井下无线通信系统测试报告.doc

井下无线通信系统测试报告

1测试条件说明

测试人员：XXXX

测试时间：2XX

测试设备：笔记本两台

手持万用表：Fluke17B

井下无线通信DEMO系统

测试地点：南湖校区东西干道，全长860米

测试内容：

通信速率测试

通信距离测试

通信稳定性测试

通信系统功耗测试

实际测试场地如下图，其中最长路径距离为860米。

图1测试场地（南湖校区）

图2井下无线通信测试系统

2测试内容

2.1通信速率测试

井下无线通信对通信速率有一定要求，需要满足前端传感器数据的实时更新，所以测试本系统的通信速率很有必要。

测试框图如下，其中，Send端电脑通过CAN模块发送数据给采集节点，在此控制发送的数据帧长度、发送数据包个数、发包速率等等。采集节点将CAN接收到的数据经3个中继节点中继后发往接收节点。接收节点将数据发送到网关模块后，网关模块实现数据帧格式转换并发往Receive端电脑。

图3井下无线通信系统通信速率测试框图

测试条件如下：

采集节点、3个中继节点、接收节点离地距离均为30cm

天气一片晴好，地面为草地

Send端CAN发送一个帧为8个字节，一个包有14个帧共112个字节。此数据为有效数据。无线通信协议中加入了16个字节的其他包括ACK、心跳等数据。

通过记录Receive端从接收到数据到最终接收完数据的时间，作为整个系统的传输速率，具有一定的可靠性。因为信道不稳定等因素会造成数据在中间某一节点滞留，导致传输速率下降，故Receive端接收数据的速率具有一定的可靠性。

Test1

CC2530发射功率为0dBm，接收为高增益模式，各节点间距为1m，总长为4米

Send端：共发送1000个包，CAN模块间隔1ms发送1帧数据

Receive端：丢包0个，耗时220秒

速率：582Byte/S

Send端：共发送1000个包，CAN模块发送数据不间隔

Receive端：丢包0个，耗时16秒

速率：8KB/s

Send端：共发送10000个包，CAN模块发送数据不间隔

Receive端：丢包0个，耗时160秒

速率：8KB/s

Test2

CC2530发射功率为20dBm，接收为高增益模式，各节点间距为110m，总长440m，CAN模块发送数据不间隔

表1

发包数/个

丢包数/个

耗时/s

速率KB/s

丢包率/%

10000

0

166

7.71

0

10000

0

167

7.66

0

10000

0

167

7.66

0

Test3

CC2530发射功率为20dBm，接收为高增益模式，各节点间距为200m，总长810m，CAN模块发送数据不间隔

表2

发包数/个

丢包数/个

耗时/s

速率KB/s

丢包率/%

1000

0

23.3

5.49

0

1000

0

18

7.11

0

10000

0

268

4.78

0

10000

0

212

6.04

0

10000

0

237

5.40

0

10000

0

360

3.56

0

10000

0

216

5.93

0

通过上述测试数据可以看出，Send端通过CAN口发送数据的速率已经达到极限，节点间距离小于100米时通信非常稳定，无丢包，通信速率稳定；在节点间距离为200米的情况下通信较为稳定，无丢包，但通信速率跳动比较明显。因为通信协议上为了保证数据的完整性，每一个包都具有ACK应答，一个包发送成功后才会发送下一个包，所以通信过程中若偶遇一个包发送出现故障，则通信速率就会降下来。

为了测试影响通信速率的因素，测试小组进行了以下实验进行验证。

2.2通信距离测试

根据上述实验数据可以推断，当两个节点间距离小于10米时，节点离地面距离不会影响系统的通信速率，因此测试人员对此进行了验证性实验。

图4井下无线通信系统通信距离测试框图

测试条件：

节点间距离为2米，采集节点和3#中继节点离地面距离160cm，其余节点包括1#和2#中继节点、接收节点离地面距离30cm

CC2530发射功率20dBm，接收为高增益模式

发送了10000个包，共140000帧，CAN模块发送数据无间隔

此情况下测试所得情况为：通信性能稳定，无丢包，平均速率7.9KB/s。

由此验证了之前的推断，即当节点间距离较近，小于10米时，节点离地面的高度不会影响系统的通信速率。

鉴于测试环境所限，整个直线可视距离为860米，所以采用改变采集节点和3#中继节点的距离，其余节点之间的距离保持2米不变的方法进行通信距离的测试。采集节点和3#中继节点离地面距离保持160cm，测试在这种情况下，两个节点间的通信距离。

Test1

CC2530发射功率为20dBm，接收为高增益模式，采集节点与3#中继节点间距200米

表3

发包数/个

丢包数/个

耗