Wi-SUN通信延时测试

RF_001

　　背景

　　Wi-SUN网络传输数据的时间延迟是使用者比较关心的一项测试。本文中进行测试时以915Mhz频段的Wi-SUN模组为硬件，ROOT端使用固件为LSBR0122011101，Node端使用固件为LSRN0122011101。说明网络测试的方法，并提供相应的一些测试结果。对于延迟测试使用单向测试法。结果主要记录1级-3级的测试结果。有效负载使用50字节。先需要说明一点：Wi-SUN网络延迟测试到的时间不像SPI的RF模组测试时间延迟那样数据波动比较小，Wi-SUN的数据延迟时间的波动范围会相对比较大，一些延迟时间参考值只能得到一些近似的参考值。

　　过程

　　一、环境搭建

　　本文测试过程使用同一台PC的串口调试助手，时间采集使用同一台PC的串口调试助手的时间戳。

　　因为模组是20dBm的输出功率，在不改变模组功率配置的前提下，故意使用效果很差的天线，这样便于在比较短的距离内能组成多级网络。

　　天线可以使用如下图中箭头所指的一段很短的导线。

　　时间延迟测试过程中最重要的是人必须实时注意观察网络的结构和级数是否发生变化。

　　需要在组网完成后在Tera Term工具中通过Debug口查询模组的对应的MAC对应的网络分配的ipv6地址后两个字节并做好记录。

　　先使用rpl dhcps命令查询如下图

　　例如组网完成后需要测试2级网络时间延迟时需要测试的MAC为2F：CC的模组的网络分配的ipv6地址后两个字节为0004。

　　再使用rpl命令查询路径如下图

　　可见结果为0004的父节点时0003，0003的父节点是0001，0001就是ROOT（因为0002做为保留的是查询不到的，所以没有0002请请补要感到奇怪）

　　由上可以确定0004（MAC为2F:CC）为2级节点。

　　再测试客户APP串口通信过程中，可以每隔一段时间（在不通信的时间间隙）查寻一下网络结构是否有变化，如下图。

　　如果没有变化，可以把阶段性的测试数据保存下来（比如100包为一个阶段），再进行下一个时间段的测试。如果查询结果网络结构变化了，就再重新组成原来的网络结果，再测试下一个时间阶段的数据。最后直到测试取样结束（比如取样1000包）。

　　其实过程中网络结构变化的化debug口会有提示信息，如下图

　　当看到如下图的黄色框中的信息时，就时提示MAC为2F:CC的0004的模组的网络结果改变了。

　　这时查询rpl就会看到0004的父节点从0003变成了0001，出现这种情况时该时间段内的测试数据就需要丢掉，并重新组网把网络还原会原来的结构后再测试数据。

　　为了稳妥，建议还是要人工每个阶段都查询一下。可以确定所测到的数据都为有效可用的数据。

　　二、网络时间延迟测试结果。

　　测试时使用单向法测试，使用的有效负载为50字节。Wi-SUN网络延迟测试到的时间不像SPI的RF模组测试时间延迟那样数据波动比较小，Wi-SUN的数据延迟时间的波动范围会相对比较大。

　　对测试的结果需要关注如下几个数值：

　　测试到的最小值（一项测试中测到的所有延迟时间最短的值）；

　　测试到的最大值（一项测试中测到的所有延迟时间最长的值）；

　　测试到的平均值（一项测试中测到的所有延迟时间的平均值）；

　　测试到的集中值（一项测试中测到的所有延迟时间从小到大排列后，比较集中的一个或者几个值区域的平均值，例如下图中就有绿色框中和黄色框中两个比较集中的值的区域对这两段内的值取平均值就可得到该测试项中有两个集中值）

　　1、数据处理：把每种测试结果测好后，先把数据延迟时间从小到大排序后，做成点图。

　　图中纵坐标为一端发送到另一端50字节所有的时间，单位为秒。

　　（1）R发N收50字节1级 数据点图（测试2357包）

　　测试到的最小值：0.055秒
　　测试到的最大值：1.107秒
　　测试到的平均值：0.071秒
　　测试到的集中值：0.060秒

　　（2）N发R收50字节1级 数据点图（测试1116包）

　　测试到的最小值：0.057秒
　　测试到的最大值：1.155秒
　　测试到的平均值：0.070秒
　　测试到的集中值：0.062秒

　　（3）R发N收50字节2级 数据点图（测试2167包）

　　测试到的最小值：0.082秒
　　测试到的最大值：1.191秒
　　测试到的平均值：0.190秒
　　测试到的集中值：0.107 秒        0.357秒

　　（4）N发R收50字节2级 数据点图（测试2269包）

　　测试到的最小值：0.020秒
　　测试到的最大值：1.151秒
　　测试到的平均值：0.192秒
　　测试到的集中值：0.103秒     0.354秒

　　（5）R发N收50字节3级 数据点图（测试2000包）

　　测试到的最小值：0.130秒
　　测试到的最大值：1.465秒
　　测试到的平均值：0.301秒
　　测试到的集中值：0.150 秒     0.399秒

　　（6）N发R收50字节2级 数据点图（测试1815包）

　　测试到的最小值：0.076秒
　　测试到的最大值：1.265秒
　　测试到的平均值：0.314秒
　　测试到的集中值：0.145秒    0.392秒

　　结论

　　Wi-SUN网络延迟测试到的时间不像SPI的RF模组测试时间延迟那样数据波动比较小，Wi-SUN的数据延迟时间的波动范围会相对比较大，一些延迟时间参考值只能得到一些近似的参考值。

　　对测试结果整理如下（负载为50字节，空中波特率为50K，串口波特率为115200）：

　　1、相同级数情况下，R发N收  和  N发R收 的延迟时间的平均值接近。
　　2、2级平均时间比1级平均时间增加0.120秒左右；3级平均时间比2级平均时间增加0.110秒左右，近似为每增加1级，延迟增加0.1秒左右；
　　3、测试到的集中值，同级数中，同阶梯值接近，每增加一级对应的值增加0.050秒左右。
　　4、最小值和最大值没什么规律。
　　5、同一项测试中测试到的值存在集中现象（含一级网络），和阶梯现象（除1级网络）。