[发明专利]一种用于ZigBee网络的探测分析装置

说明书

技术领域：

本发明属于ZigBee组网技术分析领域，涉及一种用于ZigBee网络的探测分析装置，能够自动探测周围的ZigBee无线网络，并分析该网络拓扑结构、各层通信数据及网络运行情况。

背景技术：

ZigBee译为紫蜂，是一种新兴的短距离、低功耗的无线通信技术，用于传感控制应用(SensorandControl)，由IEEE802.15工作组中提出，并由其TG4工作组制定规范。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，该名称(又称紫蜂协议)来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络；其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。该协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等，其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE802.15.4标准的规定。简而言之，ZigBee就是一种便宜的、低功耗的近距离无线组网通讯技术，它通过协调器、路由器和终端节点等设备身份组成一个无线的网络来工作，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

目前ZigBee技术广泛应用于智能电网、智能交通、智能家居、工业自动化、智能建筑、公共安全、环境保护等领域，例如中国专利201520085106.6公开的一种基于ZigBee无线控制的便携式智能家居系统，中国专利201510173214.3公开的一种ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，中国专利2015100980000.4公开的一种ZigBee遥控器远程控制方法，中国专利201520148212.4公开的一种基于ZigBee的石油地震勘探数据传输系统，中国专利201520098855.2公开的一种基于ZigBee网络的货运车辆超限超载快速检测系统等等。但在现有的众多ZigBee应用中，均存在着某个节点损坏或带病工作难于及早发现、难以定位等问题，因此本发明设计一种新型的用于ZigBee网络的探测分析装置，无需接入正在使用的ZigBee网络，即可实现查看ZigBee网络结构、帮助维护人员发现网络中有问题的节点等功能，同时能够为教学人员研究ZigBee网络数据传输情况提供直观运行界面。

发明内容：

本发明的发明目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种用于ZigBee网络的探测分析装置，能够获取ZigBee网络在各种应用场景下的运行信息，通过分析高空中ZigBee网络电波、计算电波中数据信息、分析其携带的网络数据，然后在计算机屏幕上绘制出网络结构，并显示出网络中各层协议数据。

为了实现上述目的，本发明涉及的用于ZigBee网络的探测分析装置主体结构包括数据采集装置和主机，数据采集装置中安装设置有相互电信息连接的数据采集单元和数据传输单元，主机中安装设置有相互电信息连接的通信单元、ZigBee数据分析单元、拓扑结构绘制单元、MAC帧头绘制单元、NWK帧段绘制单元和帧视图保存单元；数据采集装置放置在ZigBee网络附近100米以内，通过数据采集单元以无线方式收集空中电波，再根据预设程序过滤并筛选出符合ZigBee协议的数据并通过数据传输单元传送给主机；主机中的通信单元接收数据后进行校验和拆分，形成一帧ZigBee数据传输至ZigBee数据分析单元，ZigBee数据分析单元将每帧ZigBee数据进行智能分析，并根据分析结果分别调用拓扑结构绘制单元、MAC帧头绘制单元和NWK帧段绘制单元，以绘制出使用ZigBee网络的设备和设备间通信链路的帧视图，再以文件的形式保存在帧视图保存单元中便于查看分析，实现对ZigBee网络的探测分析。

进一步的，所述各单元的功能作用和原理是：

数据采集单元：是以能探测空中电磁波的芯片为中心载体，内置有预设的过滤筛选程序，用于完成空中电波的收集、过滤和筛选出符合ZigBee网络格式的数据，并传送至数据传输单元中；

数据传输单元：用于将数据采集单元采集传送的符合ZigBee协议的数据传输至运行在主机上的通信单元中；

通信单元：用于将接受的符合ZigBee协议的数据进行校验和拆分，并形成一帧ZigBee数据传输至ZigBee数据分析单元中进行分析；