DB44_T 1551-2015 传感器网络主要性能指标测试方法.docx

ICS.35.110L 79备案号：47083-2015DB44广东省地方标准DB44/T 15512015传感器网络主要性能指标测试方法2015-03-26 发布2015-06-26 实施广东省质量技术监督局发布DB44/T 15512015目次1  范围12  规范性引用文件13  术语和定义13.1 最大传输速率link maximum transmission rate13.2 传输时延link transmission delay13.3 丢包率link packet loss ratio13.4 转发时延forward delay13.5 节点入网时间node connect time13.6 网络建立时间network establishing time13.7 最大路由跳数maximum hop count24测试条件24.1测试坏境要求24.2 测试场地要求24.3 测试对象要求25性能测试方法35.1 最大传输速率测试方法35.2传输时延测试方法45.3 丢包率测试方法55.4转发时延测试方法55.5节点入网时间测试方法65.6网络建立时间测试方法75.7最大路由跳数测试方法8附录 A（规范性附录）传感器网络主要性能指标测试工具要求9附录 B（资料性附录）传感器网络主要性能指标测试记录表格式10DB44/T 15512015前言本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。本标准由广东省质量技术监督局提出并归口。本标准起草单位：广州市弘宇科技有限公司、中国电子科技集团公司第七研究所、广州市标准化研究院、东莞中电云华信息技术有限公司。本标准主要起草人：柳振东、蓝海盛、陈传红、何小龙、丘志豪、张文娟、曹颖璐、王贺珍。本标准为首次发布。DB44/T 15512015传感器网络主要性能指标测试方法1  范围本标准规定了传感器网络主要性能指标（最大传输速率、传输时延、丢包率、转发时延、节点入网时间、网络建立时间、最大路由跳数）的定义、测试条件和测试方法。本标准适用于基于ZigBee技术并经过一致性检验的传感器网络主要性能指标的测试。2  规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 30269.2信息技术传感器网络第2部分：术语3  术语和定义GB/T 30269.2界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1最大传输速率link maximum transmission rate在没有数据包丢失的情况下，在被测链路上所能传输的最大数据包速率。3.2传输时延link transmission delay被测网络中一端的节点发送数据包到另一端的节点接收到数据包所经历的时间。3.3丢包率link packet loss ratio被测网络中两端节点之间所丢失数据包数量占所发送数据包的比率。3.4转发时延forward delay被测网络中的路由器从接收到数据包，到把该数据包转发出去所经历的时间。3.5节点入网时间node connect time被测网络中的节点从开启到进入网络并确认所经历的时间。3.6网络建立时间network establishing time1DB44/T 15512015被测网络中的所有节点从同时开启到都进入网络并确认所经历的时间。3.7最大路由跳数maximum hop count被测网络允许数据包经过的路由器数量的最大值。4  测试条件4.1 测试坏境要求测试可以在下述范围内的任一温度、湿度和气压实际存在的组合条件下进行：a)环境温度：0 +60 ；b)相对湿度：20%90%；c)大气压力：86 kPa106 kPa。4.2 测试场地要求测试应在空旷的测试场地上进行。4.3 测试对象要求4.3.1电源条件电源电压应在标称电压±10%范围内。4.3.2网络设备条件被测网络设备的接收灵敏度应不大于-88 dBm。除丢包率测试、最大路由跳数测试以及其他特殊情况外，被测网络设备之间的传输距离通常设置为10 m。用于测试传感器网络性能的测试工具应满足附录A的要求。4.3.3网络拓扑条件除特殊情况外，应分别搭建以下三种典型拓扑结构的传感器网络，再按第5章进行性能测试。a)星状拓扑结构在所搭建的星状拓扑结构中，路由器和终端的数目均不宜少于5个，如图1所示。注：表示协调器，  表示路由器，  表示终端图1  星状典型拓扑结构示意图2DB44/T 15512015b)树状拓扑结构在所搭建的树状拓扑结构中，路由器数目不宜少于5个，如图2所示。注：表示协调器，  表示路由器，  表示终端图2  树状典型拓扑结构示意图c)网状拓扑结构在所搭建的网状拓扑结构中，路由器数目不应少于5个，如图3所示。注：表示协调器，  表示路由器，  表示终端图3  网状典型拓扑结构示意图5性能测试方法5.1 最大传输速率测试方法5.1.1测试方法3DB44/T 15512015测试结构示意图如图4所示。测试应在空载网络中分段进行。任意选择一个频点，对网络覆盖区内的测试点进行以下测试：a)将被测网络中一端的节点 A 与测试工具 A 进行连接，将另一端节点 B 与测试工具 B 进行连接；b)先从测试工具 A 向测试工具 B 均匀发送数据包，并由测试工具 B 统计正确接收到的数据包；c)向被测网络发送长度为 N = 32 Byte 的数据包，每间隔 8 ms 发送一次数据包，共发送 1000次；d)如果所有数据包都被正确接收，则以 1 ms 为单位，减少发送数据包的间隔，否则增加发送数据包的间隔；e)重复步骤 c)和 d），直到测出在没有丢包的情况下发送数据包的最小间隔 t，计算出最大传输速率为（8 N/t）kbps；f)将数据包的长度 N 分别设置为 48，64，80，96 Byte，重复步骤 c)至 e)，记录数据包长度和最大传输速率；g)断开测试工具 A 与节点 A 的连接，以及测试工具 B 与节点 B 的连接，间隔 5 分钟后，重新连接，重复步骤 c)至 f)，共测试 5 次；h)记录每次测试的数据包长度和最大传输速率，对数据包长度相同的 5 次最大传输速率结果取平均值作为下行最大传输速率结果；i)再从测试工具 B 向测试工具 A 发送数据包，并由测试工具 A 统计正确接收到的数据包，重复步骤 c)至 g)；j)记录每次测试的数据包长度和最大传输速率，对数据包长度相同的 5 次最大传输速率结果取平均值作为上行最大传输速率结果。被测网络节点 A测试工具 A节点 B测试工具 B图4  最大传输速率、传输时延、丢包率的测试结构示意图5.1.2抽样规则对协调器路由器链路，应进行全部测试。对协调器终端链路和路由器终端链路，均以不低于10%的比例进行抽样测试，抽样数均不少于10条；当其链路数不足10条时，全部测试。5.2 传输时延测试方法5.2.1测试方法测试结构示意图如图4所示。测试应在空载网络中分段进行。任意选择一个频点，对网络覆盖区内的测试点进行以下测试：a)将被测网络中一端的节点 A 与测试工具 A 进行连接，将另一端节点 B 与测试工具 B 进行连接；b)先从测试工具 A 向测试工具 B 均匀发送数据包，并由测试工具 B 统计正确接收到的数据包；c)向被测网络发送长度为 N = 32 Byte 的数据包，并且记录所发送数据包的序号 K 和时间 Tsk（ k=0,1,2,K-1 ） ， 同 时 ， 测 试 工 具 B 记 录 所 接 收 到 数 据 包 的 序 号 K 和 时 间 Trk（k=0,1,2,K-1）；d)共发送 1000 次数据包；4DB44/T 15512015e)计算所有接收数据包的传输时延为 TrkTsk，取平均值作为传输时延；f)将数据包长度 N 分别设置为 48，64，80，96 Byte，重复步骤 c)和 d)，记录数据包长度和传输时延；g)断开测试工具 A 和测试工具 B 与被测网络的连接，间隔 5 分钟后，再重新连接，重复步骤 c)至 f)，共测试 5 次；h)记录每次测试的数据包长度和传输时延，对数据包长度相同的 5 次传输时延结果取平均值作为下行传输时延结果；i)再从测试工具 B 向测试工具 A 发送数据包，并由测试工具 A 统计正确接收到的数据包，重复步骤 c)至 g)；j)记录每次测试的数据包长度和传输时延，对数据包长度相同的 5 次传输时延结果取平均值作为上行传输时延结果。5.2.2抽样规则按照5.1.2的抽样规则进行。5.3 丢包率测试方法5.3.1测试方法测试结构示意图如图4所示。测试应在网络中分段进行。任意选择一个频点，对网络覆盖区内的测试点进行以下测试：a)将被测网络中一端的节点 A 与测试工具 A 进行连接，将另一端节点 B 与测试工具 B 进行连接；b)先从测试工具 A 向测试工具 B 均匀发送数据包，并由测试工具 B 统计所接收到的数据包；c)向被测网络发送长度为 N = 32 Byte 的数据包，设置传输距离 L = 50 m，按 5.1.1 所测得的最大传输速率发送数据包，共发送 Ns 次；d)记录正确接收到的数据包数量 Nr，计算出丢包率为(Ns-Nr)/ Ns；e)将数据包长度 N 分别设置为 48，64，80，96 Byte，重复步骤 c)和 d)，记录数据包长度、传输距离和丢包率；f)将传输距离 L 分别设置为 75，100，125 m，重复步骤 c)至 e)；g)断开测试工具 A 与节点 A 的连接，及测试工具 B 与节点 B 的连接，间隔 5 分钟后，重新连接，重复步骤 c)至 f)，共测试 5 次；h)记录每次测试的数据包长度、传输距离和丢包率，对数据包长度和传输距离都相同的 5 次丢包率结果取平均值作为下行丢包率结果；i)再从测试工具 B 向测试工具 A 发送数据包，重复步骤 c)至 g)；j)记录每次测试的数据包长度、传输距离和丢包率，对数据包长度和传输距离都相同的 5 次丢包率结果取平均值作为上行丢包率结果。5.3.2抽样规则按照5.1.2的抽样规则进行。5.4 转发时延测试方法测试结构示意图如图5所示。任意选择一个频点，对被测路由器节点所在链路进行以下测试：5DB44/T 15512015被测网络测试工具 A节点 A路由器节点 C节点 B              测试工具 B测试工具 C图5  转发时延测试结构示意图a)将被测的路由器节点 C 与测试工具 C 相连接，将路由器节点 C 两侧相邻的节点 A 和节点 B 分别与测试工具 A 和测试工具 B 进行连接；b)先从测试工具 A 经路由器节点 C 向测试工具 B 均匀发送数据包；c)传输的数据包指定 APS 层(应用支持子层)确认选项，用测试工具 C 监听信道数据包，记录路由器节点 C 接收到该数据包的时间 Tc，以及路由器节点 C 转发该数据包的时间 Td；d)计算数据包转发时延为 Td-Tc；e)重复步骤 b)至 d)，测试 5 次，最终转发时延是这 5 次结果的平均值。5.5 节点入网时间测试方法5.5.1路由器入网时间分别建立节点数目为2(最小网络)、3(包含路由器的最小网络)、7(最小的树形网络)个节点的网络，如图6分图a)、b)、c)所示，进行以下测试：a)将路由器作为被测网络的新增节点，与测试工具相连接；b)测试工具向该路由器供电，记录通电时间 t0；c)传输的数据包指定 APS 层(应用支持子层)确认选项，用测试工具监听信道数据包，记录该新增路由器加入网络的确认包的时间 t1；d)计算路由器入网时间为 t1-t0。6DB44/T 15512015测试工具测试工具测试工具新增节点a)新增节点b)新增节点c)注：  表示协调器，  表示路由器，  表示终端图6  节点入网时间测试结构示意图5.5.2终端入网时间将终端作为新增节点，按照5.4.1的测试方法进行测试。5.6 网络建立时间测试方法测试结构示意图如图7所示，被测网络应按4.3条搭建（图7中只以其中一种网络拓扑为例），进行以下测试：a)将测试工具连接协调器；b)开启所有终端和路由器；c)数据分析器向协调器供电，记录通电时间 t0作为网络开始时间；d)传输的数据包指定 APS 层(应用支持子层)确认选项，用测试工具监听信道数据包，记录各个终端和路由器的加入网络的确认包的时间 t1,t2,tn；e)计算网络建立时间为 maxt1,t2,tnt0。7DB44/T 15512015测试工具被测网络注：  表示协调器，  表示路由器，  表示终端图7  网络建立时间测试结构示意图5.7 最大路由跳数测试方法测试结构示意图如图8所示：a)将所有的节点发射功率调节到最低，如果节点通信距离大于 2 m，则用衰减器等辅助设备使节点通信距离调节到 2 m 以下；b)开启协调器，将第 1 个路由器从距离协调器 2 m 处向协调器靠近,用测试工具 A 监听该节点加入网络的确认包，直到该节点刚好入网为止；c)将第 N+1 (N=1,2,M-1)个路由器从距离第 N 个路由器 2 m 处向第 N 个路由器靠近，用测试工具 A和测试工具 N 监听该节点加入网络的确认包，直到第 N+1 个节点刚好入网为止；d)重复步骤 c)，直到第 M 个节点能入网，而第 M+1 个路由器不能入网为止；e)记 K=M，测试工具 K 均匀地向第 K 个路由器发送目的地址为协调器的数据包；f)用测试工具 1 至 M 依次监听各个路由器的转发数据包，如果 K 个路由器中，所有第 N+1 的路由器的下一跳为第 N 个路由器，则 K 就是最大路由路数；否则，记 K=M-1 重复步骤 e)和 f)，直到 K=0 为止。测试工具 A路由器 1路由器 2路由器 M                      ×测试工具 1测试工具 2注：  表示协调器，  表示路由器图8  最大路由跳数测试结构示意图测试工具 M测试工具 M+18DB44/T 15512015AA附录A（规范性附录）传感器网络主要性能指标测试工具要求用于传感器网络主要性能指标测试的测试工具，应具备以下基本功能和精度要求：具备传感器网络流量仿真功能，可产生符合传感器网络协议的数据包，并可指定产生数据包的内容、长度、数目、发送时间、发送时间间隔；具备对接收符合传感器网络协议的数据包进行统计的功能，并能记录所接收数据包的长度、数目、接收时间、正确率；具备监听传感器网络流量以及传感器网络协议分析的功能，能对传感器网络中捕获到的数据包记录捕获时间并自动实时解码；具备自动网络节点和拓扑发现功能，能自动生成网络节点列表；具备对传感器网络节点进行供电的功能，并能记录供电的起始时间；测试工具记录的时间精度应优于 10 s。9DB44/T 15512015BB附录B（资料性附录）传感器网络主要性能指标测试记录表格式表B.1  传感器网络主要性能指标测试记录表封面编号：×××××××（性能测试机构的名称）传感器网络主要性能指标测试记录表委托单位：承建单位：网络名称：测试地址：项目名称：测试日期：年月日核验员：测试员：10本次性能测试主要测试工具：名    称型    号编    号校准证书有效期测试环境：温度湿度 RH其他网络拓扑：备注：DB44/T 15512015表B.2  传感器网络主要性能指标测试记录表首页编号：×××××××                                   第  页  共页11编号测试链路名称测试网络拓扑网络路由器数目网络终端数目测试源端口/位置测试目标端口/位置源 IP 地址目的 IP地址备注编号测试链路名称32Byte48Byte64Byte80Byte96Byte备注（单位：s）编号测试链路名称32Byte48Byte64Byte80Byte96Byte备注（单位：kbps）DB44/T 15512015表B.3  传感器网络主要性能指标测试记录表续页编号：×××××××第  页  共页1、测试链路概述2、最大传输速率测试                                        测试时间：3、传输时延测试                                            测试时间：12编号测试链路名称传输距离(m)32Byte48Byte64Byte80Byte96Byte备注（单位：%）编号测试链路名称测试路由器节点名称转发数据包长度(Byte)转发时延(s)备注编号测试网络拓扑网络路由器节点数目网络终端节点数目入网时间(ms)备注DB44/T 15512015表B.3  传感器网络主要性能指标测试记录表续页（续）编号：×××××××第  页  共页4、丢包率测试                                                 测试时间：5、转发时延测试                                          测试时间：6、节点入网时间                                          测试时间：13编号测试网络拓扑网络路由器节点数目网络终端节点数目网络建立时间(ms)备注编号最大路由跳数标准要求备注DB44/T 15512015表B.3  传感器网络主要性能指标测试记录表续页（续）编号：×××××××第  页  共页7、网络建立时间                                         测试时间：8、最大路由跳数                                       测试时间：测试结果内容结束！14DB44/T15512015DB44/T 15512015