KR100582889B1 - Zigbee Packet Analysis Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지그비 프로토콜에 따라 무선으로 전송되는 신호에서 패킷을 캡춰한 후 분석하여 사용자의 요구에 따라 표시해주는 지그비 패킷 분석장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 장치는 지그비 프로토콜에 따라 무선으로 통신하는 지그비 디바이스들 사이의 패킷을 무선으로 캡춰하여 분석하기 위한 지그비 패킷 분석장치에 있어서, 지그비 디바이스에서 출력되는 무선신호를 수신하여 복조한 후 디코딩하여 패킷을 추출하는 지그비 스니퍼 보드와, 지그비 스니퍼 보드로부터 패킷을 전달받아 분석한 후 데이터베이스에 저장하고, 사용자의 요구에 따라 다양한 방식으로 화면에 표시하여 지그비 패킷의 분석정보를 제공하는 지그비 패킷 분석수단으로 구성된다. 따라서, 본 발명에 따른 지그비 패킷 분석장치는 단순히 저속 무선 개인망(LR-WPAN)의 물리(PHY) 및 매체접근제어 (MAC) 계층의 패킷 뿐만 아니라 네트워크 및 응용지원부계층(APS), 지그비객체(ZDO)등 지그비 프로토콜 스택의 전 계층에 대한 패킷을 분석하여 사용자가 원하는 방식으로 화면에 표시하여 제공함으로써 지그비 프로토콜에 따른 패킷의 정밀한 분석을 가능하게 하여 지그비 디바이스의 특성을 정확하게 측정 및 시험할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a ZigBee packet analysis apparatus for capturing and analyzing packets in a signal transmitted wirelessly according to the ZigBee protocol and displaying them according to a user's request. The apparatus of the present invention is a ZigBee packet analysis apparatus for wirelessly capturing and analyzing packets between ZigBee devices that communicate wirelessly according to the ZigBee protocol, and receives, demodulates and decodes a radio signal output from the ZigBee device. ZigBee sniffer board that extracts packets and ZigBee sniffer board receives packets from ZigBee sniffer board, analyzes them, stores them in database and displays them on the screen in various ways according to user's request. It is composed. Therefore, the Zigbee packet analysis apparatus according to the present invention is not only a packet of the physical (PHY) and medium access control (MAC) layer of the low-speed wireless personal network (LR-WPAN) but also a network and application support layer (APS), ZigBee objects ( By analyzing packets for all layers of Zigbee protocol stack such as ZDO) and displaying them on the screen in user's desired way, it is possible to precisely measure and test the characteristics of Zigbee device by enabling precise analysis of packets according to Zigbee protocol. There is an advantage.
지그비, 패킷 분석, 계층별, 스니퍼 보드, 지그비객체Zigbee, Packet Analysis, Hierarchical, Sniffer Board, Zigbee Object
Description
도 1은 본 발명에 따른 지그비 패킷 분석장치의 사용 상태도,1 is a use state diagram of a Zigbee packet analysis apparatus according to the present invention,
도 2는 도 1에 도시된 스니퍼 보드의 세부 구성 블럭도,2 is a detailed block diagram of the sniffer board shown in FIG.
도 3은 도 1에 도시된 PC의 기능 블럭도,3 is a functional block diagram of a PC shown in FIG. 1;
도 4는 본 발명에 따른 출력 화면의 예,4 is an example of an output screen according to the present invention;
도 5는 도 2에 도시된 지그비 RF 수신기의 구성 블럭도,5 is a block diagram illustrating a ZigBee RF receiver shown in FIG. 2;
도 6은 도 1에 도시된 스니퍼 보드의 동작 순서도,6 is an operation flowchart of the sniffer board shown in FIG.
도 7은 도 1에 도시된 패킷 분석 프로그램의 동작 순서도,7 is an operation flowchart of the packet analysis program shown in FIG. 1;
도 8은 도 1에 도시된 스니퍼 보드와 패킷 분석 프로그램의 신호 흐름도,8 is a signal flow diagram of the sniffer board and packet analysis program shown in FIG.
도 9는 본 발명을 설명하기 위해 도시한 지그비 스택 구조,9 is a Zigbee stack structure shown for explaining the present invention,
도 10은 본 발명을 설명하기 위해 도시한 비콘 프레임의 포맷,10 is a format of a beacon frame shown for explaining the present invention,
도 11은 본 발명을 설명하기 위해 도시한 데이터 프레임의 포맷,11 is a format of a data frame shown for explaining the present invention;
도 12는 본 발명을 설명하기 위해 도시한 응답 프레임의 포맷,12 is a format of a response frame shown for explaining the present invention;
도 13은 본 발명을 설명하기 위해 도시한 커맨드 프레임의 포맷.13 is a format of a command frame shown for explaining the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10-1,10-2: 지그비 디바이스 20: 지그비 패킷 스니퍼보드10-1,10-2: Zigbee Device 20: Zigbee Packet Sniffer Board
30: 개인용 컴퓨터 30a: 패킷 분석 프로그램30: personal computer 30a: packet analysis program
21: 안테나 22: 지그비 무선 수신기21: antenna 22: Zigbee wireless receiver
23: MCU 24: 통신접속부23: MCU 24: communication connection
본 발명은 무선통신 계측기의 일종인 패킷 분석 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지그비 프로토콜에 따라 무선으로 전송되는 신호에서 패킷을 캡춰한 후 분석하여 사용자의 요구에 따라 표시해주는 지그비 패킷 분석장치에 관한 것이다.The present invention relates to a packet analysis apparatus, which is a kind of wireless communication measuring instrument, and more particularly, to a Zigbee packet analysis apparatus for capturing and analyzing a packet from a signal transmitted wirelessly according to a Zigbee protocol and displaying the packet according to a user's request. will be.
최근들어 관심이 증가하고 있는 지그비(ZigBee)는 공장 작업장 시스템, 농장 살수 장치, 또는 가정용 자동 온도 조절기와 같은 산업용 및 홈 오토메이션 애플리케이션으로 고안된 표준이다. 이러한 애플리케이션은 범위를 넓혀 장난감, 게임기, 가전 제품 디바이스 및 PC 주변기기 제조업체들에게도 큰 호응을 얻을 것으로 기대하고 있다.ZigBee, which is of increasing interest in recent years, is a standard designed for industrial and home automation applications such as factory workshop systems, farm watering systems, or home thermostats. The application is expected to expand its reach and be well received by toy, game consoles, consumer electronics device and PC peripheral manufacturers.
이러한 지그비의 제품을 연구개발 및 생산함에 있어서 지그비 디바이스의 성능을 평가하기 위하여 무선 계측기로서 패킷 분석장치가 필수적으로 요구되는데, 지그비에 대한 종래의 패킷 분석장치로는 국내 제품은 없으며 미국의 칩콘(Chipcon)사 제품이 알려져 있는 정도이다.In the research and development and production of Zigbee's products, a packet analyzer is required as a wireless measuring instrument in order to evaluate the performance of the Zigbee device. There is no domestic product as a conventional packet analysis device for Zigbee, and Chipcon of USA The company's product is known.
현재 알려진 미국의 칩콘(Chipcon)사 패킷 분석장치(cc2420 Development Kit: 이하 cc2420 DK)는 저속 무선 개인망(LR-WPAN)의 물리(PHY) 및 매체접근제어 (MAC) 계층에 대한 표준규격(IEEE 802.15.4 MAC)의 데이터 및 커맨드(command) 프레임의 패킷 스니퍼(packet sniffer)로서, IEEE 802.15.4 MAC 소프트웨어(software)를 탑재한 디바이스간의 통신을 획득(capture)하여 화면에 출력하는 기능을 가지고 있다. 그리고 cc2420에 탑재된 MAC 소프트웨어(software)는 IEEE 802.15.4의 규격(spec)을 구현한 소스 프로그램으로 현재 회원들에게 공개된 상태로 0.5 버전(version)과 0.62 버전(version)이 배포되고 있으며, 0.62 버전(version) 같은 경우는 IEEE 802.15.4 MAC의 약 70% 정도를 구현한 것으로 앞으로 버전 갱신(version upgrade)이 이루어지면서 IEEE 802.15.4 MAC의 미구현 부분을 구현해 나아갈 계획으로 알려져 있다. The currently known Chipcon packet analysis device (cc2420 DK) of the US is the standard for the physical (PHY) and medium access control (MAC) layers of the low-speed wireless personal network (LR-WPAN). Packet sniffer of data and command frame of 802.15.4 MAC, and has the function of capturing and outputting communication between devices equipped with IEEE 802.15.4 MAC software. have. In addition, the MAC software installed on the cc2420 is a source program that implements the IEEE 802.15.4 specification, and is currently being released to members, with versions 0.5 and 0.62 released. In the case of version 0.62, about 70% of the IEEE 802.15.4 MAC is implemented, and it is known that the version upgrade will be implemented to implement the unimplemented portion of the IEEE 802.15.4 MAC.
그런데 이와 같은 칩콘사의 제품은 저속 무선 개인망(LR-WPAN)의 물리(PHY) 및 매체접근제어 (MAC) 계층(IEEE 802.15.4 MAC)을 위주로 한 패킷 분석장치에 불과하고, 저속 무선 개인망(LR-WPAN)의 물리 및 매체접근제어 계층(IEEE 802.15.4 MAC)과 지그비 스택(Zigbee stack)의 전계층을 포함하는 패킷 분석장치(packet analyzer)를 위한 소프트웨어(software)의 구현은 아직까지 해외에서도 알려진 바가 없다.However, these products are only packet analysis devices focused on the physical (PHY) and medium access control (MAC) layers (IEEE 802.15.4 MAC) of the low-speed wireless personal network (LR-WPAN). The implementation of software for packet analyzers, including the physical layer of the LR-WPAN (IEEE 802.15.4 MAC) and the entire layer of the Zigbee stack, has not yet been implemented. It is not known abroad.
본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족시키기 위하여 제안된 것으로, 유비쿼터스 네트워크 환경의 정확한 테스트를 위해, 정확한 통신 프로토콜의 흐름을 인지 하여 시험할 수 있는 저속 무선 개인망(LR-WPAN)의 물리(PHY) 및 매체접근제어 (MAC) 계층(IEEE 802.15.4)과 지그비 프로토콜(Zigbee protocol)을 위한 지그비 패킷 분석장치(packet analyzer)를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to meet the above necessity. In order to accurately test a ubiquitous network environment, a physical (PHY) of a low-speed wireless personal network (LR-WPAN) capable of recognizing and testing the flow of an accurate communication protocol can be tested. And a Zigbee packet analyzer for a medium access control (MAC) layer (IEEE 802.15.4) and a Zigbee protocol.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 지그비 프로토콜에 따라 무선으로 통신하는 지그비 디바이스들 사이의 패킷을 무선으로 캡춰하여 분석하기 위한 지그비 패킷 분석장치에 있어서, 상기 지그비 디바이스에서 출력되는 무선신호를 수신하여 복조한 후 디코딩하여 패킷을 추출하는 지그비 스니퍼 보드와, 상기 지그비 스니퍼 보드로부터 패킷을 전달받아 분석한 후 데이터베이스에 저장하고, 사용자의 요구에 따라 다양한 방식으로 화면에 표시하여 지그비 패킷의 분석정보를 제공하는 지그비 패킷 분석수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the apparatus of the present invention is a ZigBee packet analysis apparatus for wirelessly capturing and analyzing packets between ZigBee devices that communicate wirelessly according to a ZigBee protocol, wherein the wireless signal is output from the ZigBee device. Zigbee sniffer board that receives and demodulates signals, decodes and extracts packets, receives packets from the Zigbee sniffer board, analyzes them, stores them in database, displays them on the screen in various ways according to user's request ZigBee packet analysis means for providing an analysis information is characterized in that.
여기서, 상기 지그비 스니퍼 보드는 상기 지그비 디바이스들로부터 송출되는 무선신호를 안테나를 통해 수신하여 디코딩하는 지그비 무선 수신기;와 상기 지그비 무선 수신기로부터 수신된 데이터를 분해하여 패킷을 추출하는 마이크로콘트롤러; 및 상기 마이크로콘트롤러를 상기 지그비 패킷 분석수단과 인터페이스하기 위한 통신접속부로 구성되고, 상기 지그비 패킷 분석 수단은 개인용 컴퓨터와 개인용 컴퓨터에 탑재되는 패킷 분석 프로그램으로 구성되는데, 상기 패킷 분석 프로그램은 상기 스니퍼 보드로부터 통해 전달된 데이터를 수집하고, UART 혹은 USB 방식의 인터페이스 기능을 수행하는 수집모듈과, 상기 수집모듈에서 전송받은 데이터를 분석하여 각 계층별로 데이터 및 커맨드 프레임을 분류하여 저장하는 분석모듈과, 상기 분석모듈에서 분류된 패킷을 사용자의 요구에 따라 필터링하여 화면으로 제공하는 필터링모듈로 구성된다.The Zigbee sniffer board may include: a Zigbee wireless receiver configured to receive and decode wireless signals transmitted from the Zigbee devices through an antenna; and a microcontroller configured to decompose data received from the Zigbee wireless receiver to decompress a packet; And a communication connection unit for interfacing the microcontroller with the ZigBee packet analyzing means, wherein the ZigBee packet analyzing means comprises a packet analysis program mounted on a personal computer and a personal computer, wherein the packet analysis program is provided from the sniffer board. A collection module that collects the data transmitted through the interface, performs an UART or USB interface function, an analysis module that analyzes the data transmitted from the collection module, and classifies and stores data and command frames for each layer; and the analysis It consists of a filtering module that filters the classified packets according to the user's request and provides them to the screen.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명을 이해하기 쉽도록 지그비 스택 구조를 간단히 설명하면 다음과 같다. 지그비 스택은 도 9에 도시된 바와 같이, 물리(PHY) 계층(L1)과, 매체접근제어(MAC) 계층(L2), 네트워크(NWK) 계층(L3), 응용(APL) 계층(L4)으로 이루어지고, 응용(APL) 계층(L4)은 다시 응용지원부계층(APS: L41)과 지그비객체부(ZDO: L42), 응용객체부(L43)로 구성된다. 여기서, 물리계층(L1)과 매체접근제어계층(L2)은 저속 무선 개인망(LR-WPAN)의 물리(PHY) 및 매체접근제어 (MAC) 계층에 대한 표준 규격인 "IEEE 802.15.4 "규격으로 제안되어 있고, 나머지 상위 계층은 지그비 얼라이언스(ZigBee Alliance)에서 규격을 제정하고 있는 중이다.First, the Zigbee stack structure will be briefly described to facilitate understanding of the present invention. As shown in FIG. 9, the Zigbee stack includes a physical (PHY) layer (L1), a medium access control (MAC) layer (L2), a network (NWK) layer (L3), and an application (APL) layer (L4). The application (APL) layer L4 is composed of an application support layer (APS: L41), a Zigbee object unit (ZDO: L42), and an application object unit (L43). Here, the physical layer (L1) and the medium access control layer (L2) is a standard "IEEE 802.15.4" standard for the physical (PHY) and medium access control (MAC) layer of the low-speed wireless personal network (LR-WPAN) The other higher layers are being drafted by the ZigBee Alliance.
도 9를 참조하면, 네트워크계층(L3)에서는 네트워크, 보안, 라우팅 등을 관리하고, 응용지원부계층(APS)에서는 바인딩을 위한 테이블을 유지하는 기능을 갖는다. 여기서, 바인딩은 지그비 코디네이터가 네트워크의 디바이스들 사이의 연결을 인식하여 코디네이터의 모니터링과 제어기능을 향상시킨 것이다. 그리고 응용지원부계층(APS)은 연결된 디바이스 사이에 메시지를 전달하는 동작을 서비스하며, 디바이스의 주소와 서비스를 파악하는 디스커버리동작과 APS계층에서의 보안관리를 지원한다.Referring to FIG. 9, the network layer L3 manages network, security, routing, and the like, and the application support layer layer (APS) maintains a table for binding. In this case, the binding is a ZigBee coordinator to recognize the connection between the devices of the network to improve the coordinator monitoring and control. The application support layer (APS) services the operation of transferring messages between connected devices, supports the discovery operation of identifying the address and service of the device and security management in the APS layer.
도 1은 본 발명에 따른 지그비 패킷 분석장치의 사용 상태도로서, 지그비 프로토콜에 따라 서로 통신하고 있는 지그비 디비이스1(10-1)과, 지그비 디바이스2(10-2) 사이에 송수신되는 패킷을 본 발명에 따른 지그비 패킷 스니퍼 보드(20)가 캡춰하여 개인용 컴퓨터(30)를 통해 출력하는 전체 구성이 도시되어 있다.1 is a diagram illustrating a use state of a ZigBee packet analyzing apparatus according to the present invention, and shows packets transmitted and received between a ZigBee device 1 (10-1) and a ZigBee device 2 (10-2) communicating with each other according to the ZigBee protocol. The overall configuration of the Zigbee
도 1을 참조하면, 지그비 디바이스1(10-1)과 지그비 디바이스2(10-2)가 지그비 프로토콜에 따라 데이터 패킷이나 명령 패킷을 무선으로 송수신하고 있다. 이때 지그비 프로토콜 규격에 따르면 송수신되는 무선신호의 주파수는 대략 2.4GHz와 868/915MHz이다. 이와 같이 지그비 디바이스1(10-1)과 지그비 디바이스2(10-2)간에 송수신되는 패킷을 모니터링하기 위하여 본 발명에 따른 지그비 패킷 스니퍼보드(20)는 각 지그비 디바이스(10-1,10-2)에서 출력되는 무선신호를 수신하여 복조한 후 디코딩하여 패킷을 추출하고, 본 발명에 따른 패킷 분석 프로그램이 탑재된 개인용 컴퓨터(노트북형 혹은 데스크탑형 등)(30)는 패킷 스니퍼 보드(20)로부터 패킷을 전달받아 분석한 후 데이터베이스에 저장하고 있고, 사용자의 요구에 따라 다양한 방식으로 화면에 표시하여 분석정보를 제공한다.Referring to FIG. 1, the Zigbee Device 1 (10-1) and the Zigbee Device 2 (10-2) transmit and receive data packets or command packets wirelessly according to the Zigbee protocol. At this time, according to the Zigbee protocol specification, the frequencies of the radio signals transmitted and received are approximately 2.4 GHz and 868/915 MHz. As described above, in order to monitor packets transmitted and received between the ZigBee device 1 (10-1) and the ZigBee device 2 (10-2), the ZigBee
도 2는 도 1에 도시된 스니퍼 보드의 세부 구성 블럭도로서, 본 발명에 따른 스니퍼 보드(20)는 지그비 디바이스들(10-1,10-2)로부터 송출되는 무선신호를 안테나(21)를 통해 수신하여 디코딩하는 지그비 무선 수신기(22)와, 마이크로콘트롤러(MCU:23), 통신접속부(UART/USB:24)로 구성된다.FIG. 2 is a detailed block diagram of the sniffer board shown in FIG. 1, and the
도 2를 참조하면, 지그비 무선 수신기(22)는 도 5에 도시된 바와 같이 저잡 음 증폭기(LNA:221)와, 저잡음 증폭기(221)의 출력을 정위상신호와 직교위상신호로 구분하여 각각 처리하는 정위상 처리부분과, 직교위상 처리부분, 디지털 복호기(226), 마이크로콘트롤러 인터페이스부(227), 국부발진기(228)로 구성된다. 그리고 정위상 처리부분은 정위상 믹서(222I)와, 대역통과 필터(BPF:223I), 가변증폭기(224I), 아날로그 디지털 변환기(ADC:225I)로 구성되고, 직교위상 처리부분은 직교위상 믹서(222Q)와, 대역통과 필터(BPF:223Q), 가변증폭기(224Q), 아날로그 디지털 변환기(ADC:225I)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the Zigbee
도 2를 참조하면, 국부발진기(228)는 정위상 국부발진신호(I)와 직교위상 발진신호(Q)를 제공하고, 저잡음증폭기(221)는 안테나(21)를 통해 수신된 무선신호를 저잡음으로 증폭한다. 정위상 믹서(222I)는 저잡음증폭기(221)의 출력을 정위상 국부발진신호(I)와 믹싱하여 합과 차의 신호를 출력하고, 대역통과필터(223I)는 합과 차의 신호중에서 차신호대역을 선택하여 통과시킨다. 가변증폭기(224I)는 대역통과 필터(223I)의 출력을 적정한 레벨로 증폭하고, 아날로그 디지털 변환기(225I)는 가변증폭기(224I)의 아날로그 출력신호를 디지털로 변환하여 디지털 복호기(226)로 제공한다. Referring to FIG. 2, the
직교위상 믹서(222Q)는 저잡음증폭기(221)의 출력을 직교위상 국부발진신호(Q)와 믹싱하여 합과 차의 신호를 출력하고, 대역통과필터(223Q)는 합과 차의 신호중에서 차신호대역을 선택하여 통과시킨다. 가변증폭기(224Q)는 대역통과 필터(223Q)의 출력을 적정한 레벨로 증폭하고, 아날로그 디지털 변환기(225Q)는 가변증폭기(224Q)의 아날로그 출력신호를 디지털로 변환하여 디지털 복호기(226)로 제공 한다. The
디지털 복호기(226)는 디지털로 변환된 정위상신호와 직교위상신호를 입력받아 디코딩하여 마이크로콘트롤러 인터페이스부(227)를 통해 마이크로콘트롤러(23)로 전달한다.The
본 발명의 실시예에서 지그비 무선 수신기(22)로는 칩콘사의 CC2420 칩을 사용할 수 있고, 마이크로콘트롤러(23)로는 128M의 플래쉬 메모리가 탑재된 8비트 RISC 프로세서인 ATMEL 128L을 사용할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, the
도 3은 도 1에 도시된 PC(30)의 기능 블럭도로서, 본 발명에 따라 패킷 분석 기능을 제공하는 패킷 분석 프로그램(30a)은 수집모듈(31)과, 분석모듈(32), 필터링모듈(33), 및 사용자인터페이스모듈(34)로 구성된다.3 is a functional block diagram of the
도 3을 참조하면, 수집모듈(31)은 MCU(23)를 통해 전달된 데이터를 수집하고, MCU(23)와 UART 혹은 USB 방식의 인터페이스 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서 스니퍼 보드(20)의 MCU(23)와 PC(30) 사이의 인터페이스는 UART로 되어 있으나 USB나 다른 표준적인 통신 인터페이스가 사용될 수 있다. Referring to FIG. 3, the
분석모듈(32)은 수집모듈(31)에서 전송받은 데이터를 분석하여 각 계층별로 데이터 및 커맨드 프레임을 분류하여 저장한다. 분류된 패킷은 필터링모듈(33)에서 사용자의 요구에 따라 필터링되어 도 4에 도시된 바와 같이 사용자 위주의 인터페이스 화면을 제공한다.The
이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 패킷분석기의 동작을 도 6 내지 도 13을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.Next, the operation of the packet analyzer of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 13.
도 6은 도 1에 도시된 스니퍼 보드의 동작 순서도이고, 도 7은 도 1에 도시된 패킷 분석 프로그램의 동작 순서도이며, 도 8은 도 1에 도시된 스니퍼 보드와 패킷 분석 프로그램의 신호 흐름도이다.6 is an operation flowchart of the sniffer board shown in FIG. 1, FIG. 7 is an operation flowchart of the packet analysis program shown in FIG. 1, and FIG. 8 is a signal flowchart of the sniffer board and packet analysis program shown in FIG. 1.
먼저, 본 발명에 따른 패킷 분석 장치를 사용하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 스니퍼보드(20)와 PC(30)를 연결하여 시험환경을 구성한다.First, in order to use the packet analysis apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1, a
스니퍼 보드(20)의 전원이 온되면 스니퍼 보드(20)는 PC(30)의 제어에 따라 지그비 디바이스(10-1,10-2)에서 출력되는 무선신호를 수신한 후 복조 및 디코딩을 거쳐 패킷을 추출하고, 추출된 패킷을 전송한다(601~605).When the power of the
PC(30)는 패킷 분석 프로그램이 구동되면 스니퍼 보드(20)와의 연결을 설정하고, 연결이 성공하면 사용자와 인터페이스를 위한 메뉴 선택 화면을 제공한다(701~704). 메뉴 선택 화면에서 사용자가 분석할 패킷의 계층을 결정하여 설정하고, 출력방향을 온 스크린(On Screen)으로 설정한 후 분석을 선택하면 스니퍼 보드(20)로부터 패킷을 수신하여 분석한 후 저장한다(705~710). The
본 발명에 따라 분석되는 지그비 프로토콜에서 프레임은 코디네이터에서 비콘을 송신하기 위한 비콘 프레임과, 데이터를 전송하기 위한 데이터 프레임, 프레임을 성공적으로 수신하면 이를 상대방에 알려주는 응답 프레임, MAC 커맨드 프레임으로 구분된다.In the Zigbee protocol analyzed according to the present invention, a frame is divided into a beacon frame for transmitting a beacon in the coordinator, a data frame for transmitting data, and a response frame for notifying the other party when a frame is successfully received, and a MAC command frame. .
비콘 프레임은 도 10에 도시된 바와 같이 물리계층의 패킷 포맷이 프리앰블(Preamble Sequence)과 프레임 시작 식별자(Start of Frame Delimiter), 프레임길 이(Frame Length), 물리계층서비스데이터유닛(PSDU)으로 이루어지고, 매체접근제어 계층의 패킷 포맷은 프레임제어(Frame Control), 시퀀스번호(Sequence Number), 어드레싱 필드(Addressing Field), 슈퍼 프레임 규격(Superframe Specification), GTS 필드, 팬딩 어드레스 필드(Pending Address Field), 비콘 페이로드(Beacon Payload), 프레임 체크 시퀀스(FCS)로 이루어진다. As shown in FIG. 10, the packet format of the physical layer is composed of a preamble sequence, a start of frame delimiter, a frame length, and a physical layer service data unit (PSDU). The packet format of the media access control layer is frame control, sequence number, addressing field, superframe specification, GTS field, and pending address field. , Beacon payload, and frame check sequence (FCS).
데이터 프레임은 도 11에 도시된 바와 같이 물리계층의 패킷 포맷이 프리앰블(Preamble Sequence)과 프레임 시작 식별자(Start of Frame Delimiter), 프레임길이(Frame Length), MAC계층 데이터 유닛(MPDU)으로 이루어지고, 매체접근제어 계층의 패킷 포맷은 프레임 제어(Frame Control), 시퀀스번호(Sequence Number), 어드레싱 필드(Addressing Field), 데이터 페이로드(Data Payload), 프레임 체크 시퀀스(FCS)로 이루어진다. As shown in FIG. 11, the packet format of the physical layer includes a preamble sequence, a start of frame delimiter, a frame length, and a MAC layer data unit (MPDU). The packet format of the media access control layer includes a frame control, a sequence number, an addressing field, a data payload, and a frame check sequence (FCS).
응답 프레임은 도 12에 도시된 바와 같이 물리계층의 패킷 포맷이 프리앰블(Preamble Sequence)과 프레임 시작 식별자(Start of Frame Delimiter), 프레임길이(Frame Length), MAC 계층 데이터유닛(MPDU)으로 이루어지고, 매체접근제어 계층의 패킷 포맷은 프레임 제어(Frame Control), 시퀀스번호(Sequence Number), 프레임 체크 시퀀스(FCS)로 이루어진다. As shown in FIG. 12, the packet format of the physical layer includes a preamble sequence, a start of frame delimiter, a frame length, and a MAC layer data unit (MPDU). The packet format of the media access control layer consists of a frame control, a sequence number, and a frame check sequence (FCS).
MAC 커맨드 프레임은 도 13에 도시된 바와 같이 물리계층의 패킷 포맷이 프리앰블(Preamble Sequence)과 프레임 시작 식별자(Start of Frame Delimiter), 프레임길이(Frame Length), MAC계층 데이터유닛(MPDU)으로 이루어지고, 매체접근제어 계층의 패킷 포맷은 프레임제어(Frame Control), 시퀀스번호(Sequence Number), 어 드레싱 필드(Addressing Field), 커맨드 타입(Command Type), 커맨드 페이로드(Command Payload), 프레임 체크 시퀀스(FCS)로 이루어진다. As shown in FIG. 13, the MAC command frame has a packet format of a physical layer including a preamble sequence, a start of frame delimiter, a frame length, and a MAC layer data unit (MPDU). The packet format of the media access control layer includes frame control, sequence number, addressing field, command type, command payload, and frame check sequence. FCS).
본 발명의 패킷 분석장치는 위와 같은 프레임의 각 패킷을 계층별로 분석한 후 사용자의 요구에 따라 원하는 계층별로 분류하여 표시해준다. The packet analyzing apparatus of the present invention analyzes each packet of the above frame for each layer and displays them by classifying the desired layer according to a user's request.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지그비 패킷 분석장치는 단순히 저속 무선 개인망(LR-WPAN)의 물리(PHY) 및 매체접근제어 (MAC) 계층(IEEE 802.15.4)의 패킷 뿐만 아니라 네트워크 및 응용지원부계층(APS), 지그비객체(ZDO )등 지그비 프로토콜(Zigbee protocol) 스택의 전 계층에 대한 패킷을 분석하여 사용자가 원하는 방식으로 화면에 표시하여 제공함으로써 지그비 프로토콜에 따른 패킷의 정밀한 분석을 가능하게 하여 지그비 디바이스의 특성을 정확하게 측정 및 시험할 수 있는 이점이 있다.As described above, the ZigBee packet analysis apparatus according to the present invention is not only a packet of the physical (PHY) and medium access control (MAC) layer (IEEE 802.15.4) of the low-speed wireless personal network (LR-WPAN) but also the network and It analyzes packets of all layers of Zigbee protocol stack such as APS, ZDO, etc., and displays them on the screen in user's desired way, enabling precise analysis of packets according to Zigbee protocol. This allows the ZigBee device to accurately measure and test the characteristics of the Zigbee device.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand that you can.
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