[发明专利]一种无线传感器网络分析方法

说明书

一种无线传感器网络分析方法属于无线传感器网络技术领域，尤其涉及一种无线传感器网络分析方法。本发明提供一种稳定性好、显示直观的无线传感器网络分析方法。本发明包括模型部分，完成系统的数据处理和业务逻辑、定义系统处理的数据模型，包括IEEE 802.15.4标准定义的四大类帧格式：信标帧、数据帧、确认帧和命令帧，其中命令帧分为关联请求、关联响应、解关联通知、数据请求、PAN ID冲突通知、孤立通知、信标请求、协调器重排列和GTS请求。

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，尤其涉及一种无线传感器网络分析方法。

背景技术

无线传感器网络(简称传感网)是由部署在监测区域内大量的具有数据采集和处理功能的微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络，以实现协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中监测对象的信息。无线传感器网络能够广泛应用于军事安防、管网检测、环境监测和预测、工业控制、空间探索、医疗护理、智能家居、智能交通和智能城市等领域，将在国民经济各个领域中扮演越来越重要的作用，近年来，随着计算机技术和信息技术的发展，无线通信技术已经应用到人们生活和工作的各个方面。在此基础上，由IEEE802.15.4协议发展而来的ZigBee技术更是获得众多厂商以及国内外科研机构的青睐。

由于无线传感器网络数据的不可见性和非直观性，目前的研究者多采用仿真模拟的方式测试网络协议和程序，该方法虽然在一定程度上方便可行，但是不能完全体现真实环境中无线传感器网络的工作状态。从而导致仿真结果与实际情况存在较大误差。这也是现阶段研究无线传感器网络及相关协议的一大障碍。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种稳定性好、显示直观的无线传感器网络分析方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括模型部分，完成系统的数据处理和业务逻辑、定义系统处理的数据模型，包括IEEE 802.15.4标准定义的四大类帧格式：信标帧、数据帧、确认帧和命令帧，其中命令帧分为关联请求、关联响应、解关联通知、数据请求、PAN ID冲突通知、孤立通知、信标请求、协调器重排列和GTS请求；

视图模块负责数据的显示，包括显示解析后的数据帧信息、实时显示无线传感器网络拓扑结构以及无线传感器各节点信道资源分配显示；

数据处理流程：软件启动后，首先配置串口参数并与采集硬件建立连接，然后软件接收采集硬件发送的数据并将这些数据进行封装等待下一步的处理，封装后的数据帧进入Model模块线程池中的消息队列等待空闲线程进行分析处理，分析后的数据由控制器分发往各个界面进行显示。

作为一种优选方案，本发明所述数据处理流程，数据进入系统后首先被封装成MessageModel类型，MessageModel类中定义获取帧格式、帧的到达时间、帧的源地址目的地址、帧载荷以及帧头控制字段，Model部分针对IEEE 802.15.4标准定义四大类帧：信标帧、数据帧、确认帧和命令帧，以及命令帧细分的关联请求、关联响应、解关联通知、数据请求、PAN ID冲突通知、孤立通知、信标请求、协调器重排列和GTS请求。(如图5所示)

作为另一种优选方案，本发明所述数据进入Model模块后，首先被复制成两份，其中一份进入View(视图)模块进行显示；另一份被放入消息队列中等待线程处理，然后系统从线程池中取出一个空闲线程，该线程从消息队列取出一个消息进行处理，获取帧的数量、比例以及网络拓扑结构分析；

获取帧的数量和比例：对于每种帧设置一个int型变量，每到达一个消息，对其进行分析得出帧类型后，将相应的变量加1，然后将该变量除以全部帧的数量即得到该帧的比例；

网络拓扑结构分析：根据IEEE802.15.4协议规定，无线传感器节点申请入网时需向协调器节点发送“关联请求”帧，协调器节点收到关联请求后，如果同意入网就向申请入网节点发送“关联响应”帧。