[发明专利]基于IEEE802.15.4的2.4GHz全信道数据采集与协议分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及工业无线通信技术领域，具体涉及工业无线传感网络测试系统中全信道数据采集与协议分析方法。

技术背景

目前工业无线传感网络协议有ISA100.11a、Wireless HART、WIA-PA等，这些协议都涉及很多关键技术，如跳频技术，调度技术，安全机制等。实现者对于协议的不同理解会导致不同的协议实现。因此，必须对协议实现方的协议进行严格的一致性测试，来检测被测协议实现与协议规范的符合程度，这就需要一致性测试系统。在这些协议的应用过程中，IEEE802.15.4标准是应用于低速无线个人区域网（LR-WPAN）的物理层和媒介访问控制层规范，具有低速、低成本、低功耗、低复杂度等优点，已经被ISA100.11a、Wireless Hart、WIA-PA等三大无线通信网络标准采用为底层标准，目前已成为降低自动化成本、扩大自动化系统应用范围的最有潜力的技术。在工业无线传感网络的测试系统中，捕捉到2.4GHz所有16个信道的数据是测试系统中的必要条件，只有获取到了所有信道的数据，才能对数据进行分析与测试，检测是否符合协议规范，同时，要知道所捕获的数据包是否符合规范，就需要一个强大的协议分析系统来对数据包进行解析处理，并对解析数据进行显示。因此工业无线全信道数据检测与协议分析仪对工业无线的一致性测试是不可或缺的装备之一，在工业无线通信领域具有非常重大的应用前景

当前的调试方式是使用协议分析仪在16个信道上搜索数据，采用选通信道的方式，只能在一个信道上采集数据，无法完成16个信道的同时采集。并且在复杂的工业现场环境中，当有多个信道的通信设备同时工作时，将会给通信调试带来一定的不便。典型的协议分析仪为成都无线龙通讯科技有限公司设计的C51RF-3packet sniffer。除此之外，由于大部分的无线技术都工作于2.4GHz的ISM公共频段，这样就会出现空间中各种无线网络相互干扰，为了使网络能够具有更好的抗干扰性，跳信道技术得到了广泛的应用，这就给通信调试提出更高的要求。

发明内容

本发明针对现有技术协议分析仪采用选通信道方式，无法完成16个信道的同时数据采集，在公共频段容易出现空间无线信号的相互干扰，能够使用跳信道技术，使网络具有更好的抗干扰性，本发明提供一套针对工业无线传感网的数据采集与协议分析仪，不仅能对基于2.4GHz的工业无线传感网的全部信道数据进行数据捕获，而且能实现对捕获的数据报文进行详细解析，可针对6LowPAN、ZigBee、WIA-PA、ISA100.11a、Wireless Hart、IEEE802.15.4e等协议标准进行解析。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：设计一种基于IEEE802.15.4的2.4GHz全信道数据采集与协议分析系统，包括：数据采集部分和协议分析部分，其特征在于，数据采集部分包括：射频接收模块、数据管理模块、存储器模块、PC通信接口模块，其中，射频接收模块持续监听16个信道是否有数据报文，负责射频前端16个信道的全信道数据采集，存储器模块暂存采集的全信道数据，数据管理模块对接收到的全信道数据进行调度，PC机通信接口模块将调度后数据上传给协议分析部分进行协议解析；协议分析部分包括：数据处理模块、工具箱模块，数据处理模块完成数据包接收、数据包解析、数据存储及显示，工具箱模块用于统计数据包、信道信息、节点信息以及获取并显示各信道的链路质量指数。