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宽带微功率协议分析系统的设计与实现

周文峰  
【摘要】:随着泛在电力物联网的逐步完善,其对接入网技术也提出了更高的要求。目前正处于研发阶段的宽带微功率能够与宽带电力线载波完成互补共建,进而丰富泛在电力物联网的技术储备。宽带微功率网络使用无线链路进行通信,在网络部署后无法肉眼直观地观察和分析问题,给宽带微功率网络的研究和部署带来一定困难。本文针对上述问题设计的宽带微功率协议分析系统可以在不干扰网络正常运行的情况下实时监控和分析网络状态。系统由数据捕获处理子系统和协议分析子系统组成。数据捕获处理子系统中,首先针对集中式捕获数据单一的缺点采用分布式数据捕获方案,通过在网络的各个位置布置捕获设备完成全网数据捕获,相对于集中式捕获方案可以获取更全面的数据。其次,利用宽带微功率网络特点提出了基于目标网络时间戳的捕获数据时间同步方案,该方案无需在捕获设备中增加授时模块,并且复杂度低于基于重复数据的时间同步方案。除了采用pcap文件格式保存数据外,制定了一级索引文件格式用于单个pcap文件内快速查找和过滤特定数据包,在此基础上设计了二级索引文件格式,在保留原始pcap信息的同时保存同步后融合数据。最后通过设计的解析模块对数据进行解析。协议分析子系统中,针对目前多数协议分析系统分析内容不足的问题,提出了分析内容的三个层次:分析单条报文的内容,汇总多条报文内容信息以及综合多维度信息进行网络质量评估。并且设计了组件式分析结构,将数据、分析组件与界面独立分开。由协议解析模块提供基本数据,分析组件支持各种分析内容的扩充,界面呈现分析结果。分析组件中包含了对关键信息统计处理的统计分析,结合网络拓扑信息和力导向布局算法的动态拓扑可视化分析,以及基于多响应优化评估方法的网络性能评估分析。协议分析子系统提供了有效的分析内容,而不仅仅是对协议报文的解析显示。经过测试部署已经验证了宽带微功率协议分析系统具有较好的数据捕获能力和监控分析能力,在协议研发阶段也具有较好的辅助测试能力。


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