两信道物联网协议分析仪的设计与实现

摘要：

【摘要】在研究了物联网协议和无线射频技术的基础上,设计并实现了两信道物联网协议分析仪。该分析仪由数据采集器和上位机协议分析软件组成,采用空中捕获的无线射频技术,能实时采集2.4 GHz ISM频段上任意两个信道的无线数据报文;并提出了一种基于特征位的快速匹配算法,应用于协议解码模块,从而快速提高协议分析仪的分析速率。本协议分析仪实现了协议分析、网络监控、故障诊断等功能,可面向ISA100.11a、ZigBee、WIA-PA、6LoWPAN、IEEE802.15.4E五套物联网协议。实验结果表明,该分析仪单帧处理时间小于10 s,且10 m监控范围内丢包率小于1%,是一款简单、实时和有效的网络查错、测试以及性能维护工具。
【关键词】物联网协议；无线射频技术；数据采集；协议分析；快速匹配；

引言：

【引言】近年来，集成了嵌入式技术和传感器技术的物联网技术成为了研究热点。目前，物联网协议有ISA100.11a、ZigBee、WIA -PA、6LoWPAN、IEEE802.15.4E等，随着物联网应用的不断扩大，专业的协议分析仪对于一个网络的稳定运行是至关重要的。首先，在组网过程中，实时掌握各结点当前状态决定了组网的成功与否；其次，顺利完成组网后，实时监控各结点的工作状态，如能量剩余、是否掉线等也是一个重要的问题，决定了该网络能否正常、高效地完成任务。文献中采用的是多点分布全信道监听方法，经网关上传至计算机网卡结合WireShark 软件进行协议分析，系统庞大、造价高、只面向WirelessHART协议，且无法在WireShark 上添加特制功能。

作者：

王平；方燕；谢昊飞；张军；陈庆华

作者单位：

重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室；中国四联仪器仪表集团有限公司；