專利名稱：一種輕量級(jí)無(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)裝置及組網(wǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息與通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)線傳感網(wǎng)的接入網(wǎng)關(guān)裝置及其組網(wǎng)方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)、軍事、民用等各方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，在實(shí)際應(yīng)用中的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)并不能以一個(gè)獨(dú)立的通信網(wǎng)絡(luò)形式存在。網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)的數(shù)據(jù)需要發(fā)送到上層應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行分析、處理，同時(shí)上層應(yīng)用服務(wù)器也需要將相關(guān)命令下發(fā)到無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的傳感節(jié)點(diǎn)。這需要無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與不同類型網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)。在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)關(guān)擔(dān)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換器、不同網(wǎng)絡(luò)類型的網(wǎng)絡(luò)路由器、 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)匯聚、存儲(chǔ)處理等重要角色，成為網(wǎng)絡(luò)間連接的不可缺少的紐帶。一個(gè)小規(guī)模的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可以只部署一個(gè)傳感網(wǎng)關(guān)。而對(duì)于覆蓋范圍比較大的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言，一個(gè)傳感網(wǎng)關(guān)無(wú)法滿足大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求。為了能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的部署，如圖1所示，一種集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)思想被提出來(lái)。一個(gè)傳感網(wǎng)關(guān)控制器設(shè)備被用來(lái)控制無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有傳感網(wǎng)關(guān)設(shè)備(或稱為無(wú)線傳感接入點(diǎn))，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的集中控制管理和數(shù)據(jù)流量匯聚、轉(zhuǎn)發(fā)。由于傳感網(wǎng)關(guān)需要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理、應(yīng)用支持、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、協(xié)議轉(zhuǎn)換等多種功能，無(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜、成本比較高。以支持IEEE802. 15.4/Zigbee傳感網(wǎng)的傳感網(wǎng)關(guān)為例，目前的無(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)包含全面的IEEE802. 15. 4物理層和MAC層、Zigbee網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層、Zigbee對(duì)象管理、外部網(wǎng)絡(luò)接入層、網(wǎng)關(guān)應(yīng)用層等功能。

發(fā)明內(nèi)容
為了降低無(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)成本，從而進(jìn)一步降低無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)成本，本發(fā)明提出了基于集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)思想的一種新型的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置及其組網(wǎng)方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置。其中，包括傳感網(wǎng)絡(luò)接口物理層，用于實(shí)現(xiàn)和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線通信的物理層功能；傳感網(wǎng)絡(luò)接口 MAC層， 用于實(shí)現(xiàn)和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線通信的MAC層功能；外部網(wǎng)絡(luò)接入層，用于實(shí)現(xiàn)和外部通信網(wǎng)絡(luò)(如電信網(wǎng)絡(luò)、局域以太網(wǎng)、等等)的通信接口 ；通信轉(zhuǎn)換層，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)幀格式和外部通信網(wǎng)絡(luò)幀格式之間的轉(zhuǎn)換。輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)僅負(fù)責(zé)在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(如802. 15. 4網(wǎng)絡(luò))和外部通信網(wǎng)絡(luò)之間提供一個(gè)傳輸通道，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)所要求的幀格式(如802. 15. 4格式) 和外部通信網(wǎng)絡(luò)所要求的幀格式(如以太網(wǎng)幀格式)之間的轉(zhuǎn)換。其他的各種傳感網(wǎng)絡(luò)控制和數(shù)據(jù)處理功能均交由傳感網(wǎng)關(guān)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種傳感網(wǎng)關(guān)控制器的控制裝置。其中，包括無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊，用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)所使用的專用協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層、對(duì)象管理等功能。如對(duì)于Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)而言，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層需要實(shí)現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)層、Zigbee應(yīng)用層、Zigbee對(duì)象管理等功能。網(wǎng)關(guān)應(yīng)用模塊，用于實(shí)現(xiàn)和傳感網(wǎng)絡(luò)各種應(yīng)用服務(wù)的接口，傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用模塊和傳感網(wǎng)絡(luò)接口。無(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議模塊，用于實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置和傳感網(wǎng)關(guān)控制器之間的控制協(xié)議，并建立傳輸通道，在兩者之間進(jìn)行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)。傳感網(wǎng)絡(luò)中間件模塊，用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度、傳感器接入控制、數(shù)據(jù)過(guò)濾和聚合等傳感網(wǎng)絡(luò)控制和數(shù)據(jù)處理功能。第一獲取裝置，用于獲取來(lái)自輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)流和控制流信息。第一發(fā)送裝置，用于發(fā)送數(shù)據(jù)流和控制流到輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)。第二獲取裝置，用于獲取來(lái)自外部網(wǎng)絡(luò)側(cè)的數(shù)據(jù)流。第二發(fā)送裝置，用于向外部網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)流。傳感網(wǎng)關(guān)控制器對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)集中控制，對(duì)傳感網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行橋接、轉(zhuǎn)發(fā)和加密，以增強(qiáng)大規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的可管理性。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種基于新型的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置的集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方法。包含有本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)和包含有本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的傳感網(wǎng)關(guān)控制器之間通過(guò)二層或者三層網(wǎng)絡(luò)連接，一個(gè)傳感網(wǎng)關(guān)控制器可以控制大量輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)，可以控制的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的最大數(shù)量取決于傳感網(wǎng)關(guān)控制器的處理性能和網(wǎng)絡(luò)接口帶寬。傳感網(wǎng)關(guān)控制器作為傳感網(wǎng)絡(luò)和外部傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器之間的唯一接口，負(fù)責(zé)控制連接在其所控制的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)下的所有傳感器。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置的啟動(dòng)流程。其中，包括以下步驟a)傳感網(wǎng)關(guān)控制器發(fā)現(xiàn)；b)傳感網(wǎng)關(guān)控制器連接。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種基于輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置的數(shù)據(jù)流傳輸流程。步驟如下a)傳感器發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)信息給輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)；b)輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的通信轉(zhuǎn)換層對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行幀格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為外部通信網(wǎng)絡(luò)所使用的幀格式；C) 輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)把完成幀格式轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到傳感網(wǎng)關(guān)控制器；d)傳感網(wǎng)關(guān)控制器對(duì)收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理；e)對(duì)于需要進(jìn)一步發(fā)送給傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)流，傳感網(wǎng)關(guān)控制器將轉(zhuǎn)換為IP包的數(shù)據(jù)流發(fā)送給傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器。f)傳感網(wǎng)關(guān)控制器接收來(lái)自傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)流，且目標(biāo)接收者為傳感器；g)傳感網(wǎng)關(guān)控制器對(duì)收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換；h)傳感網(wǎng)關(guān)控制器發(fā)送完成協(xié)議轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)包到輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)；i)輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)對(duì)收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行幀格式轉(zhuǎn)換；j)輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)把幀格式轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給目標(biāo)傳感器。采用本發(fā)明的方案，可以利用傳感網(wǎng)關(guān)控制器和輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置來(lái)組織大規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)該無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的集中控制和管理。


通過(guò)參照附圖閱讀以下所作的對(duì)非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1示出了集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的傳感網(wǎng)關(guān)控制器的控制裝置示意5
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的基于輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置的集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)啟動(dòng)流程圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流傳輸處理流程圖。其中，相同或相似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的步驟特征或裝置/模塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。如圖1所示，包含有本發(fā)明的具體實(shí)施例的傳感網(wǎng)關(guān)控制器裝置可以通過(guò)三種連接方式和包含有本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置相連接。(1)直接相連 即傳感網(wǎng)關(guān)控制器裝置和輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置通過(guò)以太網(wǎng)網(wǎng)線直接連接，連接鏈路中間不存在交換機(jī)或者路由器設(shè)備。( 二層交換即傳感網(wǎng)關(guān)控制器裝置和輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置位于同一個(gè)二層網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，兩者間通過(guò)二層交換機(jī)相連接。( 三層路由連接即傳感網(wǎng)關(guān)控制器裝置和輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置之間可以通過(guò)任何IP網(wǎng)絡(luò)連接。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置的示意圖，主要包括傳感網(wǎng)絡(luò)接口物理層101、傳感網(wǎng)絡(luò)接口 MAC層102、通信轉(zhuǎn)換層103、外部網(wǎng)絡(luò)接入層104。其中傳感網(wǎng)絡(luò)接口物理層101用于實(shí)現(xiàn)和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信物理層功能，如 IEEE802. 15. 4 物理層、IEEE 802. lla/b/g/n 物理層、等等。傳感網(wǎng)絡(luò)接口 MAC層102用于實(shí)現(xiàn)和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線通信的MAC層功能， 如 JEEE 802. 15. 4MAC 層、IEEE 802. lla/b/g/n MAC 層、等等。通信轉(zhuǎn)換層103負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)幀格式和外部通信網(wǎng)絡(luò)幀格式之間的轉(zhuǎn)換。 如果傳感器網(wǎng)絡(luò)是基于IEEE 802. 15. 4通信方式，而輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口為以太網(wǎng)方式，則通信轉(zhuǎn)換層103負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)IEEE 802. 15. 4數(shù)據(jù)幀和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀之間的轉(zhuǎn)換。外部網(wǎng)絡(luò)接入層104用于實(shí)現(xiàn)和外部通信網(wǎng)絡(luò)(如電信網(wǎng)絡(luò)，局域以太網(wǎng)絡(luò)，等等)的通信接口。它是輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口，負(fù)責(zé)在輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)和傳感網(wǎng)關(guān)控制器之間傳送數(shù)據(jù)流。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的傳感網(wǎng)關(guān)控制器的控制裝置示意圖， 它主要包括無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊201、無(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議模塊202、網(wǎng)關(guān)應(yīng)用模塊 203、傳感網(wǎng)絡(luò)中間件模塊204、第一獲取裝置205、第一發(fā)送裝置206、第二獲取裝置207、第二發(fā)送裝置208。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊201，用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)所使用的專用協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層、 應(yīng)用層、對(duì)象管理層等功能。如對(duì)于Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)而言，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層就要實(shí)現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)層、Zigbee應(yīng)用層、Zigbee設(shè)備對(duì)象管理、Zigbee應(yīng)用對(duì)象管理等功能。 對(duì)于WiFi無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)而言，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層就要實(shí)現(xiàn)WiFi網(wǎng)絡(luò)層、WiFi應(yīng)用層、 WiFi設(shè)備對(duì)象管理、WiFi應(yīng)用對(duì)象管理等功能。無(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議模塊202，用于實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)和傳感網(wǎng)關(guān)控制器之間的控制協(xié)議，并建立傳輸通道，在兩者之間進(jìn)行數(shù)據(jù)流傳輸。
網(wǎng)關(guān)應(yīng)用模塊203，用于為傳感網(wǎng)絡(luò)各種應(yīng)用服務(wù)提供接口。傳感網(wǎng)絡(luò)中間件模塊204，用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度、傳感器接入控制、數(shù)據(jù)過(guò)濾和聚合等傳感網(wǎng)絡(luò)控制和數(shù)據(jù)處理功能。第一獲取裝置205，用于獲取來(lái)自輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)流。第一發(fā)送裝置206，用于向輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)流。第二獲取裝置207，用于獲取來(lái)自外部網(wǎng)絡(luò)側(cè)的數(shù)據(jù)流，如接收來(lái)自傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)流。第二發(fā)送裝置208，用于向外部網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)流，如向傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)流。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的大部分管理功能在傳感網(wǎng)關(guān)控制器裝置上實(shí)現(xiàn)。傳感網(wǎng)關(guān)控制器對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)實(shí)行統(tǒng)一控制，對(duì)傳感網(wǎng)絡(luò)流量集中進(jìn)行橋接、轉(zhuǎn)發(fā)和加密，以增強(qiáng)大規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的可管理性。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的基于輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置的集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)示意圖。 輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)和傳感網(wǎng)關(guān)控制器之間通過(guò)二層或者三層網(wǎng)絡(luò)連接，一個(gè)傳感網(wǎng)關(guān)控制器可以控制大量輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)，可以控制的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的最大數(shù)量取決于傳感網(wǎng)關(guān)控制器的處理性能和網(wǎng)絡(luò)接口帶寬。傳感網(wǎng)關(guān)控制器作為傳感網(wǎng)絡(luò)和外部傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器之間的唯一接口，負(fù)責(zé)控制連接在其所控制的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)下的所有傳感器。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，還提供了一種輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的啟動(dòng)流程，下面根據(jù)圖5來(lái)介紹該流程。其中，包括以下步驟步驟S10，傳感網(wǎng)關(guān)控制器發(fā)現(xiàn)。輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)可以通過(guò)配置在非易失存儲(chǔ)器內(nèi)的傳感網(wǎng)關(guān)控制器的IP地址列表來(lái)取得傳感網(wǎng)關(guān)控制器地址，也可以通過(guò)DHCP或DNS方式獲取傳感網(wǎng)關(guān)控制器的IP地址。步驟S11，傳感網(wǎng)關(guān)控制器連接。輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)根據(jù)步驟SlO獲取的傳感網(wǎng)關(guān)控制器的IP地址列表，向各傳感網(wǎng)關(guān)控制器發(fā)送連接請(qǐng)求；收到連接請(qǐng)求的傳感網(wǎng)關(guān)控制器返回應(yīng)答消息給輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)；輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)在接收到應(yīng)答消息的傳感網(wǎng)關(guān)控制器中，選擇一個(gè)作為其傳感網(wǎng)關(guān)控制器。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，還提供了一種基于輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置的數(shù)據(jù)流傳輸流程， 下面根據(jù)圖6并結(jié)合圖4來(lái)介紹該流程。其中，包括以下步驟步驟S10，傳感器1將采集到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)1。步驟S11，輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)1的通信轉(zhuǎn)換層對(duì)收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行幀格式轉(zhuǎn)換，將之轉(zhuǎn)換為符合外部通信網(wǎng)絡(luò)要求的幀格式，如傳感網(wǎng)絡(luò)使用802. 15. 4通信方式，外部通信網(wǎng)絡(luò)為以太網(wǎng)，則在步驟Sll中會(huì)將數(shù)據(jù)幀由802. 15. 4幀格式轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)幀格式，并用傳感網(wǎng)關(guān)控制器的地址作為該以太網(wǎng)幀的目標(biāo)地址。步驟S12，輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)把完成幀格式轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給傳感網(wǎng)關(guān)控制器。步驟S13，傳感網(wǎng)關(guān)控制器的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊和傳感網(wǎng)絡(luò)中間件模塊分別對(duì)收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。如果傳感網(wǎng)絡(luò)使用Zigbee協(xié)議，則無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊在本步驟內(nèi)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包從Zigbee協(xié)議到IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換。傳感網(wǎng)絡(luò)中間件模塊按照預(yù)定義的規(guī)則對(duì)收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾和數(shù)據(jù)聚合。如果收到的數(shù)據(jù)包為傳感器網(wǎng)絡(luò)控制包，則傳感網(wǎng)關(guān)控制器的的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊對(duì)收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，以維護(hù)底層自組織的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。步驟S14，對(duì)于需要進(jìn)一步發(fā)送給傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)流，傳感網(wǎng)關(guān)控制器將轉(zhuǎn)換為IP包的數(shù)據(jù)流發(fā)送給傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器。步驟S15，傳感網(wǎng)關(guān)控制器接收到來(lái)自傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)流，且目標(biāo)接收者為傳感器1。步驟S16，傳感網(wǎng)關(guān)控制器對(duì)收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行預(yù)定義的數(shù)據(jù)處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換。傳感網(wǎng)關(guān)控制器的傳感網(wǎng)絡(luò)中間件模塊對(duì)收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理。如根據(jù)要求，生成對(duì)傳感器的查詢或者控制命令，并將新生成的命令幀轉(zhuǎn)交給傳感網(wǎng)關(guān)控制器的的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。如果傳感網(wǎng)絡(luò)使用Zigbee協(xié)議，則無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊在本步驟內(nèi)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包從IP協(xié)議到Zigbee協(xié)議的轉(zhuǎn)換，將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為Zigbee協(xié)議格式。步驟S17，傳感網(wǎng)關(guān)控制器發(fā)送完成協(xié)議轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)包到輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)。步驟S18，輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)對(duì)收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行幀格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的幀格式。步驟S19，輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)把完成格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給傳感器1。上述設(shè)備實(shí)施例中描述的多個(gè)細(xì)節(jié)同樣適用于該方法實(shí)施例，因此，省略了對(duì)相同或相似部分的重復(fù)描述。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改，等同替換，改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種輕量級(jí)無(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)裝置，負(fù)責(zé)在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和外部通信網(wǎng)絡(luò)之間提供傳輸通道，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)所要求的幀格式和外部通信網(wǎng)絡(luò)所要求的幀格式之間的轉(zhuǎn)換，其中，包括傳感網(wǎng)絡(luò)接口物理層模塊，用于實(shí)現(xiàn)和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信物理層功能； 傳感網(wǎng)絡(luò)接口 MAC層模塊，用于實(shí)現(xiàn)和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線通信的MAC層功能； 通信轉(zhuǎn)換層模塊，用于實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)幀格式和外部通信網(wǎng)絡(luò)幀格式之間的轉(zhuǎn)換； 外部網(wǎng)絡(luò)接入層模塊，用于實(shí)現(xiàn)和外部通信網(wǎng)絡(luò)(如電信網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)等)的通信接口。
2.—種傳感網(wǎng)關(guān)控制器的控制裝置，其中，包括無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊，用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)所使用的專用協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層、 對(duì)象管理等功能；無(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議模塊，用于實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)和傳感網(wǎng)關(guān)控制器之間的控制協(xié)議，并建立傳輸通道，在兩者之間進(jìn)行數(shù)據(jù)流傳輸；網(wǎng)關(guān)應(yīng)用模塊，用于實(shí)現(xiàn)和傳感網(wǎng)絡(luò)各種應(yīng)用服務(wù)程序之間的接口 ； 傳感網(wǎng)絡(luò)中間件模塊，用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度、傳感器接入控制、數(shù)據(jù)過(guò)濾和數(shù)據(jù)聚合等傳感網(wǎng)絡(luò)管理和數(shù)據(jù)處理功能；第一獲取裝置，用于獲取來(lái)自輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)流； 第一發(fā)送裝置，用于向輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)流； 第二獲取裝置，用于獲取來(lái)自外部網(wǎng)絡(luò)側(cè)的數(shù)據(jù)流； 第二發(fā)送裝置，用于向外部網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)流。
3.一種基于新型的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方法，其特征在于a)輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)和傳感網(wǎng)關(guān)控制器之間通過(guò)二層或者三層網(wǎng)絡(luò)連接；b)一個(gè)傳感網(wǎng)關(guān)控制器可以控制大量輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)，可以控制的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的最大數(shù)量取決于傳感網(wǎng)關(guān)控制器的處理性能和網(wǎng)絡(luò)接口帶寬。c)傳感網(wǎng)關(guān)控制器作為傳感網(wǎng)絡(luò)和外部傳感網(wǎng)應(yīng)用程序之間的唯一接口，負(fù)責(zé)集中控制連接在其所控制的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)下的所有傳感器節(jié)點(diǎn)，并集中實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的橋接、轉(zhuǎn)發(fā)等功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方法，輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的啟動(dòng)流程的特征在于，包括以下步驟a)傳感網(wǎng)關(guān)控制器發(fā)現(xiàn)；b)傳感網(wǎng)關(guān)控制器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方法，輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)流傳輸流程的特征在于a)傳感器發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)信息給輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)；b)輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)的通信轉(zhuǎn)換層對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行幀格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為外部通信網(wǎng)絡(luò)所使用的幀格式；c)輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)把完成幀格式轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到傳感網(wǎng)關(guān)控制器；d)傳感網(wǎng)關(guān)控制器對(duì)收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理；e)對(duì)于需要進(jìn)一步發(fā)送給傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)流，傳感網(wǎng)關(guān)控制器將轉(zhuǎn)換為IP包的數(shù)據(jù)流發(fā)送給傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器。f)傳感網(wǎng)關(guān)控制器接收來(lái)自傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)流，且目標(biāo)接收者為傳感器；g)傳感網(wǎng)關(guān)控制器對(duì)收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換；h)傳感網(wǎng)關(guān)控制器發(fā)送完成協(xié)議轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)包到輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)；i)輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)對(duì)收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行幀格式轉(zhuǎn)換；j)輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)把幀格式轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給目標(biāo)傳感器。
6. 一種在通信網(wǎng)絡(luò)中的傳感網(wǎng)關(guān)控制器設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及信息與通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕量級(jí)無(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)裝置及組網(wǎng)方法。為了降低無(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)成本，從而進(jìn)一步降低無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)成本，本發(fā)明提出了基于集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)思想的一種新型的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)裝置及其組網(wǎng)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案中，輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)僅負(fù)責(zé)在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和外部通信網(wǎng)絡(luò)之間提供傳輸通道，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)所要求的幀格式和外部通信網(wǎng)絡(luò)所要求的幀格式之間的轉(zhuǎn)換。傳感網(wǎng)關(guān)控制器控制大量輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)，并作為傳感網(wǎng)絡(luò)和外部傳感網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器之間的唯一接口，負(fù)責(zé)控制連接在其所控制的輕量級(jí)傳感網(wǎng)關(guān)下的所有傳感器。
文檔編號(hào)H04W88/16GK102196600SQ20101014341
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者湯曉輝 申請(qǐng)人:江蘇聯(lián)優(yōu)信息科技有限公司