CN111641536B - 一种物联网设备在线测试诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种物联网设备在线测试诊断方法，属于物联网通信系统领域，包括网络诊断：测试设备在测试命令帧中请求被测节点配合测试设备进行网络诊断，被测节点接收到被测命令帧后，根据预先设定好的诊断流程发起物联网网络诊断过程，并将诊断结果反馈回测试设备；节点位置定位：测试设备在测试命令帧中请求被测节点配合完成本测试节点的位置定位功能，被测节点接收到被测命令帧后，回复测试响应帧，提供被测节点发送测试响应帧的功率；测试设备计算出被测节点的位置；被测节点自检：测试设备在测试命令帧中请求被测节点执行自检测过程，被测节点接收到被测命令帧后，启动自检测过程，并且将自检测结果通过测试响应帧反馈给测试设备。

Description

一种物联网设备在线测试诊断方法

技术领域

本发明属于物联网通信系统领域，涉及一种物联网设备在线测试诊断方法。

背景技术

随着物联网技术成熟，物联网已经大规模应用于各个领域，物联网不同于传统通信网络。物联网主要提供物与物的连接，能够将更多的物体连接到网络中，更加能够体现物联网应用的价值。所以物联网通信系统中涉及到的通信终端比较多，通常都有成千上万个设备，这些通信终端位置在部署时候有可能是固定，也有可能是不固定，导致在物联网系统长期运营中，对这些物联网终端的维护和管理带来巨大工作量。在实际应用中，如何及时发现和定位物联网中的哪些终端存在工作不正常，如何定位这些终端的位置都是非常困难工作。

例如在低压电力线宽带载波通信的电力线抄表物联网系统中，特别是在一些老旧城区，由于居住房屋结构的多样性，每家电表安装的位置不同，安装方式也存在差异，并且实际安装工人和维护工人的工作流动性，加之记录的不规范性，这给电力抄表物联网中的通信模块维护带来很大困难。以往电力抄表采用的电力线传输抄表信息，目前已逐步发展成宽带微功率无线方式进行抄表。

在维护过程中，还存在一些困难就是通信模块是安装在电表中，不便于将模块从电表中取出，对通信模块的测试变得非常困难。在物联网系统中，一般都支持物联网设备的在线测试，然而这些测试功能非常有限，只能大致确定物联网通信模式是否正常工作。

总结上面的描述，物联网系统中普遍存在两个典型的问题。

第一：在海量的物联网终端设备中，如何快速确定每个物联网设备终端的具体位置。

第二：安装在实际场所的物联网终端模块，如何进行测试，如何进行故障诊断。

物联网通信系统和公网通信网系统在资源使用上存在很大差别，公网移动通信系统对无线资源使用有严格控制，每个设备之间严格同步，使用的频率和时间资源都明确指派。但是物联网通信系统有其自身特点，通信终端设备比较多，并且需要更加严格的省电要求，所以物联网系统中传输资源的使用基本都采用载波侦听多址访问(简称：CSMA)方式，物联网中的新终端设备加入也非常方便，这也为本发明进行在线测试提供了方便。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种系统解决方案，即一种物联网设备在线测试诊断方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种物联网设备在线测试诊断方法，包括以下内容：

网络诊断：测试设备向被测节点发送测试命令帧，测试设备在测试命令帧中请求被测节点配合测试设备进行诊断物联网网络问题，被测节点接收到被测命令帧后，根据预先设定好的诊断流程发起物联网网络诊断过程，并将诊断结果通过测试响应帧反馈回测试设备；

节点位置定位：测试设备向被测节点发送测试命令帧，测试设备在测试命令帧中请求被测节点配合完成本测试节点的位置定位功能，被测节点接收到被测命令帧后，回复测试响应帧给测试设备，同时提供被测节点发送所述测试响应帧的功率；测试设备首先测量被测节点发出的测试响应帧功率，然后解读该测试响应帧中被测节点提供的发射功率值，测试设备根据测试响应帧中标定的功率值减去测试设备测量测试响应帧的功率值，得到测试响应帧路径传输的功率衰耗；根据确定的传输介质，计算出测试设备和被测节点之间距离；测试设备选择多个不同的位置点进行测试，测试设备记录每点测试时刻所处的位置，以及测试设备和被测节点之间的距离，然后采用多点定位算法计算出被测节点的位置；

被测节点自检：测试设备向被测节点发送测试命令帧，测试设备在测试命令帧中请求被测节点执行自检测过程，被测节点接收到被测命令帧后，启动自检测过程，并且将自检测结果通过测试响应帧反馈给测试设备。

进一步，所述测试命令帧和测试响应帧为MAC帧，其包括MAC帧头、MAC业务数据单元MSDU和完整性校验值；

所述MAC帧头包括：

原始源TEI：表示MSDU的原始源终端设备的标识，即最初产生MSDU的源终端设备的TEI

原始目的TEI：表示MSDU的最终目的终端设备的标识，即最终需要处理MSDU的目的终端设备的TEI；

原始源MAC地址：表示最初产生MSDU帧的站点的MAC地址；

原始目的MAC地址：指MSDU帧的最终目的站点的MAC地址；

MSDU类型：表示MSDU类型字段用于指示MSDU帧的类型，所述测试命令帧和测试响应帧的MSDU的类型为“测试”类型。

进一步，所述被测节点自检功能具体包括以下步骤：

S11：测试设备组装测试命令帧，请求被测试节点启动自检过程，在测试命令帧中，设置本测试设备的TEI值为“原始源TEI”，设置目标被测节点的TEI值为“原始目的TEI”，“MSDU类型”设置为“测试”，在管理消息报文头格式的管理消息类型设定为“自诊断请求”，在管理消息报文内容中具体指定请求被测节点进行自检过程；

S12：测试设备采用CSMA载波侦听多址访问方式获取传输资源，然后在获得的传输资源上发送MAC帧数据，即发送测试命令帧，并且开启自测试监视定时器；

S13：被测节点在传输资源上搜索是否存在有效的MAC帧，如果被测节点搜索到有效的MAC帧，则首先解读其中的“原始目的TEI”，如果和被测节点的TEI值相同，则表明被测节点需要处理该MAC帧；被测节点根据测试命令帧中的请求启动设备标准自测过程，并且收集自检测结果；

S14：被测节点组装MAC帧，即测试响应帧，该帧中测试设备的TEI值为“原始目的TEI”，目标被测节点的TEI值为“原始源TEI”，“MSDU类型”设置为“测试”，在管理消息报文头格式的管理消息类型设定为“自诊断响应”；

S15：被测试节点组装完整MAC帧之后，采用CSMA载波侦听多址访问方式获取传输资源，然后在获得的传输资源上发送MAC帧数据，即发送测试响应帧；

S16：测试设备发送测试命令帧之后，在传输资源上搜索有效MAC帧，这个过程中如果自测试监视定时器超时，表明测试设备发起的测试过程失败；如果自测试监视定时器超时之前收到有效的MAC帧，并且是测试响应帧，则关闭自测试监视定时器，并且获取被测试STA节点的自测试结果。

进一步，所述网络诊断功能具体包括：

网络诊断方案：测试设备启动被测节点网络诊断功能，被测节点执行网络诊断过程；

状态指示方案：测试设备通过获取被测试节点上报的信息内容，分析和确定网络存在的问题。

进一步，所述网络诊断方案具体包括以下步骤：

S21：测试设备启动网络诊断功能，测试设备首先组装用于测试的测试命令帧，在该帧中MSDU类型为“测试”，其中管理消息名称为“网络诊断报文”；并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值；

S22：测试设备采用CSMA方式获取传输资源，并且将组装好的MAC帧发送到被测节点；

S23：被测节点搜索有效的MAC帧，如果搜索到来自测试设备发出的测试命令帧，解析该帧内容。被测节点根据其中包含的管理消息报文“网络诊断报文”，执行网络诊断报文规定的流程；

S24：被测节点收集网络诊断结果，并且组装成测试响应帧，在该帧中MSDU类型为“测试”，其中管理消息名称为“网络诊断报文”，并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值；

S25：被测节点采用CSMA方式搜索可使用的传输资源，并且在获得传输资源上发送测试响应帧；

S26：测试设备搜索有效的MAC帧，如果搜索到有效MAC帧，并且MAC帧中的TEI指明是本测试设备，则解析该MAC帧，得到被测节点反馈的网络诊断信息。

进一步，所述状态指示方案包括以下步骤：

S31：测试设备启动被测节点状态上报，测试设备首先组装用于测试的测试命令帧，在该帧中MSDU类型为“测试”，其中管理消息报文名为需要上报的内容，并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值，在MSDU类型消息中仅包括管理消息报文头；

S32：测试设备采用CSMA方式获取传输资源，并且将组装好的MAC帧发送到被测节点；

S33：被测节点搜索有效的MAC帧，如果搜索到来自测试设备发出的测试命令帧，解析该帧内容；并且根据其中包含的管理消息报文“网络诊断报文”，根据标准规定执行网络诊断报文规定的流程；

S34：被测节点收集网络诊断结果，并且组装成测试响应帧，在该帧中MSDU类型为“测试”，其中管理消息报文名为接收到测试命令帧中对应的管理消息报文名称；并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值；

S35：被测节点采用CSMA方式搜索可使用的传输资源，并且在获得传输资源上发送测试响应帧；

S36：测试设备搜索有效的MAC帧，如果搜索到有效MAC帧，并且MAC帧中的原始目的TEI指明是本测试设备，则解析该MAC帧，得到被测节点指示的状态信息。

进一步，所述节点位置定位功能，具体包括以下步骤：

S41：测试设备首先组装用于测试的测试命令帧，在该帧中MSDU类型为“测试”，其中管理消息报文名为“位置定位请求”；并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值，在MSDU类型消息中仅仅包括管理消息报文头；

S42：测试设备采用CSMA方式获取传输资源，并且将组装好的MAC帧发送到被测节点；

S43：被测节点搜索有效的MAC帧，如果搜索到来自测试设备发出的测试命令帧，解析该帧内容；并且根据其中包含的管理消息报文“位置定位请求”，组装成测试响应帧，在该帧中MSDU类型为“测试”，其中管理消息报文名“位置定位响应”；在测试响应帧中提供被测节点发送该帧使用的功率值，并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值；

S44：被测节点采用CSMA方式搜索可以使用的传输资源，并且在获得传输资源上发送测试响应帧；

S46：测试设备搜索有效的MAC帧，如果搜索到有效MAC帧，并且MAC帧中的原始目的TEI指明是本测试设备，并且是“位置定位响应”，则测量该MAC帧的功率，测试设备记录本测试设备的位置信息，以及采用功率计算出测试设备和被测节点距离；

S47：测试选择不同的点进行定位测量，并且记录测试设备位置信息以及测试设备和被测节点之间的距离，然后采用多点定位算法计算出被测节点的位置。

进一步，使用“原始源MAC地址”代替“原始源TEI”，使用“原始目的MAC地址”代替“原始目的TEI”，在测试设备和被测节点的传输资源搜索过程中使用解读“原始目的MAC地址”代替解读“原始目的TEI”。

本发明的有益效果在于：

第一：本发明解决了物联网系统中，由于终端数据量巨大，并且后期维护过程中，工作人员变动，以及记录不完整，很难精确定位物联网设备具体物理位置。本发明则提供了一种物联网设备的定位方法，便于后期进行物联网设备的位置搜索。

第二：物联网在运营过程中，由于器件老化或是其他原因，物联网系统中的节点可能存在工作不正常，并且物联网设备安装的地点不容易靠近，不方便进行现场维护测试。本发明提供了一种不需要将物联网通信模块从应用场景中分离出来就可以现场进行自检的方法。

第三：物联网中的设备或是模块是否能够正常提供功能，和该物联网设备周围其他设备存在密切关系。所以本发明提供了一种不需要将直接接触物联网模块，就可以进行网络诊断方法。

总之本发明主要用于解决物联网实际应用中，特别是已经安装运营的物联网设备不方便维护的问题。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为物联网系统测试框架图；

图2为PLC宽带电力通信系统路由管理结构示意图；

图3为电力线宽带载波通信中MAC层帧格式；

图4为测试设备请求STA启动自检测过程示意图；

图5为电力抄表测试设备发起网络诊断示意图；

图6为电力抄表测试设备请求状态指示示意图；

图7为STA节点定位原理图；

图8为电力抄表模块位置定位方法示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

物联网通信系统由物联网服务器和节点构成，其中每个节点通过节点中的通信模块和物联网服务器连接，节点和服务器之间的连接可以通过树型或是星型网络实现。设备之间通信采用共享竞争方式获取传输资源。其中测试设备属于非正常节点设备，可以模拟节点设备也可以模拟物联网服务器设备的对指定节点进行测试。如图1所示。

在测试过程中，和测试设备直接连接的节点称为被测节点，配合测试设备完成物联网网络诊断，被测节点的位置定位功能，以及提供测试终端需要被测节点的自检结果。

测试设备和被测节点是通过预定定义的测试命令帧和测试响应帧完成，测试命令帧由测试设备发送到被测节点，测试命令帧中包括测试终端需要被测节点进行的操作。测试响应帧由被测节点发送到测试设备，测试响应中包括了测试设备期望的消息内容。

物联网系统正常工作过程中，各个节点没有接收到测试命令帧，所以节点不会启动任何和测试设备相关流程，只有节点收到测试命令帧，被测节点则进入测试模式，在该模式下，节点完成正常物联网功能同时，配合测试设备完成测试功能。

测试设备发送测试命令帧时需要的传输资源，亦采用共享竞争方式获取，和其他节点获取传输资源流程和方式相同。

为了清楚说明本发明在具体物联网中应用，本实施例将采用低压电力线宽带载波通信技术(简称：电力线宽带载波通信)的抄表系统进行举例说明。电力线宽带载波通信已经在实际的生活中得到广泛应用，具体参考《低压电力线宽带载波通信技术规范》的描述，如图2所示。对于用电信息采集系统，宽带载波通信网络一般会形成以中央协调器(简称：CCO)为中心、以代理站点(简称：PCO)(智能电表/I型采集器通信单元、宽带载波II型采集器)为中继代理，连接所有站点(简称：STA)(智能电表/I型采集器通信单元、宽带载波II型采集器)多级关联的树形网络。

其中，中央协调器(CCO)：通信网络中的主节点，负责完成组网控制、网络维护管理等功能，其对应的设备实体为集中器本地通信单元。

站点(STA)：通信网络中的从节点，其对应的设备实体为通信单元，包括电能表载波模块、I型采集器载波模块或II型采集器。

代理协调器(PCO)：为中央协调器与站点或者站点与站点之间进行数据中继转发的站点，简称代理。

CCO和STA之间，CCO和PCO之间以及PCO和STA之间采用载波侦听多址访问，具体可以参考国家电网发布的《低压电力线宽带载波通信技术规范》。

低压电力线宽带载波通信技术规范，在目前版本中，支持采用电力线进行数据传输，也支持无线传输，称为宽带微功率无线传输方式。在电网中的通信模块将支持两种传输模式，即有线方式和无线方式，亦称为双模模式。本实施例主要借用宽带微功率无线传输。

在本实施例中，如图2所示，CCO设备记为本发明中的物联网服务器，PCO和STA则为本发明中物联网节点。

在实际的应用中，电力抄表常常出现下面问题。

第一：在使用过程中，特别是集成在用户电表中的STA通信模块，CCO或是PCO发起STA连接过程，但是STA始终没有反馈。由于维修人员不容易达到电表安装的位置，或是不方便将电表中STA模块取出进行测试验证。

第二：处于正常运行状态STA模块，期望对STA模块工作状态进行一个全面评估，例如发送成功次数，失败次数等等，维修人员需要对STA模块或电力抄表网络做一个仔细评估。

第三：由于电力抄表功能是一项长期工作，在这个过程中由于工作人员变动以及电表安装地理位置的复杂性，不便于维修人员找到电表的确定位置。

问题本质就是在实际运营过程中如何对STA模块进行维护和管理。本发明就是针对在该实施例中出现这些问题而提出的解决方案。

下面具体介绍本发明在该实施例中具体应用。

在电力线宽带载波通信中，PCO和CCO,以及STA之间通信是通过帧方式进行，根据《低压电力线宽带载波通信技术规范》标准规定，MAC层帧结构如图3所示。

MAC帧是不同站点的MAC层之间进行数据传送的基本传输单元。一个MAC帧由MAC帧头、MAC业务数据单元(MSDU)和完整性校验值组成。

表1 MAC帧头格式

MAC长帧头格式如表1。和本发明相关的几个字段内容如表2所示，其他字段可以参考《低压电力线宽带载波通信技术规范》描述。

表2 MAC帧头中的关键消息项

其中《低压电力线宽带载波通信技术规范》定义“MSDU类型”如表3所示。

表3 MSDU类型

值	定义
		0	网络管理消息
1-47	数据链路层待扩展
		48	应用层
其他	待扩展

在本发明中，标准规定表3的基础上增加了一类测试类型，如表4所示。MSDU类型“测试”，编码值为49。

表4新修改的MSDU类型表

在本发明中，表4中的MSDU类型“测试”的MSDU消息体继续沿用“网络管理消息”的MSDU消息体。为了实现PCO或是STA的在线测试和诊断功能，则在表5的管理消息类型中增加诊断测试类型，该类型的管理消息类型标识符可以从“保留”中选择一个使用或是选择其他非定义的编码值，新增加的管理消息类型“位置定位请求”，“位置定位响应”，“自诊断请求”，“自诊断响应”。则表6修改为表7。

表5管理消息报文头格式

字段	字节号	字段大小(字节)
			管理消息类型(MMTYPE)	0-1	2
保留	2-3	3

表6管理消息类型

表7新增管理消息类型

在本实施例中，MSDU类型“测试”的MAC帧，称为测试帧。消息管理报文为请求类的MAC帧，称为测试命令帧，消息管理报文为响应类的MAC帧，称为测试响应帧。

根据表2的描述，测试设备发送的MAC帧，每个帧必须包括“原始源TEI”，“原始目的TEI”，“原始源MAC地址”，“原始目的MAC地址”，“MSDU类型”。如果是测试命令帧，则“原始源TEI”为测试设备的设备标识，“原始目的TEI”为被测节点的设备标识。如果是测试响应帧，则“原始源TEI”为被测试节点的设备标识，“原始目的TEI”为测试设备的设备标识。“MSDU类型”指明是表7中具体管理消息类型。

在本实施例中，PCO/CCO/STA发送MAC帧没有使用固定电力线载波资源，而是通过CSMA(Carrier Sense Multiple Access)/CA(Collision Avoidance)，提供的冲突避免机制获得。关于MAC帧的物理层发送可以参考国家电网发布的《低压电力线宽带载波通信技术规范》。

下面就具体介绍本发明在该实施例中如何对PCO/CCO/STA设备进行自测试，局部网络诊断，以及设备位置确定功能的具体应用。由于本发明在PCO/CCO/STA的实现方式相同，下面仅仅采用STA进行举例说明。

过程一：被测节点STA的自检过程

在实际的物联网维护运营过程中，由于节点设备长时间运行，器件老化，以及其他因数导致了节点不能正常工作。所以在实际现场，急需要求能够在线检测STA设备，根据本发明STA设备在线自检过程如流程图3所示。

步骤1：测试设备组装测试命令帧，请求被测试节点STA启动自检过程，在测试命令帧(MAC帧结构)中，设置本测试设备的TEI值为“原始源TEI”和目标被测节点STA的TEI值为“原始目的TEI”，根据情况可选包括测试设备和被测节点的MAC地址。“MSDU类型”设置为49(即“测试”)。在管理消息报文头格式的管理消息类型(MMTYPE)设定为“0xFFFE”(即自诊断请求)。在管理消息报文内容中具体指定请求被测节点进行自检过程。如图4中1步。

步骤2：测试设备根据《低压电力线宽带载波通信技术规范》协议要求，采用CSMA方式采用载波侦听多址访问方式获取传输资源。然后在获得的传输资源上发送MAC帧数据，即发送测试命令帧，并且开启自测试监视定时器。如图4中2步。

步骤3：被测节点STA在传输资源上搜索是否存在有效的MAC帧，搜索方式请参考《低压电力线宽带载波通信技术规范》协议要求，如果被测节点搜索到有效的MAC帧，则首先解读其中的“原始目的TEI”(或是“原始目的MAC地址”)，如果和本被测试节点STA的TEI值(或是MAC地址)相同，则表明本STA节点需要处理该MAC帧。

被测节点STA根据MAC帧中的请求进行STA自检过程，则STA节点启动设备标准自测过程，并且收集自检测结果。如图4中3步。

步骤4：被测STA节点组装MAC帧，即测试响应帧，该帧中测试设备的TEI值为“原始目的TEI”和目标被测节点STA的TEI值为“原始源TEI”，根据情况可选包括测试设备和被测节点的MAC地址。“MSDU类型”设置为49(即“测试”)。在管理消息报文头格式的管理消息类型(MMTYPE)设定为“0xFFFF”(即“自诊断响应”)。如图4中4步。

步骤5：被测试节点组装完整MAC帧之后，采用CSMA载波侦听多址访问方式获取传输资源。然后在获得的传输资源上发送MAC帧数据，即发送测试响应帧。如图4中5步。

步骤6：测试设备发送测试命令帧之后，在传输资源上搜索有效MAC帧，这个过程中如果自测试监视定时器超时，表明测试设备发起的测试过程失败。如果自测试监视定时器超时之前收到有效的MAC帧，并且是测试响应帧，则关闭自测试监视定时器，并且获取被测试STA节点的自测试结果。如图4中6步。

过程二：网络诊断过程

在物联网运营维护过程中，某些区域虽然STA能够正常工作，但是整个网络不能工作，根据本发明采用两个维度的测试方案。

方案一：网络诊断方案，测试设备启动被测试STA节点网络诊断功能，STA节点执行网络诊断过程，STA节点设备的网络诊断功能参考《低压电力线宽带载波通信技术规范》标准描述。

方案二：状态指示方案，测试设备通过获取被测试节点上报的信息内容，分析和确定网络存在的问题。

方案一，网络诊断处理流程，如图5所示。

步骤1：测试设备启动网络诊断功能，测试设备首先组装用于测试的测试命令帧，在该帧中MSDU类型为“测试”(值为49)，其中管理消息名称为“网络诊断报文”(值为0x4F)。并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值，可以提供MAC地址。如图5中1步。

步骤2：测试设备采用CSMA方式获取传输资源，并且将组装好的MAC帧发送到被测节点。如图5中2步。

步骤3：被测STA节点搜索有效的MAC帧，如果搜索到来自测试设备发出的测试命令帧，解析该帧内容。被测试STA并且根据其中包含的管理消息报文“网络诊断报文”，根据标准规定执行网络诊断报文规定的流程。如图5中3步。

步骤4：被测STA节点收集网络诊断结果，并且组装成测试响应帧，在该帧中MSDU类型为“测试”(值为49)，其中管理消息名称为“网络诊断报文”(值为0x4F)。并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值，可以提供MAC地址。如图5中4步。

步骤5：被测STA节点，采用CSMA方式搜索可以使用的传输资源，并且在获得传输资源上发送测试响应帧。如图5中5步。

步骤6：测试设备搜索有效的MAC帧，如果搜索到有效MAC帧，并且MAC帧中的TEI或是MAC地址，指明是本测试设备，则解析该MAC帧。得到被测试STA节点反馈的网络诊断信息。如图5中6步。

方案二：状态指示流程如图6所示。

表8消息指示类管理消息

测试设备请求管理报文
	离线指示(MMeLeaveInd)
心跳检测(MMeHeartBeatCheck)
	发现列表(MMeDiscoverNodeList)
通信成功率上报(MMeSuccessRateReport)
	网络冲突上报(MMeNetworkConflictReport)
过零NTB采集指示(MMeZeroCrossNTBCollectInd)
	过零NTB上报(MMeZeroCrossNTBReport)

步骤1：测试设备启动被测试STA节点状态上报，测试设备首先组装用于测试的测试命令帧，在该帧中MSDU类型为“测试”(值为49)，其中管理消息报文名为表8对应的需要上报的内容。并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值，可以提供MAC地址。在MSDU类型消息中仅仅包括管理消息报文头。如图6中1步。

步骤2：测试设备采用CSMA方式获取传输资源，并且将组装好的MAC帧发送到被测节点。如图6中2步。

步骤3：被测STA节点搜索有效的MAC帧，如果搜索到来自测试设备发出的测试命令帧，解析该帧内容。

并且根据其中包含的管理消息报文“网络诊断报文”，根据标准规定执行网络诊断报文规定的流程。如图5中6步。

步骤4：被测STA节点收集网络诊断结果，并且组装成测试响应帧，在该帧中MSDU类型为“测试”(值为49)，其中管理消息报文名为接收到测试命令帧中对应的管理消息报文名称。并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值，可以提供MAC地址。如图6中4步。

步骤5：被测STA节点，采用CSMA方式搜索可以使用的传输资源，并且在获得传输资源上发送测试响应帧。如图6中5步。

步骤6：测试设备搜索有效的MAC帧，如果搜索到有效MAC帧，并且MAC帧中的原始目的TEI或是MAC地址，指明是本测试设备，则解析该MAC帧。得到被测试STA节点指示的状态信息。如图6中6步。

过程三：STA设备定位

在电力抄表中，由于电表数量巨大，维修人员不可能清楚记录每个电表具体位置，所以本发明在实际节点STA位置定位中起到关键作用。其基本原理如图6所示。

如图7所示，在电力抄表的STA节点，由于STA节点位置是固定，所以测试人员只要记录测试设备的位置信息，并且测量出该位置时刻测试设备和STA节点距离，选择多个位置点进行测量，就可以得到一组测试设备位置和距离参数。采用目前典型的一些算法就可以推算出STA的位置。测试设备选择不同的位置点越多，确定STA的位置越准确。具体可以参考2013年09期刊《中国新通信》的《基于SVM的电力线定位的研究》论文。

STA位置确定方法具体如图8所示：

步骤1：测试设备STA节点定位，测试设备首先组装用于测试的测试命令帧，在该帧中MSDU类型为“测试”(值为49)，其中管理消息报文名为表8中的“位置定位请求”。并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值，可以提供MAC地址。在MSDU类型消息中仅仅包括管理消息报文头。如图8中1步。

步骤2：测试设备采用CSMA方式获取传输资源，并且将组装好的MAC帧发送到被测节点。如图8中2步。

步骤3：被测STA节点搜索有效的MAC帧，如果搜索到来自测试设备发出的测试命令帧，解析该帧内容。并且根据其中包含的管理消息报文“位置定位请求”，组装成测试响应帧，在该帧中MSDU类型为“测试”(值为49)，其中管理消息报文名“位置定位响应”。在测试响应帧中提供STA节点发送该帧使用的功率值。并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值，可以提供MAC地址。如图8中第3步。

步骤4：被测STA节点，采用CSMA方式搜索可以使用的传输资源，并且在获得传输资源上发送测试响应帧。如图8中第4步。

步骤5：测试设备搜索有效的MAC帧，如果搜索到有效MAC帧，并且MAC帧中的原始目的TEI或是MAC地址，指明是本测试设备，并且是“位置定位响应”。则测量该MAC帧的功率，测试设备记录本测试设备的位置信息，以及采用功率计算出测试设备和STA节点距离。如图8中5、6步。

步骤6：测试选择不同的点进行定位测量，并且记录测试设备位置信息以及测试设备和被测试STA之间的距离，然后采用基于《基于SVM的电力线定位的研究》提供的算法计算出被测试STA位置。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种物联网设备在线测试诊断方法，其特征在于：包括以下内容：

网络诊断：测试设备向被测节点发送测试命令帧，测试设备在测试命令帧中请求被测节点配合测试设备进行诊断物联网网络问题，被测节点接收到被测命令帧后，根据预先设定好的诊断流程发起物联网网络诊断过程，并将诊断结果通过测试响应帧反馈回测试设备；

节点位置定位：测试设备向被测节点发送测试命令帧，测试设备在测试命令帧中请求被测节点配合完成本测试节点的位置定位功能，被测节点接收到被测命令帧后，回复测试响应帧给测试设备，同时提供被测节点发送所述测试响应帧的功率；测试设备首先测量被测节点发出的测试响应帧功率，然后解读该测试响应帧中被测节点提供的发射功率值，测试设备根据测试响应帧中标定的功率值减去测试设备测试响应帧的功率值，得到测试响应帧路径传输的功率衰耗；根据确定的传输介质，计算出测试设备和被测节点之间距离；测试设备选择多个不同的位置点进行测试，测试设备记录每点测试时刻所处的位置，以及测试设备和被测节点之间的距离，然后采用多点定位算法计算出被测节点的位置；

被测节点自检：测试设备向被测节点发送测试命令帧，测试设备在测试命令帧中请求被测节点执行自检测过程，被测节点接收到被测命令帧后，启动自检测过程，并且将自检测结果通过测试响应帧反馈给测试设备；

所述测试命令帧和测试响应帧为MAC帧，其包括MAC帧头、MAC业务数据单元MSDU和完整性校验值；

所述MAC帧头包括：

原始源TEI：表示MSDU的原始源终端设备的标识，即最初产生MSDU的源终端设备的TEI；

原始目的TEI：表示MSDU的最终目的终端设备的标识，即最终需要处理MSDU的目的终端设备的TEI；

原始源MAC地址：表示最初产生MSDU帧的站点的MAC地址；

原始目的MAC地址：指MSDU帧的最终目的站点的MAC地址；

MSDU类型：表示MSDU类型字段用于指示MSDU帧的类型，所述测试命令帧和测试响应帧的MSDU的类型为“测试”类型；

所述被测节点自检具体包括以下步骤：

S11：测试设备组装测试命令帧，请求被测试节点启动自检过程，在测试命令帧中，设置本测试设备的TEI值为“原始源TEI”，设置目标被测节点的TEI值为“原始目的TEI”，“MSDU类型”设置为“测试”，在管理消息报文头格式的管理消息名称设定为“自诊断请求”，在管理消息报文内容中具体指定请求被测节点进行自检过程；

S12：测试设备采用CSMA载波侦听多址访问方式获取传输资源，然后在获得的传输资源上发送MAC帧数据，即发送测试命令帧，并且开启自测试监视定时器；

S13：被测节点在传输资源上搜索是否存在有效的MAC帧，如果被测节点搜索到有效的MAC帧，则首先解读其中的“原始目的TEI”，如果和被测节点的TEI值相同，则表明被测节点需要处理该MAC帧；被测节点根据测试命令帧中的请求启动设备标准自测过程，并且收集自检测结果；

S14：被测节点组装MAC帧，即测试响应帧，该帧中测试设备的TEI值为“原始目的TEI”，目标被测节点的TEI值为“原始源TEI”，“MSDU类型”设置为“测试”，在管理消息报文头格式的管理消息名称设定为“自诊断响应”；

S15：被测试节点组装完整MAC帧之后，采用CSMA载波侦听多址访问方式获取传输资源，然后在获得的传输资源上发送MAC帧数据，即发送测试响应帧；

S16：测试设备发送测试命令帧之后，在传输资源上搜索有效MAC帧，这个过程中如果自测试监视定时器超时，表明测试设备发起的测试过程失败；如果自测试监视定时器超时之前收到有效的MAC帧，并且是测试响应帧，则关闭自测试监视定时器，并且获取被测试STA节点的自测试结果；

所述网络诊断具体包括：

网络诊断方案：测试设备启动被测节点网络诊断功能，被测节点执行网络诊断过程；

状态指示方案：测试设备通过获取被测试节点上报的信息内容，分析和确定网络存在的问题；

所述网络诊断方案具体包括以下步骤：

S21：测试设备启动网络诊断功能，测试设备首先组装用于测试的测试命令帧，在该帧中MSDU类型为“测试”，其中管理消息名称为“网络诊断报文”；并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值；

S22：测试设备采用CSMA方式获取传输资源，并且将组装好的MAC帧发送到被测节点；

S23：被测节点搜索有效的MAC帧，如果搜索到来自测试设备发出的测试命令帧，解析该帧内容，被测节点根据其中包含的管理消息报文“网络诊断报文”，执行网络诊断报文规定的流程；

S24：被测节点收集网络诊断结果，并且组装成测试响应帧，在该帧中MSDU类型为“测试”，其中管理消息名称为“网络诊断报文”，并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值；

S25：被测节点采用CSMA方式搜索可使用的传输资源，并且在获得传输资源上发送测试响应帧；

S26：测试设备搜索有效的MAC帧，如果搜索到有效MAC帧，并且MAC帧中的TEI指明是本测试设备，则解析该MAC帧，得到被测节点反馈的网络诊断信息；

所述状态指示方案包括以下步骤：

S31：测试设备启动被测节点状态上报，测试设备首先组装用于测试的测试命令帧，在该帧中MSDU类型为“测试”，其中管理消息名称为需要上报的内容，并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值，在MSDU类型消息中仅包括管理消息报文头；

S32：测试设备采用CSMA方式获取传输资源，并且将组装好的MAC帧发送到被测节点；

S33：被测节点搜索有效的MAC帧，如果搜索到来自测试设备发出的测试命令帧，解析该帧内容；并且根据其中包含的管理消息报文“网络诊断报文”，根据标准规定执行网络诊断报文规定的流程；

S34：被测节点收集网络诊断结果，并且组装成测试响应帧，在该帧中MSDU类型为“测试”，其中管理消息名称为接收到测试命令帧中对应的管理消息名称；并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值；

S35：被测节点采用CSMA方式搜索可使用的传输资源，并且在获得传输资源上发送测试响应帧；

S36：测试设备搜索有效的MAC帧，如果搜索到有效MAC帧，并且MAC帧中的原始目的TEI指明是本测试设备，则解析该MAC帧，得到被测节点指示的状态信息；

所述节点位置定位，具体包括以下步骤：

S41：测试设备首先组装用于测试的测试命令帧，在该帧中MSDU类型为“测试”，其中管理消息名称为“位置定位请求”；并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值，在MSDU类型消息中仅仅包括管理消息报文头；

S42：测试设备采用CSMA方式获取传输资源，并且将组装好的MAC帧发送到被测节点；

S43：被测节点搜索有效的MAC帧，如果搜索到来自测试设备发出的测试命令帧，解析该帧内容；并且根据其中包含的管理消息报文“位置定位请求”，组装成测试响应帧，在该帧中MSDU类型为“测试”，其中管理消息名称“位置定位响应”；在测试响应帧中提供被测节点发送该帧使用的功率值，并且在MAC帧中提供测试设备和被测节点的TEI值；

S44：被测节点采用CSMA方式搜索可以使用的传输资源，并且在获得传输资源上发送测试响应帧；

S46：测试设备搜索有效的MAC帧，如果搜索到有效MAC帧，并且MAC帧中的原始目的TEI指明是本测试设备，并且是“位置定位响应”，则测量该MAC帧的功率，测试设备记录本测试设备的位置信息，以及采用功率计算出测试设备和被测节点距离；

S47：测试选择不同的点进行定位测量，并且记录测试设备位置信息以及测试设备和被测节点之间的距离，然后采用多点定位算法计算出被测节点的位置。

2.根据权利要求1所述的物联网设备在线测试诊断方法，其特征在于：使用“原始源MAC地址”代替“原始源TEI”，使用“原始目的MAC地址”代替“原始目的TEI”，在测试设备和被测节点的传输资源搜索过程中使用解读“原始目的MAC地址”代替解读“原始目的TEI”。

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