一種時隙信跳監(jiān)聽驗證系統(tǒng)及驗證方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種符合ISA100.11a標準的時隙信跳監(jiān)聽驗證方法，首先配置無線信道監(jiān)聽模塊和邏輯分析模塊；將骨干路由器設備的時隙指示信號連接到邏輯分析模塊；將無線信道監(jiān)聽模塊的接收指示信號連接到邏輯分析模塊；啟動邏輯分析模塊和無線信道監(jiān)聽模塊；先運行骨干路由器設備，再運行終端設備。該方法可以節(jié)省大量調(diào)試時間，并且可以有效定位和其他廠商產(chǎn)品互通測試出現(xiàn)的問題，大大節(jié)省開發(fā)周期和人員成本，提高產(chǎn)品的互聯(lián)互通性能。
【專利說明】一種時隙信跳監(jiān)聽驗證系統(tǒng)及驗證方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種符合ISA100.1la標準的時隙信跳監(jiān)聽驗證方法，屬于無線通信【技術領域】。

【背景技術】
[0002]在無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)的發(fā)展過程中，由國際自動化學會(ISA)下屬的ISA100.1la工業(yè)無線委員會制定的ISA100.1la標準，其主要內(nèi)容包括工業(yè)無線的網(wǎng)絡構架、共存性、健壯性、與有線現(xiàn)場網(wǎng)絡的互操作性等。ISA100.1la標準希望工業(yè)無線設備以低復雜度、合理的成本和低功耗、適當?shù)耐ㄐ艛?shù)據(jù)速率去支持工業(yè)現(xiàn)場應用。
[0003]ISA100.1la標準即將成為最受關注、最有影響力的工業(yè)無線技術之一，針對ISA100.1la技術的研究和開發(fā)工作正如火如荼的進行。另外，該標準媒體接入層和物理層采用IEEE 802.15.4標準，通過空間和時間分集和同步技術，確保無線通訊網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，盡可能的避免無線電干擾和障礙物對無線通訊的影響，降低節(jié)點到網(wǎng)關之間的通訊延遲時間，提高網(wǎng)絡內(nèi)節(jié)點間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。但是，由于ISA100.1la標準使用自然語言描述，并涉及很多關鍵技術，設計者對于協(xié)議的不同理解會導致不同的協(xié)議實現(xiàn)，甚至有時會是錯誤實現(xiàn)。該標準的物理層通信采用IEEE 802.15.4協(xié)議，采用多信道跳頻和確定性時隙分配模式，在設備調(diào)試過程中非常困難，尤其在不同廠商的互通互聯(lián)過程中更是問題很多，不同廠商對于細節(jié)問題的處理不同導致不同廠商設備很難運行在一個網(wǎng)絡中。
[0004]因此，ISA100.1la標準產(chǎn)業(yè)化的前提條件之一是所有產(chǎn)品必須通過嚴格的一致性、互操作性等測試和認證。對于產(chǎn)品的設計者，如果在一致性測試之前進行了較充分的入網(wǎng)測試和互通測試，將大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品在該領域的兼容性能，而最終提聞廣品的市場占有率。
[0005]基于這樣的背景，本發(fā)明提出了基于ISA100.1la標準的多信道幀監(jiān)聽和驗證的方法，來滿足在節(jié)點入網(wǎng)調(diào)試過程中的調(diào)試需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出一種符合ISA100.1la標準的時隙信跳監(jiān)聽驗證系統(tǒng)及驗證方法，該系統(tǒng)能夠實時監(jiān)聽節(jié)點入網(wǎng)通信過程，該方法可以節(jié)省大量調(diào)試時間，并且可以有效定位和其他廠商產(chǎn)品互通測試出現(xiàn)的問題，大大節(jié)省開發(fā)周期和人員成本，提高產(chǎn)品的互聯(lián)互通性能。
[0007]本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):一種時隙信跳監(jiān)聽驗證系統(tǒng)，該系統(tǒng)由無線信道監(jiān)聽模塊和邏輯分析模塊組成，無線信道監(jiān)聽模塊負責持續(xù)監(jiān)聽每個信道，每個信道分別使用一套接收裝置，每個接收裝置引出一個接收指示信號，作為接收幀的實時指示信號；邏輯分析模塊負責對接收到的幀進行時隙信跳驗證。
[0008]一種時隙信跳監(jiān)聽驗證方法，包括以下步驟:
[0009](I)配置無線信道監(jiān)聽模塊對應的信道；
[0010](2)將骨干路由器設備的時隙指示信號連接到邏輯分析模塊；將信道監(jiān)聽模塊的接收指示信號連接到邏輯分析模塊；
[0011](3)啟動邏輯分析模塊和無線信道監(jiān)聽模塊，
[0012](4)先運行骨干路由器設備，進行信跳模式確認過程；再運行終端設備，進行信跳模式的驗證過程，判斷是否終端設備的信跳模式是否和骨干路由器當前的信跳模式一致；同時無線信道監(jiān)聽模塊接收到幀后給邏輯分析模塊指示信號，并將每個信道接收到的幀按時隙指示并保存，通過二維坐標進行顯示，同時邏輯分析模塊對所指示的時隙偏移值進行判斷，是否符合理論偏移值范圍，如果不符合偏移范圍則指示警告信息，直到停止監(jiān)聽驗證過程。
[0013]本發(fā)明信道監(jiān)聽和驗證系統(tǒng)獨立于ISA100.1la標準網(wǎng)絡之外，無線信道監(jiān)聽模塊接收16個信道的幀，并按照信道號和時隙，在二維空間顯示出來，便于觀測分析。
[0014]本發(fā)明能夠同時對16個信道進行監(jiān)聽和幀接收，并按照協(xié)議描述的幀格式進行解析，指示所接收到的幀是否符合信道跳頻和時隙調(diào)度要求。
[0015]本發(fā)明能夠對每個信道接收的幀的時隙偏移和時鐘源進行對比，指示偏移值。
[0016]本發(fā)明能夠滿足ISA-100.1la標準開發(fā)過程中對信道監(jiān)聽和幀數(shù)據(jù)驗證的需要。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:采用完全獨立于系統(tǒng)網(wǎng)絡的監(jiān)聽方法，方便于節(jié)點調(diào)試入網(wǎng)或不同廠商設備互通測試時快速定位問題，也可作為研發(fā)測試過程中的測試方案，具有配置靈活，執(zhí)行簡單，分析顯示清晰等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是系統(tǒng)原理連接示意圖。
[0019]圖2是時隙信跳監(jiān)聽驗證方法流程圖。
[0020]圖3是指不時隙偏移值流程圖。
[0021]圖4是對應信道和時隙的二維坐標顯示圖。
[0022]圖5是信跳模式的判斷處理過程流程圖。
[0023]圖6是時隙內(nèi)發(fā)送接收時間偏移示意圖。

【具體實施方式】
[0024]以一個基于IAS100.1la標準的時隙信道監(jiān)聽和驗證系統(tǒng)為例，詳細介紹本發(fā)明。
[0025]初始化過程:
[0026]如圖1所示，基于ISA100.1la標準的監(jiān)聽驗證系統(tǒng)的通道數(shù)為16，Cl...C16，可以對16個信道同時進行監(jiān)聽，每個信道分別使用一套接收裝置，每個接收裝置引出一個接收指示信號，作為接收幀的實時指示信號。信道監(jiān)聽系統(tǒng)初始化，分別對每個信道接收裝置配置信道并啟動，開始接收各信道的數(shù)據(jù)幀。圖1中虛線框為被監(jiān)聽的ISA100.1la無線網(wǎng)絡系統(tǒng)。
[0027]運行過程:
[0028]在監(jiān)聽過程中，當16個通道的監(jiān)聽模塊接收到幀后，給邏輯分析模塊指示信號，該信號的高電平表示接收的持續(xù)時間，其中信號上升沿表示接收到第一個字節(jié)的時刻。由于數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臅r間是以微秒為單位的，所以接收到幀的時間單位為微妙，接收到幀的指示信號和基準時隙信號對應顯示在二維坐標上，以指示實際接收到幀的時間與理論窗口值的偏移大小。如圖4所示，X坐標軸表示時隙，Y坐標軸表示信道號。
[0029]根據(jù)協(xié)議內(nèi)容，一個設備傳輸PPDU的時間范圍是很窄的，比接收設備時間范圍窄；如果傳輸PPDU時間偏移較大，接收設備就無法接收到該PPDU。所以，在任意時隙內(nèi)無線信道監(jiān)聽模塊接收到幀的時間偏移要符合協(xié)議參數(shù)的要求。
[0030]如圖6所示，一個時隙的長度為10ms，接收終端應該從1312us± 10us開始需要打開接收機；發(fā)送終端在2312us± 10us時刻開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀，如果無線信道監(jiān)聽模塊接收到幀的當前時刻值小于1212us，表示發(fā)送終端超過了最大時間偏移值，接收終端就很難接收到該數(shù)據(jù)幀，此時邏輯分析模塊給出警告指示信息；同樣，當無線信道監(jiān)聽模塊接收到幀的當前時刻大于3412US，表示發(fā)送終端發(fā)送時間滯后，超過協(xié)議要求的最大值，接收終端很難接收到該數(shù)據(jù)幀，則邏輯分析模塊給出警告指示信息。以此這樣，持續(xù)監(jiān)聽每個信道所接收到的幀，直到監(jiān)聽結束，如圖3所示。
[0031]運行邏輯分析模塊，對骨干路由器模塊的時隙指示信號和無線信道監(jiān)聽模塊的接收指示信號進行采集后送給邏輯分析模塊，將這些信號同時顯示在一個信道時隙的二維坐標軸上。
[0032]當邏輯分析模塊接收到幀后，進行信跳模式的判斷處理過程；如圖5所示。具體的描述如下:
[0033]首先，對網(wǎng)絡中的骨干路由器設備進行信跳模式驗證，啟動骨干路由器設備和無線信道監(jiān)聽模塊，對骨干路由器設備發(fā)送的廣播幀進行監(jiān)聽，通過一個監(jiān)聽周期后，確定當前骨干路由器所采用的信跳模式。
[0034]再運行終端設備，對接收到的幀進行排序，根據(jù)第一個幀所在的信道號當前時隙值，并結合實際接收到第二個幀的時隙值，計算出間隔的時隙個數(shù)，對比第二個幀理論應該在哪個信道上傳輸；再對比實際所在的信道，確定是否符合信跳模式中的一種。
[0035]如果不符合信跳模式，則給出警告信息。重復第2步驟，對后續(xù)接收到的幀進行理論與實際的對比，若出現(xiàn)和信跳模式不匹配情況，則警告信息。直到停止監(jiān)聽驗證過程。
[0036]舉例說明
[0037]運行監(jiān)聽驗證系統(tǒng)，當接收到廣播路由器發(fā)送的廣播幀，根據(jù)兩個幀所在的信道計算出為哪種模式。在N時隙，當前信道為19，接收到第一個廣播幀；在M時隙，當前信道為16，接收到第二個廣播幀。如圖4所示。
[0038]如果兩個廣播幀之間的時隙個數(shù)相差為4，也就是M-N = 4表達式成立的話，則表示當前骨干路由器的時隙信跳模式為模式I。當終端設備，發(fā)起的入網(wǎng)請求必須符合模式I的信跳和時隙調(diào)度；在終端設備入網(wǎng)過程中，骨干路由器會分配周期性信道資源，當在N時隙，當前信道為20，監(jiān)聽到終端設備發(fā)出的第一個幀，在M時隙，當前信道為18，監(jiān)聽到終端設備發(fā)出的第二個幀，如果M-N = 4表達式成立，則表示終端設備的時隙調(diào)度周期為4，即每間隔4個時隙的資源屬于該終端設備。當收到終端設備發(fā)出的幀不符合該調(diào)度周期，給出告警信息。這樣，在設備入網(wǎng)調(diào)試過程中，可以較快定位問題，提高調(diào)試和驗證效率。
[0039]

模式 I |19 |12 |20 |24 Il6 |23 Il8 |25 Il4 |21 111 Il5 |22 Il7 Il3 |26

【權利要求】
1.一種時隙信跳監(jiān)聽驗證系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)由無線信道監(jiān)聽模塊和邏輯分析模塊組成，無線信道監(jiān)聽模塊負責持續(xù)監(jiān)聽每個信道，每個信道分別使用一套接收裝置，每個接收裝置引出一個接收指示信號，作為接收幀的實時指示信號；邏輯分析模塊負責對接收到的幀進行時隙信跳驗證。
2.如權利要求1所述的時隙信跳監(jiān)聽驗證系統(tǒng)，其特征是時隙信跳監(jiān)聽驗證方法包括以下步驟: (1)配置無線信道監(jiān)聽模塊對應的信道； (2)將骨干路由器設備的時隙指示信號連接到邏輯分析模塊；將無線信道監(jiān)聽模塊的接收指示信號連接到邏輯分析模塊； (3)啟動邏輯分析模塊和無線信道監(jiān)聽模塊； (4)先運行骨干路由器設備，進行信跳模式確認過程；再運行終端設備，進行信跳模式的驗證過程，判斷終端設備的信跳模式是否和骨干路由器當前的信跳模式一致；同時無線信道監(jiān)聽模塊接收到幀后給邏輯分析模塊指示信號，并將每個信道接收到的幀按時隙指示并保存，通過二維坐標進行顯示，同時邏輯分析模塊對所指示的時隙偏移值進行判斷，是否符合理論偏移值范圍，如果不符合偏移范圍則指示警告信息，直到停止監(jiān)聽驗證過程。
3.如權利要求2所述的時隙信跳監(jiān)聽驗證系統(tǒng)，其特征是步驟(4)中進行信跳模式的驗證過程是: 第I步驟、首先，對網(wǎng)絡中的骨干路由器設備進行信跳模式驗證，啟動骨干路由器設備和無線信道監(jiān)聽模塊，對骨干路由器設備發(fā)送的廣播幀進行監(jiān)聽，通過一個監(jiān)聽周期后，確定當前骨干路由器所采用的信跳模式； 第2步驟、再運行終端設備，對接收到的幀進行排序，根據(jù)第一個幀所在的信道號當前時隙值，并結合實際接收到第二個幀的時隙值，計算出間隔的時隙個數(shù)，對比第二個幀理論應該在哪個信道上傳輸；再對比實際所在的信道，確定是否符合信跳模式中的一種； 第3步驟、如果不符合信跳模式，則給出警告信息，重復第2步驟，對后續(xù)接收到的幀進行理論與實際的對比，若出現(xiàn)和信跳模式不匹配情況，則給出警告信息，直到停止監(jiān)聽驗證過程。
4.如權利要求2所述的時隙信跳監(jiān)聽驗證系統(tǒng)，其特征是步驟(4)中指示時隙偏移值的方法是: 當無線信道監(jiān)聽模塊接收到幀后給邏輯分析模塊指示信號，將每個信道接收到幀的指示信號和基準時隙信號對應顯示在二維坐標上，以指示實際接收到幀的時間與理論窗口值的偏移大??；如果無線監(jiān)聽模塊接收到幀的當前時刻值小于理論窗口值，則邏輯分析模塊給出警告指示信息；同樣，當無線監(jiān)聽模塊接收到幀的當前時刻大于理論窗口值，則邏輯分析模塊給出警告指示信息；以此這樣，持續(xù)監(jiān)聽每個信道所接收到的幀，直到監(jiān)聽結束。
【文檔編號】H04W24/06GK104202762SQ201410472058
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權日:2014年9月16日
【發(fā)明者】支亞軍, 張建鋒, 張建奇, 成斐鳴, 李孟 申請人:西安航天自動化股份有限公司