适合APP独立显示的UI标签；

将上述适合APP独立显示的UI标签进行拼接并显示到APP页面上，采集过程结束。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于微功率无线通信协议分析的方法，其特征在于，所述方法用于Android设备和移动采集设备之间通信协议分析；其中，移动采集设备可以是一个或多个，Android设备与移动采集设备之间通过WIFI进行连接；其中，通信协议分析的方法包括建网、采集、校验、预处理、协议解析、标签化和显示步骤；

所述Android设备包括平板电脑或大分辨率的手机，操作系统为Android系统、具有可触摸式屏幕、具有WIFI模块，可通过WIFI接入一个或多个移动采集设备；所述移动采集设备包括嵌入式低功耗微处理器、WIFI模块、采集器通讯模块、增强天线、磁性黏贴模块及相关电路和可充电锂电池，所述采集器通讯模块可采集特定信道范围内的所有遵守微功率无线协议的无线通信模块的数据，所述磁性黏贴模块可利用磁铁吸附金属的特性，可以将移动采集设备吸附在附近的金属物体上；

所述方法采用Android设备与移动采集设备连接进行现场协议分析，其步骤包括组建星形网络方法，同步传输采集方法和采集数据解析方法；

所述组建星形网络方法包括：根据多节点分布式无线数据采集要求，一个或多个移动采集设备及Android设备均采用地址和密钥匹配的模式，利用匹配识别及自定义握手报文组合完成一个或多个移动采集设备与Android设备之间的组网；

所述同步传输采集方法包括：上述组建星形网络完成后，Android设备采用主动请求移动采集设备的方式进行数据读取；Android设备可以通过所述星形网络控制移动采集设备进行同步或者异步的数据采集，Android设备通过无线数据包报文包头解析定位数据传输过程中丢失数据包的方法进行校验，判断数据的完整性；

所述采集数据解析方法包括了预处理，协议解析，标签化三个步骤；所述预处理步骤为WIFI模块对收到的bit流进行连接、合并和校验，组成一个完整的待解析数据包；所述协议解析步骤对上述待解析的数据包进行分类、分层和验证，形成一个带有内容标记的已解析数据包；所述标签化步骤对上述带有内容标记的已解析数据包进行格式化处理，形成适合APP独立显示的UI标签，所述的UI标签可以被拼接并显示到APP中。