专利名称：：一种个域网中无线实时多信道数据包监听方法
技术领域：
：本发明涉及一种个域网中无线实时多信道数据包监听方法，属于无线通讯
技术领域：
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背景技术：
：在无线个域网的开发及测试中，需要对数据进行分析，要用一个无线数据包监听系统收集无线信道中的射频信号对其处理后进行观测与分析。由于无线通讯要利用射频信号进行传输，用其他手段很难观测，所以无线数据包监听系统对无线通讯网络的开发及测试非常重要。无线数据包监听系统独立于无线个域网之外，利用可靠的接收机对射频信号进行接收解调恢复为数字信号，对数字信号进行一定的处理，使其按照一定规律显示出来便于观测分析。传统的无线数据包监听方法相当于一个无线信号接收机，对某一频率的射频信号进行下变频采样得到基带信号，再对基带信号做数字解调处理得到数据包，再将数据包显示出来，如图l。这种监听方法可以完成对一个无线信道的监听，如果改变无线信道就要重新对其进行配置，如果同时在多个无线信道都有射频信号就无法完成全部无线信道的监听工作，并且缺乏对数据包的处理功能。随着无线通讯网络复杂度的提高，数据量增大，经常存在不同无线信道网络同时工作，跳频技术也越来越多的应用于无线通讯网络中，在对无线通讯网络的开发及测试中，无线监听系统可能会有如下需求1、能够同时对多个无线信道进行监听；2、不同无线信道的数据包之间有统一的时间标志；3、对大量数据包的预处理，随着数据量的增多，大量数据观测起来十分不便，需要对数据包进行有效的过滤，排序，及分类的处理。因此传统的无线监听方法已经不能满足新技术的需要，需要更新的无线数据包监听方法。
发明内容本发明的目的是提出一种个域网中无线实时多信道数据包监听方法，能够实时的监听多个无线信道的信号，统一对多个无线信道信号进行处理及解析。通过该方法，将不同无线信道上的信号有序的显示，达到实时监测多信道无线网络的目的。本发明提出的个域网中无线实时多信道数据包监听方法，包括以下各步骤(1)接收个域网中N个信道的数据包，N个信道记为d，C2...CN;(2)在上述接收的数据包中加上时间标记及信道序号G(i=l,2...N)，得到带标记3的数据包，其中时间标记表示接收到数据包的时间；(3)在监听周期T内，依次接收上述N个信道中带标记的数据包，得到带标记的数据包序列Ai—P"，Pi2...PiMi}，其中监听周期T小于任意一个信道两次连续发送数据包的最小时间间隔，i表示从监听起始时间到当前监听时间的监听周期次数，Mi表示当前监听周期内N个信道中带有标记的数据包个数，Mi《N;(3)设定一个监听时间段阈值，将上述监听时段TXi与设定的监听时间段阈值比较，若监听时段TXi小于监听时间段阈值，则重复步骤(1)至(3),若监听测时段TXi大于监听时间段阈值，则将监听时段TXi内所有带标记的数据包序列合并，得到带标记的数据包序列，记为S-仏，A2...AK}，其中K为监听时段内的监听周期的次数；(4)根据监听者设定的监听时间段，对上述带标记的数据包序列S按监听时间进行过滤，将不在监听时间段内的数据包滤除，得到时间过滤后的数据包序列；(5)根据监听者设定的监听信道，对上述过滤后的数据包序列按监听信道进行过滤，将不在监听信道内的数据包滤除，得到信道过滤后的数据包序列；(6)将上述信道过滤后的数据包序列按接收数据包的时间先后进行排序，再按信道序号将数据包序列拆分，得到监听者所需的信道的数据包序列。本发明提出的个域网中无线实时多信道数据包监听方法，具有以下优点.-1、本发明中可以对无线个域网中任意无线信道进行监听，具有很高的灵活性；2、本发明利用独立的无线接收机监听无线信道中的信号，互相之间没有影响，可根据需要调整监听的信道数，使系统有很高的可扩展性；3、本发明对于具体的射频信号没有要求，只要无线接收机能够收到信号就可以按照本发明描述的方法对信号监听，因此具有很高的通用性；4、本发明利用多信道同时接收的方法，能够实现同时监听多个无线信道，可以降低调试大规模无线网络尤其是跳频网络的复杂度，具有很高的先进性。图1是传统的无线数据包监听系统示意图。图2是本发明提出的个域网中无线实时多信道数据包监听方法的信号流方向示意图。具体实施例方式本发明提出的一种个域网中无线实时多信道数据包监听方法，首先通过天线接收多个无线信道中的射频信号，对射频信号进行下变频采样得到基带信号，对基带信号进行数字调处理得到数据包，分别对每个信道的数据包加上时间标记和信道序号，得到带标记的数据包，在设定的监听时间段阈值内循环接收N个信道的带标记数据包，将所有数据包合并，得到全部带标记的数据包序列,然后对全部带标记的数据包序列进行过滤操作得到过滤后的数据包序列，对过滤后的数据包序列进行排序分类处理的操作得到监听者需要的数据包4序列，最后将监听者需要的数据包序列显示。本发明的个域网中无线实时多信道数据包监听方法，其信号流方向示意图如图1所示，监听过程包含以下步骤(1)接收个域网中N个信道的数据包，N个信道记为d，C2...CN;(2)在上述接收的数据包中加上时间标记及信道序号Ci(i=l，2...N)，得到带标记的数据包，其中时间标记表示接收到数据包的时间；(3)在监听周期T内，依次接收上述N个信道中带标记的数据包，得到带标记的数据包序列Ai—Pu,Pi2...PiMJ，其中监听周期T小于任意一个信道两次连续发送数据包的最小时间间隔，i表示从监听起始时间到当前监听时间的监听周期次数，Mi表示当前监听周期内N个信道中带有标记的数据包个数，Mi《N;(3)设定一个监听时间段阈值，将上述监听时段TXi与设定的监听时间段阈值比较，若监听时段TXi小于监听时间段阈值，则重复步骤(1)至(3),若监听测时段TXi大于监听时间段阈值，则将监听时段TXi内所有带标记的数据包序列合并，得到带标记的数据包序列，记为S^A^A2...AK}，其中K为监听时段内的监听周期的次数；(4)根据监听者设定的监听时间段，对上述带标记的数据包序列S按监听时间进行过滤，将不在监听时间段内的数据包滤除，得到时间过滤后的数据包序列；(5)根据监听者设定的监听信道，对上述过滤后的数据包序列按监听信道进行过滤，将不在监听信道内的数据包滤除，得到信道过滤后的数据包序列；(6)将上述信道过滤后的数据包序列按接收数据包的时间先后进行排序，再按信道序号将数据包序列拆分，得到监听者所需的信道的数据包序列。以下详细介绍本发明的一个实施例-以一个基于IEEE802.15.4标准的无线实时多通道数据包监听系统为例，IEEE802.15.4标准规定2.4GHz频段一共有16个子信道，基于IEEE802.15.4标准的无线实时多通道数据包监听系统的通道数N为16，记为d，C2...C16，对应16个信道，可以对16个子信道同时进行监听，每个通道使用一套接收器，接收器包括天线，下变频采样处理，数字解调处理及加时间标志和通道序号处理，每个接收器对应接收标准中一个子信道的射频信号。在监听过程中，首先通过16个通道的接收器接收射频信号，16个通道的接收器相互独立以保证对每个子信道的接收互相没有影响。接收器收到射频信号后对信号进行下变频采样处理，得到数字基带信号，然后将数字基带信号进行数字解调处理的操作，得到解调后的数据包，再在上述解调后的数据包前加上时间标记及通道号，即信道序号G(i=l,2...16)，得到带标记的数据包，其中时间标记表示接收到射频信号的时刻，各通道使用同一个时钟基准作时间标志，数据包传输的时间是以微秒为单位的，所以使用精确到微秒级的时钟基准，以保证时间标志的精确度。IEEE802.15.4标准中规定的包格式为包长度包内容l字节不小于4字节(根据包长度决定)在上述解调后的数据包前加上时间标记及通道号得到带标记的数据包的包格式为-通道号时间标志包长度包内容l字节6字节l字节不小于4字节(根据包长度决定)通道号规定为l个字节，可以表示16个通道，时间标志规定为6个字节，以微秒为单位可以表示8年以上的时间，完全可以满足各种测试情况下的监听需要。IEEE802.15.4标准中规定任意一个设备最短的数据包传输时间为160微秒，两次连续发送数据包的最小时间间隔为128微秒，所以接收器收到并处理完两个数据包之间的最小时间间隔为288微秒=128微秒+160微秒。监听每个通道是否有数据包的时间小于最小时间间隔才能保证所有的数据包都能够被及时处理，固每个通道监听时间小于18微秒=288微秒/16。IEEE802.15.4标准中规定最长的数据包为127字节，故带标记的数据包最长为134字节，加上时间系统从接收器读取这个最长的数据包的时间要小于18微秒，否则有可能某些数据包不能被及时处理而丢失。根据上述条件，从接收器读取数据包时间设计为12微秒，在12微秒内系统可以完成对134字节数据包的读取；监听周期T设定为192微秒，小于理论计算值，可以满足所有数据包都可以被及时处理。在监听周期T内依次监听16个通道是否有带标记的数据包，将带标记的数据包合并为带标记的数据包序列AiMPn,Pi2…Pi"，Mi表示当前监听周期内16个通道中带有标记的数据包个数，在同一监听时间内不一定全部16个通道都能接收到数据包，所以Mi《N，i表示从系统开始运行时间到当前时刻的监听周期次数。设定一个监听时间段阈值，该阈值为监听时间T的整倍数，将上述监听时段TXi与设定的监听时间段阈值比较，若监听时段TXi小于监听时间段阈值，则重复接收及监听过程，若监听测时段TXi大于监听时间段阈值，则将监听时段TXi内所有带标记的数据包序列合并，得到带标记的数据包序列，记为S^A"A2...AK}，其中K为监听时段内的监听周期的次数。举例说明，假设希望监听1毫秒内通道d，C2，C3,C4，Cs，Cs，O，C8的射频信号，监听周期T为192微秒，监听时段阈值应为监听周期T的整数倍，监听时段阈值最少取192微秒X64152微秒，大于1毫秒，监听时段内监听周期的次数1(=6。系统开始运行时间设为监听者希望的监听开始时刻，系统运行后开始循环进行上述接收及监听的过程。设先后有3个通道Cs、O、C2的射频信号，接收器收到后进行打标记操作后记为F5，F7，F2。在第一个监听周期T内依次监听各通道，得到带标记的数据包序列A,^Pu,P！2，P13}={F12，F15，F17};第一个监听周期完成后，TXi=192X1=192微秒，小于监听时段阈值，则开始第二个监听周期，操作同第一个监听周期，设第二个周期先后有C5，C9，C3，C2四个通道收到数据包，得到带标记的数据包序列A2—P2"P22，P23，P24}={F22,F23，F25,F29};如此循环监听各通道直到到达监听时段阈值，共执行6个监听周期，得到全部带标记的数据包序列<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>通道的数据。下面将全部带标记的数据包序列S中数据包按时间过滤，以上面举例的序列S为例，依次检査序列S中数据包的时间标记，由于第六个监听周期已经超过l毫秒的时间，F63，F68是在l毫秒之后收到的，根据其时间标志数据包F63,F68从序列中删除，得到时间过滤后的数据包序歹ll:{Fl2,Fl5,Fl7,F22,F23，F25，F29,F42,F43,F47，F48，F"l，F52，FS7,F.58,F65,F61}。再将时间过滤后的数据包序列中数据包按通道过滤，依次检查时间过滤后的数据包序列中数据包的通道序号，将通道标记不是设定的通道显示要求d，C2，c3，c4，c5，c6，c7，c8的数据包从序列中删除，得到通道过滤后的数据包序列{Fl2，Fl5，Fl7，F22,F23，F25,F42，F43，F47，F化，F.52,F57，F58，F65}。将通道过滤后的数据包序列中的数据包按照该数据包时间标记从先到后排序，得到时间排序后的数据包序列SC={Fl5，Fl7'Fl2，F25，F23,F22,F47，F42,F48，F43,F58，Fs2，F57,F65}。设监听者希望看到18信道的数据包情况，设定的拆分要求为通道18。将时间排序后的数据包序列中根据通道序号从小到大拆分，得到8个设定的通道显示要求的通道的排序后的数据包序列即监听者所需的信道的数据包序列Sd={};SC2={Fl2,F22，F42，F52};SC3={F23，F43};SC4={};SCs={Fl5，F25，F65};SCe={};SC7={Fl7，F47，F57};SC8={F48，F58，};最后将上述监听者需要的数据包序列按通道序号拆分，时间顺序显示，得到如下显示结果:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1、一种个域网中无线实时多信道数据包监听方法，其特征在于该方法包括以下各步骤(1)接收个域网中N个信道的数据包，N个信道记为C1，C2...CN；(2)在上述接收的数据包中加上时间标记及信道序号Ci(i＝1，2...N)，得到带标记的数据包，其中时间标记表示接收到数据包的时间；(3)在监听周期T内，依次接收上述N个信道中带标记的数据包，得到带标记的数据包序列<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>A</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mo>{</mo><msub><mi>P</mi><mrow><mi>i</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>P</mi><mrow><mi>i</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><msub><mi>P</mi><mrow><mi>i</mi><msub><mi>M</mi><mi>i</mi></msub></mrow></msub><mo>}</mo><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0001"file="A2009100788990002C1.tif"wi="33"he="4"top="72"left="38"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>其中监听周期T小于任意一个信道两次连续发送数据包的最小时间间隔，i表示从监听起始时间到当前监听时间的监听周期次数，Mi表示当前监听周期内N个信道中带有标记的数据包个数，Mi≤N；(3)设定一个监听时间段阈值，将上述监听时段T×i与设定的监听时间段阈值比较，若监听时段T×i小于监听时间段阈值，则重复步骤(1)至(3)，若监听测时段T×i大于监听时间段阈值，则将监听时段T×i内所有带标记的数据包序列合并，得到带标记的数据包序列，记为S＝{A1，A2...AK}，其中K为监听时段内的监听周期的次数；(4)根据监听者设定的监听时间段，对上述带标记的数据包序列S按监听时间进行过滤，将不在监听时间段内的数据包滤除，得到时间过滤后的数据包序列；(5)根据监听者设定的监听信道，对上述过滤后的数据包序列按监听信道进行过滤，将不在监听信道内的数据包滤除，得到信道过滤后的数据包序列；(6)将上述信道过滤后的数据包序列按接收数据包的时间先后进行排序，再按信道序号将数据包序列拆分，得到监听者所需的信道的数据包序列。<!--1-->全文摘要本发明涉及一种个域网中无线实时多信道数据包监听方法，属于无线通讯
技术领域：
。首先通过天线接收无线信道中的射频信号，进行下变频采样得到基带信号，再进行数字调处理得到数据包，分别对各数据包加上时间标记和信道序号，得到带标记的数据包，在设定的监听时间段阈值内循环接收N个信道的带标记数据包，将所有数据包合并，得到全部带标记的数据包序列，再进行过滤操作和排序分类，得到监听者需要的数据包序列，并显示。本发明监听方法的优点是灵活性高、有很高的可扩展性和通用性、能够实现同时监听多个无线信道，可以降低调试大规模无线网络尤其是跳频网络的复杂度。文档编号H04W24/00GK101494873SQ200910078899公开日2009年7月29日申请日期2009年3月6日优先权日2009年3月6日发明者张晶晶,博胡,赵振丰申请人:北京威讯紫晶科技有限公司