一种车路无线通信网络服务质量参数测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种车路无线通信网络服务质量参数测试装置，利用Java语言集成开发DSRC无线网络测试系统，之后利用装载该系统的PC机与待测DSRC设备搭建测试平台，在真实的车路通信环境下进行测试实验以获取DSRC无线通信技术性能参数，并基于以上所得实验数据，得到一个新的数学模型刻画时延分布，以期为DSRC通信协议研究以及网络优化等提供支持。本发明专利技术可以在实际车路通信环境下测试DSRC设备的网络性能，基于实验数据所得出的时延分布理论模型，可为DSRC产品开发与网络优化提供数据支持。

A quality parameter testing device for vehicle routing wireless communication network

The invention discloses a road vehicle wireless communication network service quality parameter testing device, the use of Java language integrated development of DSRC wireless network test system, using the PC machine after the loading of the system to be tested and DSRC equipment to build a test platform, the test experiment was carried out on the road under the real communication environment to obtain the technical performance of DSRC wireless communication parameters based on the above, and the experimental data, a new mathematical model to describe the delay distribution, in order to provide support for the research of DSRC communication protocol and network optimization. The invention can test the network performance of DSRC devices in the actual vehicle road communication environment. The theoretical model of time delay distribution based on experimental data can provide data support for DSRC product development and network optimization.

【技术实现步骤摘要】
一种车路无线通信网络服务质量参数测试装置
本专利技术涉及专用短程通信技术(DSRC)在车路通信环境的真实性能表现，尤其涉及各服务质量参数的测试和统计分析的通信网络测试装置。
技术介绍
车路协同技术是智能交通系统(IntelligentTrafficSystem，以下简称ITS)非常重要的组成部分，其基本思想在于通过对多学科交叉融合方法的运用，利用传感器无线网络、计算机信息技术以及无线通信技术等各种先进技术实现道路交通中人、车、路相互智能感知以及协调发展。通过车-车与车-路通信技术，可以将机动车与道路有机结合在一起，通过采集路侧与车载实况信息从而达到对交通资源高效充分利用的目的。在车路协同技术的研究中，由于车辆高速行驶，车辆之间的通信机制限制了ITS的发展，故车载通信系统是目前车路协同
的研究热点。在现阶段，车载通信技术的研究已经有了DSRC、FM、蜂窝网络、Wimax和WiFi等技术，其中专用短程通信技术(DedicatedShortRangeCommunication,以下简称DSRC)是专门开发用来进行车载通信的技术。DSRC技术能为车车之间、路车之间以及整个ITS提供高速的实时无线通信服务,数据传输速率高,传输延时短，支持点对点、点对多点的通信，利用这种通信手段将车辆之间、车辆与道路之间有机地联系在一起。DSRC技术能支持车辆的公共安全和不停车收费系统,能提供高速的数据传输,并保证通信链路的低延时和低干扰,保证系统的可靠性，通过采集路侧与车载实况信息从而达到对交通资源高效充分利用的目的。目前，车-车通信主要是通过多跳Ad-hoc来实现的，即通过无线网连接形成的车辆自组织网络传输信息。距离较近的车辆，可直接在自组织网络范围内进行信息传输；而距离较远的车辆，可通过广播协议和无线路由协议进行信息的传输和接受。而车-路通信，则是借助车载通信设备和路侧通信设备来进行信息的交互。车辆与路侧通信时，通过车载通信设备来接收由路侧路侧设备发出的经过系统处理过后的例如交通管理和控制指令等信息。随着科学技术的迅猛发展，车-车通信与车-路通信正在从传统的单一模式转向多种通信的发展模式。故在获取实时性要求较高的信息时，DSRC技术有着较强的实用性。但是，同DSRC的实用性相对的，是它用于车载网络节点形成的自组织网络环境下存在的一些问题。由于车载自组织网络的拓扑结构与道路分布、车辆节点运动、地理环境等因素密切相关，因此，DSRC的工作环境具有一些其他无线通信环境不具备的特点。首先，网络拓扑结构变化快。由于车载环境下的车辆节点移动速度较快，因此通信链路的寿命相对来说较短。而且由于车辆节点频繁地加入或者退出网络，网络的拓扑结构的变化也很快。第二，无线信道质量不稳定而且带宽受到限制。由于DSRC通信的节点高速移动、节点相对速度及路况、城市交通中建筑物的影响等，因此，有时候在通信范围内的车辆节点并不能直接进行信息交互。而且在城市环境下，车辆密度大，这就导致了节点对DSRC使用的信道的频繁竞争，从而使得实际带宽低于理论值。此外DSRC使用的信道还存在多径衰落、多普勒效应、遮蔽效应等问题，因此误码率较高，从而导致通信质量时好时坏。第三，车辆节点的运动规律可以预测。虽然车辆节点移动速度较快，但是由于道路的状况固定和前方车辆节点的存在的约束，使用DSRC进行信息交互的节点的位置、运动方向和速度在一定程度上，均是可以测量或预测的。第四，网络开放以及车辆节点相关联。DSRC通信环境中，大量车辆节点频繁加入或离开网络的现象存在，因此，开放性是车载环境下DSRC通信的一个特征。同时相邻车辆之间的相对位置存在紧密联系。基于此，DSRC的出厂测试难以满足真实的通信环境要求，且国内外对DSRC的测试多是集中于物理层测试和协议一致性测试等方面，对网络性能方面测试不足。所以本专利技术针对服务质量参数的测试及数据分析方面，开发形成一个车路无线网络通信测试系统。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是，构建一个适用于现实的车路通信场景的测试系统，其核心在于服务质量参数(QualityofService，以下简称QoS)的测试；之后利用装载该系统的PC机与待测DSRC设备搭建测试平台，在真实的车路通信环境下进行测试实验以获取DSRC无线通信技术的性能参数，同时PC机的服务器端实时监测性能参数变化并保存实验数据，并对保存的通信实验数据进行一定的处理，以供后期对数据的进一步分析。本专利技术的优点在于：通过一个严格高效的实验环境以及通信测试系统，收集试验中所得的实验数据，并利用利用数据分布模型，可以评估DSRC网络服务质量(QoS)，验证网络运营商与客户之间的服务等级协议，也能用来研究有效的DSRC通信协议的拥塞控制机制，也可作为度量DSRC网络路径性能的指标(Metric)，用以进行路由优化和路由动态更新，还可用作DSRC网络优化的依据，据其制定负载均衡策略，同时能给新的网络应用，如CDN(ContentionDistributionNetwork)提供支持。附图说明图1是本专利技术用户界面模块中Server端的设计界面；图2为本专利技术用户界面模块中Client端的设计界面；图3是本专利技术的操作流程图。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而并不能用来限制本专利技术的保护范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或者修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求所限定的范围。本专利技术的一种车路无线通信网络服务质量参数测试装置，包括：1、测试模块。测试模块基于UDP协议，将N个数据包封装，Client端灌包后在服务器端接收，分别获取服务器端接收到first和last包的系统时间，从而获得整个封装的时间间隔，再根据相关公式获得具体参数。在本专利技术中，主要测量的QoS参数有时延、丢包率、吞吐量和时延抖动。(1)时延指数据包从一个网络的一端传送到另一个端所需要的时间。其中：Tilast表示接收到最后一个数据包的时刻，Tifirst表示发送第一个数据包的时刻，n表示数据包的数量；(2)丢包率是指测试中所丢失数据包数量占所发送数据组的比率。其中：n′表示输入报文，k表示输出报文；(3)吞吐量是指网络中单位时间内成功地传送数据的数量。其中：D表示总传输时间，ti表示每组数据的数据量大小，n″表示传送数据的数量；(4)时延抖动指时延的变化量。J＝|Di+1-Di|(4)其中：Di+1表示第i+1次时延，Di表示第i次时延；该模块的技术要点如下：(1)大量封装数据包。若数据包单个发送，则会因为CPU大量被调用，使得CPU处理时间会超过传输时延，造成测量时延的误差增大。若封装数据包，则只需调用一次系统函数即可传输全部数据包，大大降低了CPU运行时间造成的误差。(2)将平均时间作为时延。时延的测试方法为Last包和First包的时间之差，除以数据包的数量N。随着包数量增加，时延结果的误差会逐渐减小，愈加接近真实值。(3)服务器采用多线程处理。Client端灌装发送数据包的同时，需采用多个线程来处理多个功能。后续的工作可能会需要多个OBU设备对同一台RSU的访问，那么服务器端就需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车路无线通信网络服务质量参数测试装置，包括测试模块、用户界面模块、图形展示模块和数据处理模块；测试模块基于UDP协议，将N个数据包封装，Client端灌包后在服务器端接收，分别获取服务器端接收到first和last包的系统时间，从而获得整个封装的时间间隔，获取测量的QoS参数有时延、丢包率、吞吐量和时延抖动；用户界面模块UI分别Server端用户界面和Client端用户界面；Server端的用户界面中，用户能够设置实验用的数据包大小和端口号，点击“Confirm”确定之后，点击“RUN”按钮Server端开始运行；同时，该界面通过点击“Delay”和“Throughout”按钮得到实时的两种折线图；设有文本框区域，文本框区域不断的显示测试的各个参数的实时信息，每一行分别为数据包大小、数据包编号、数据封装数量、丢包率、时延以及吞吐量；点击“Save”能够将数据保存成txt格式于计算机；点击“Exit”按钮将会退出整个进程，保证端口号不被占用；Client端的用户界面中，用户能够设置实验用的数据包大小、Server端IP地址以及端口号，点击“Confirm”确定之后，点击“RUN”按钮Client端开始运行；图形展示模块以收集的网络通信系统的QoS数据为基础，构造折线图进行实时展示；设有“时延折线图”和“吞吐量折线图”；“时延折线图”通过点击“Delay”形成并显示，它实时的显示每一组测试所得到的时延信息；“吞吐量折线图”通过点击“Throughout”形成并显示，它实时展示每一组测试吞吐量的变化；数据处理模块对时延数据进行处理，建立数据分布模型，获取适应实际数据分布的分布模型，进而更加精确的描述DSRC时延分布的特点。...

【技术特征摘要】
1.一种车路无线通信网络服务质量参数测试装置，包括测试模块、用户界面模块、图形展示模块和数据处理模块；测试模块基于UDP协议，将N个数据包封装，Client端灌包后在服务器端接收，分别获取服务器端接收到first和last包的系统时间，从而获得整个封装的时间间隔，获取测量的QoS参数有时延、丢包率、吞吐量和时延抖动；用户界面模块UI分别Server端用户界面和Client端用户界面；Server端的用户界面中，用户能够设置实验用的数据包大小和端口号，点击“Confirm”确定之后，点击“RUN”按钮Server端开始运行；同时，该界面通过点击“Delay”和“Throughout”按钮得到实时的两种折线图；设有文本框区域，文本框区域不断的显示测试的各个参数的实时信息，每一行分别为数据包大小、数据包编号、数据封装数量、丢包率、时延以及吞吐量；点击“Save”能够将数据保存成txt格式于计算机；点击“Exit”按钮将会退出整个进程，保证端口号不被占用；Client端的用户界面中，用户能够设置实验用的数据包大小、Server端IP地址以及端口号，点击“Confirm”确定之后，点击“RUN”按钮Client端开始运行；图形展示模块以收集的网络通信系统的QoS数据为基础，构造折线图进行实时展示；设有“时延折线图”和“吞吐量折线图”；“时延折线图”通过点击“Delay”形成并显示，它实时的显示每一组测试所得到的时延信息；“吞吐量折线图”通过点击“Throughout”形成并显示，它实时展示每一组测试吞吐量的变化；数据处理模块对时延数据进行处理，建立数据分布模型，获取适应实际数据分布的分布模型，进而更加精确的描述DSRC时延分布的特点。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：田大新，刘文豪，王云鹏，段续庭，周建山，郑坤贤，刘超，李玉洲，康璐，朱宇凯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11