[發明專利]一種寬帶微功率無線通信網絡分析方法和系統

有效

• 申請號: 202110281285.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113037558B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 董彬;蘇法通
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L41/12
• 分類號: H04L41/12;H04L45/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.一種寬帶微功率無線通信網絡分析方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S11：配置網絡分析系統與硬件捕獲設備的通信命令，使網絡分析系統控制硬件捕獲設備在指定頻點捕獲網絡中節點發出的數據包；

S12：硬件捕獲設備捕獲到數據包后，通過串口將數據包分享給網絡分析系統；

S13：網絡分析系統不停掃描串口，從串口讀取數據包，并對數據包進行處理，形成可以解析的協議格式；

S14：按照寬帶微功率無線通信協議對每條數據進行逐字節解析；

S15：在組網進行過程中，判斷數據包所屬報文類型，如果是關聯請求報文、關聯確認報文、關聯匯總指示報文、代理變更請求報文、代理變更確認報文或者離線指示報文，保存報文中的相關拓撲信息，相關拓撲信息包括節點信息、代理節點信息和節點層級信息；

S16：根據拓撲信息繪制網絡拓撲圖，并實時更新在視圖中；

S17：在組網結束后，判斷報文是否是發現列表報文或通信成功率報文，如果是，需要提取節點和代理節點信息，并根據該信息恢復網絡拓撲圖；

在所述S14中，對數據進行逐字節解析的過程包括：MPDU幀控制域解析、MAC幀頭解析、網絡管理消息報文解析、應用層報文解析以及電表協議解析；

其中，MPDU幀控制域解析時，需要根據定界符類型來解析不同幀的可變區域，一共有信標幀、SOF幀、選擇確認幀和網間協調幀；MAC幀頭解析時需要保存MSDU類型信息，如果MSDU類型是0，下一步需要進行網絡管理消息報文解析，如果MSDU類型是48，下一步需要進行應用層報文解析；網絡管理消息報文解析時，需要判斷管理消息類型，然后按照相應報文格式進行解析，寬帶微功率無線通信協議定義了19種報文格式；應用層表文解析用于完成抄表內容的解析，分為抄表上行報文解析和抄表下行報文解析；電表協議解析需要按照645電表協議和698電表協議格式進行解析。

2.根據權利要求1所述的一種寬帶微功率無線通信網絡分析方法，其特征在于：在所述S11中，通信命令包括：開始捕獲命令、時間同步命令、暫停捕獲命令和重新開始捕獲命令。

3.根據權利要求1所述的一種寬帶微功率無線通信網絡分析方法，其特征在于：在所述S13中，對數據包的處理過程包括：斷幀處理、數據解碼、MAC幀重組和協議幀封裝；

其中，斷幀處理是將連續的數據包碼流斷開成一條條數據幀；數據解碼是按幀編碼方式進行反向譯碼得到原始數據；MAC重組是將數據中的物理快頭和校驗碼的無關信息丟棄，并將剩余信息重新組裝；協議幀封裝是將重組后的MAC幀封裝成可以解析的協議幀格式。

4.根據權利要求1所述的一種寬帶微功率無線通信網絡分析方法，其特征在于：在所述S15中，不同報文保存的信息包括：關聯確認報文需要保存節點TEI與代理節點TEI；關聯匯總指示報文需要保存所有節點TEI；代理變更確認報文需要保存節點TEI、舊代理節點TEI與新代理節點TEI；離線指示報文需要保存將要離線節點的TEI；

其中，TEI是CCO同意節點入網后，為每個節點分配的唯一設備標識，是網絡中節點進行區分的信息。

5.根據權利要求1所述的一種寬帶微功率無線通信網絡分析方法，其特征在于：在所述S16中，繪制拓撲方法包括：單節點入網拓撲繪制、多節點同時入網拓撲繪制、節點代理變更拓撲繪制和節點離線拓撲繪制；

其中，單節點入網拓撲繪制是判斷報文是關聯確認報文后進行的；多節點同時入網拓撲繪制是判斷報文是關聯匯總指示報文后進行的；節點代理變更拓撲繪制是判斷報文是代理變更確認報文后進行的；節點離線拓撲繪制是判斷報文是離線指示報文后進行的。

6.根據權利要求1所述的一種寬帶微功率無線通信網絡分析方法，其特征在于：在所述S17中，拓撲恢復的原則包括：收到發現列表報文后判斷節點和代理節點是否已經存在，存在則不能繪制拓撲，否則在現有拓撲圖上恢復拓撲信息；收到通信成功率報文后，依次判斷每個節點和代理節點是否存在，存在則不能繪制拓撲，否則在現有拓撲圖上恢復拓撲信息。

7.一種寬帶微功率無線通信網絡分析系統，其特征在于：該系統包括依次連接的數據捕獲模塊、數據處理模塊、協議解析模塊、拓撲分析模塊和圖形界面模塊；

其中，數據捕獲模塊用于捕獲網絡中節點發出的數據包；

數據處理模塊用于對接收的數據包進行處理，形成可以解析的數據格式；

協議解析模塊用于對處理后的數據進行解析，保存節點拓撲信息；

拓撲分析模塊用于通過對節點拓撲信息進行分析，實時繪制網絡拓撲圖；

圖形界面模塊用于用于展示網絡信息和分析結果；

協議解析模塊中，按照寬帶微功率無線通信協議對每條數據進行逐字節解析；

對數據進行逐字節解析的過程包括：MPDU幀控制域解析、MAC幀頭解析、網絡管理消息報文解析、應用層報文解析以及電表協議解析；

其中，MPDU幀控制域解析時，需要根據定界符類型來解析不同幀的可變區域，一共有信標幀、SOF幀、選擇確認幀和網間協調幀；MAC幀頭解析時需要保存MSDU類型信息，如果MSDU類型是0，下一步需要進行網絡管理消息報文解析，如果MSDU類型是48，下一步需要進行應用層報文解析；網絡管理消息報文解析時，需要判斷管理消息類型，然后按照相應報文格式進行解析，寬帶微功率無線通信協議定義了19種報文格式；應用層表文解析用于完成抄表內容的解析，分為抄表上行報文解析和抄表下行報文解析；電表協議解析需要按照645電表協議和698電表協議格式進行解析。