D0I:10.13374/i.issnl00113.2009.09.022 第31卷第9期 北京科技大学学报 Vol.31 No.9 2009年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep·2009 一种混合方式的无线传感器网络测试调试系统 王沁潘光荣王磊何杰 北京科技大学信息工程学院，北京100083 摘要无线传感器网络是典型的网络化嵌入式系统，由于其既涉及嵌入式系统的行为又涉及网络的行为，以及其应用相关 性，使其测试调试变得困难复杂，无法构建一个通用的测试调试平台·为有效地测试调试无线传感器网络，在分析已有的研究 工作基础上，采用半实物的仿真策略，提出了一种混合方式的无线传感器网络测试调试系统，解决了纯粹软件仿真平台掩盖 太多实际器件实现的细节和实际环境测试中嵌入式系统行为和网络行为不可见、不可控性的缺陷，达到了一种折中的效果. 最后给出了该系统在FPGA(field programmable gate array)上的实现实例：通过实验验证了该系统能够有效地对无线传感器网 络应用进行测试调试， 关键词无线传感器网络：测试调试：网络仿真；环境测试 分类号TP206+.1 A hybrid testing and debugging system for wireless sensor networks WA NG Qin,PAN Guang-rong,WANG Lei,HE Jie School of Information Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT The wireless sensor network(WSN)is a typical networked embedded system.It involves in both embedded systems and networks,and is extraordinarily application"specific:therefore testing and debugging WSN becomes relatively complicated with various difficulties.Developing a"one-fits-all"platform for WSN testing and debugging is difficult to achieve.In order to efficiently test and debug the implementation of WSN application,this paper carefully analyzed previous related researches.adopted the half- practicality simulation strategy,proposed a hybrid testing and debugging system for WSN,and solved the problems that pure software simulation veils too many hardware implementation details and in"situ platforms can only provide limited visibility and controllability for both the embedded systems and the net works,thus achieved a balanced achievement.At last.an instance platform of the hybrid testing and debugging system for WSN was implemented in the field programmable gate array(FPGA):experimental results verified the correctness and validity of the proposed system. KEY WORDS wireless sensor networks:testing and debugging:network simulation:in"situ test 无线传感器网络技术(Wireless sensor network, WSN的仿真模拟对WSN的研究、开发、测试 WSN)作为现在国际最前沿的新技术被誉为信息技 调试和验证具有十分重要的意义.早期的Great 术的第4次产业革命，是未来信息技术产业创新发 Duck Island叮项目中，很多节点没有能够按预期工 展的重要方向，WSN集成了传感器技术、嵌入式计 作，这掀起了业内人士对WSN的应用进行验证和 算技术、网络技术和电源技术等多项技术，因此在具 评估研究的热潮，然而，WSN的应用相关性决定了 有十分广阔的应用前景的同时，开发也具有一定的 其硬件平台、软件系统和网络协议也必然有很大差 错综复杂性，理论分析、仿真模拟和实际环境测试 异.文献[2]指出，对于WSN没有一种统一的适用 是目前研究和分析WSN的三大方法；但WSN的特 于任何情况的仿真平台，只能针对不同的应用和目 点决定了仿真模拟将是分析和研究WSN的主要 的有一个更适用的平台 手段 本文在分析相关工作的基础上，提出了一种混 收稿日期：2009-01-12 基金项目：国家高技术研究发展计划重大项目(N。.2007AA041201) 作者简介：王沁(l961一)，女，教授，博士，Emil:wangqin@ies.ustb.cdu,cm一种混合方式的无线传感器网络测试调试系统 王 沁 潘光荣 王 磊 何 杰 北京科技大学信息工程学院‚北京100083 摘 要 无线传感器网络是典型的网络化嵌入式系统‚由于其既涉及嵌入式系统的行为又涉及网络的行为‚以及其应用相关 性‚使其测试调试变得困难复杂‚无法构建一个通用的测试调试平台．为有效地测试调试无线传感器网络‚在分析已有的研究 工作基础上‚采用半实物的仿真策略‚提出了一种混合方式的无线传感器网络测试调试系统‚解决了纯粹软件仿真平台掩盖 太多实际器件实现的细节和实际环境测试中嵌入式系统行为和网络行为不可见、不可控性的缺陷‚达到了一种折中的效果． 最后给出了该系统在 FPGA（field programmable gate array）上的实现实例；通过实验验证了该系统能够有效地对无线传感器网 络应用进行测试调试． 关键词 无线传感器网络；测试调试；网络仿真；环境测试 分类号 TP206＋．1 A hybrid testing and debugging system for wireless sensor networks W A NG Qin‚PA N Guang-rong‚W A NG Lei‚HE Jie School of Information Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT T he wireless sensor network （WSN） is a typical networked embedded system．It involves in both embedded systems and networks‚and is extraordinarily application-specific；therefore testing and debugging WSN becomes relatively complicated with various difficulties．Developing a “one-fits-all” platform for WSN testing and debugging is difficult to achieve．In order to efficiently test and debug the implementation of WSN application‚this paper carefully analyzed previous related researches‚adopted the half￾practicality simulation strategy‚proposed a hybrid testing and debugging system for WSN‚and solved the problems that pure software simulation veils too many hardware implementation details and in-situ platforms can only provide limited visibility and controllability for both the embedded systems and the networks‚thus achieved a balanced achievement．At last‚an instance platform of the hybrid testing and debugging system for WSN was implemented in the field programmable gate array （FPGA）；experimental results verified the correctness and validity of the proposed system． KEY WORDS wireless sensor networks；testing and debugging；network simulation；in-situ test 收稿日期：2009-01-12 基金项目：国家高技术研究发展计划重大项目（No．2007AA041201） 作者简介：王 沁（1961—）‚女‚教授‚博士‚E-mail：wangqin＠ies．ustb．edu．cn 无线传感器网络技术（Wireless sensor network‚ WSN）作为现在国际最前沿的新技术被誉为信息技 术的第4次产业革命‚是未来信息技术产业创新发 展的重要方向．WSN 集成了传感器技术、嵌入式计 算技术、网络技术和电源技术等多项技术‚因此在具 有十分广阔的应用前景的同时‚开发也具有一定的 错综复杂性．理论分析、仿真模拟和实际环境测试 是目前研究和分析 WSN 的三大方法；但 WSN 的特 点决定了仿真模拟将是分析和研究 WSN 的主要 手段． WSN 的仿真模拟对 WSN 的研究、开发、测试 调试和验证具有十分重要的意义．早期的 Great Duck Island ［1］项目中‚很多节点没有能够按预期工 作．这掀起了业内人士对 WSN 的应用进行验证和 评估研究的热潮．然而‚WSN 的应用相关性决定了 其硬件平台、软件系统和网络协议也必然有很大差 异．文献［2］指出‚对于 WSN 没有一种统一的适用 于任何情况的仿真平台‚只能针对不同的应用和目 的有一个更适用的平台． 本文在分析相关工作的基础上‚提出了一种混 第31卷 第9期 2009年 9月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．9 Sep．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．09．022