專利名稱：一種VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的語音網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明申請涉及IP網(wǎng)絡(luò)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的語音網(wǎng)關(guān)，尤其涉及一種支持穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的IP網(wǎng)絡(luò)間VoIP系統(tǒng)的語音網(wǎng)關(guān)。本發(fā)明有助于解決采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接的IP網(wǎng)絡(luò)間VoIP語音數(shù)據(jù)報的傳輸問題。本發(fā)明滿足了 VoIP語音數(shù)據(jù)報穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)過程中對投遞與尋址的需求，拓寬了在某些場景中IP網(wǎng)絡(luò)間語音數(shù)據(jù)報的傳輸范圍，屬于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著無線傳感器節(jié)點芯片處理能力的不斷提高和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日趨成熟，目前主流的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸理論帶寬可達(dá)2501ApS。因此，由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)支撐的，以語音/視頻等為代表的實時多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已不再是一種奢望。傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)中典型的多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如VoIP技術(shù)(要求最低帶寬為151ApS左右)等，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸成為可能，這為IP網(wǎng)絡(luò)間的多媒體通信提供了一種新的傳輸方式?，F(xiàn)代的hternet網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，可是仍有某些區(qū)域是hternet無法到達(dá)的，或者在hternet網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情形下，為了臨時連接兩個IP網(wǎng)，這時建立兩端的通話或許是最重要的，這就要求語音數(shù)據(jù)能夠從hternet向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送甚至VoIP 數(shù)據(jù)能穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在^ternet各部分之間傳輸。比如在地震或泥石流等自然災(zāi)害產(chǎn)生IP孤島的情況下，可以通過向受災(zāi)區(qū)域投撒無線傳感器節(jié)點從而形成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，來解決這些應(yīng)急條件下的IP孤島間的語音通信問題。目前關(guān)于IP網(wǎng)絡(luò)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)方案主要體現(xiàn)在如下三種類型1) 將TCP/IP協(xié)議棧移植到無線傳感器節(jié)點中，即使用TCP/IP協(xié)議作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，實現(xiàn)與IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通；2)采用容遲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(Delay TolerantNetwork, DTN)， 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)之間采用了 DTN網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)互聯(lián)；幻無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過與無線局域網(wǎng)的無線接入點(Access Point, AP)通信來接入hternet。發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，這三種方案都存在著不同的不足。第一種方案，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的計算和存儲資源的限制，無法運(yùn)行完整的TCP/IP協(xié)議棧，給TCP/IP協(xié)議棧的完備性帶來了問題，即使將TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行剪裁后可以運(yùn)行在無線傳感器節(jié)點上，又會面臨著由復(fù)雜的TCP/IP協(xié)議棧導(dǎo)致的節(jié)點自身能量消耗過快的問題，導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)生命期的大幅縮短。第二種方案，需要在現(xiàn)有的TCP/IP協(xié)議棧和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧上部署B(yǎng)undle層，代價較大。第三種方案，實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)的接入，但是無法支持IP網(wǎng)絡(luò)間的VoIP語音數(shù)據(jù)報的投遞與尋址，難以滿足端到端的VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時協(xié)議轉(zhuǎn)換的需求。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題由于目前的很多hternet與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方案普遍不能對 VoIP協(xié)議進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，并使VoIP數(shù)據(jù)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，例如，許多解決方案只能實現(xiàn)hternet和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通信，但不能使VoIP數(shù)據(jù)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。因此，通過對VoIP協(xié)議進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換使語音數(shù)據(jù)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，正是本發(fā)明的目的所在。技術(shù)方案為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的語音網(wǎng)關(guān)。本網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送端計算機(jī)將封裝有語音數(shù)據(jù)的RTP數(shù)據(jù)報文從應(yīng)用層傳下來后，經(jīng)過TCP復(fù)用封裝，然后交付給操作系統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議棧處理，經(jīng)IP層形成封裝好的IP數(shù)據(jù)報傳輸至鏈路層再至物理層，再經(jīng)過中間路由，從源IP網(wǎng)，穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，到達(dá)目的IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)接收方，由接收方進(jìn)行解復(fù)用。其特征在于在IP網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的連接處加入本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其具有IP網(wǎng)中的IP地址和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點地址。網(wǎng)關(guān)包括TCP/IP協(xié)議棧，地址映射組件，數(shù)據(jù)分組組件，負(fù)載合并組件，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。從IP網(wǎng)傳來的VoIP數(shù)據(jù)經(jīng)過TCP/IP協(xié)議棧解包，得到其中的地址信息， 地址映射組件根據(jù)地址信息通過查自身維護(hù)的地址映射表確定該VoIP數(shù)據(jù)報文在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)發(fā)送到的網(wǎng)關(guān)的節(jié)點地址，數(shù)據(jù)分組組件將IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行分組， 將各個分組和源/宿網(wǎng)關(guān)節(jié)點地址一起經(jīng)過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的封裝并發(fā)送；從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳來的VoIP數(shù)據(jù)經(jīng)過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧解包，得到源/宿IP地址信息，負(fù)載合并組件將同組的負(fù)載重新組合成一個數(shù)據(jù)塊作為TCP/IP協(xié)議棧鏈路層的負(fù)載，經(jīng)過 TCP/IP協(xié)議棧的封裝并發(fā)送。TCP/IP協(xié)議棧即為普通的IP網(wǎng)中的TCP/IP協(xié)議棧，這里主要用到下三層、傳輸層以及VoIP協(xié)議，其中VoIP協(xié)議中主要用到RTP協(xié)議。地址映射組件根據(jù)地址映射表，將源/宿IP地址映射成為源/宿IP網(wǎng)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相連的網(wǎng)關(guān)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點地址。數(shù)據(jù)分組組件將一個IP網(wǎng)數(shù)據(jù)報文中的鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)按照無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最大負(fù)載值進(jìn)行分組，并打上組號等分組信息。負(fù)載合并組件將同組的負(fù)載重新拼接在一起，作為TCP/IP協(xié)議棧鏈路層的負(fù)載。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧即為標(biāo)準(zhǔn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議棧，這里主要用到下三層，包括路由協(xié)議，地址協(xié)議等。TCP/IP協(xié)議棧，地址映射組件，數(shù)據(jù)分組組件，負(fù)載合并組件，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧在具體內(nèi)部實現(xiàn)中是通過五個線程來實現(xiàn)的，這樣他們可以更大程度的共享數(shù)據(jù)并提高并行度。TCP/IP協(xié)議棧的自底向上的執(zhí)行為一個循環(huán)處理線程，負(fù)責(zé)偵聽IP網(wǎng)信道中的數(shù)據(jù)報文，并提取和處理感興趣的數(shù)據(jù)報文，將結(jié)果交付給地址映射線程和數(shù)據(jù)分組線程。地址映射線程將TCP/IP協(xié)議棧傳來的源/宿IP地址信息，通過查詢自身維護(hù)的地址映射表，得到對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)的節(jié)點地址。由TCP/IP協(xié)議棧線程調(diào)用，將其結(jié)果與數(shù)據(jù)分組線程的輸出結(jié)果同時提交給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。數(shù)據(jù)分組線程將一個IP網(wǎng)數(shù)據(jù)報文中的鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)按照無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最大負(fù)載值進(jìn)行分組，并打上組號等分組信息。由TCP/IP協(xié)議棧線程調(diào)用，將結(jié)果與地址映射線程的輸出結(jié)果同時提交給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。負(fù)載合并線程將所有同組的負(fù)載重新拼接，作為TCP/IP協(xié)議棧鏈路層的負(fù)載。由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧調(diào)用，將結(jié)果提交給TCP/IP協(xié)議棧。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的自底向上的執(zhí)行為一個循環(huán)處理線程，負(fù)責(zé)偵聽無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道中的數(shù)據(jù)報文，并提取和處理感興趣的數(shù)據(jù)報文，將結(jié)果交付給負(fù)載合并線程。本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)的工作流程可以分為對IP網(wǎng)發(fā)向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)報文處理流程，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)向IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)報文處理流程兩個流程。對IP網(wǎng)發(fā)向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)報文處理流程是步驟1-1，首先由網(wǎng)關(guān)建立地址映射表，表的格式可以參考圖3。建立過程可以是手工配置或者動態(tài)生成和調(diào)整；步驟1-2，TCP/IP協(xié)議棧發(fā)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)感興趣的RTP數(shù)據(jù)報文。感興趣的RTP數(shù)據(jù)報文的特征是目的IP地址不在本地IP網(wǎng)段內(nèi)，而在通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接到的某一 IP 網(wǎng)段內(nèi)；屬于VoIP應(yīng)用的數(shù)據(jù)報文；步驟1-3，TCP/IP協(xié)議棧對該RTP數(shù)據(jù)報文解析，分離出各層協(xié)議頭及負(fù)載數(shù)據(jù)。 重要的信息有源IP地址，目的IP地址，源端口，目的端口等；步驟1-4，TCP/IP協(xié)議棧將源/宿IP地址提交給地址映射組件，將IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)提交給數(shù)據(jù)分組組件；步驟1-5，地址映射模塊通過查詢先前維護(hù)的地址映射表將源/宿IP地址映射成為對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)的節(jié)點地址；步驟1-6，與步驟5同時，數(shù)據(jù)分組組件將IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)按照無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最大負(fù)載值進(jìn)行分組，并打上組號等分組信息；步驟1-7，將IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)組和對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)的節(jié)點地址信息提交給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧；步驟1-8，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧將IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)組作為負(fù)載，將對應(yīng)網(wǎng)關(guān)的節(jié)點地址作為目的地址封裝成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)報文，并發(fā)送。對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)向IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)報文處理流程是步驟2-1，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧發(fā)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)感興趣的RTP數(shù)據(jù)報文。感興趣的RTP 數(shù)據(jù)報文的特征是目的節(jié)點地址是本網(wǎng)關(guān)的節(jié)點地址；數(shù)據(jù)的負(fù)載中包含IP地址信息和分組信息；步驟2-2，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧對該RTP數(shù)據(jù)報文解析，分離出各層協(xié)議頭及負(fù)載數(shù)據(jù)，并提交給負(fù)載合并組件；步驟2-3，負(fù)載合并組件將所有同組的負(fù)載重新拼接在一起，作為TCP/IP協(xié)議棧鏈路層的負(fù)載；步驟2-4，TCP/IP協(xié)議棧將重新拼接后的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝處理并發(fā)送。上述內(nèi)容中的有關(guān)技術(shù)術(shù)語定義地址映射S卩IP網(wǎng)中的IP地址和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點地址之間的映射。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點是用節(jié)點地址標(biāo)識的。地址映射的原理是通過查詢地址映射表來決定兩個地址之間的對應(yīng)關(guān)系。負(fù)載合并這個術(shù)語是和數(shù)據(jù)分組相對而言的，可以理解為是數(shù)據(jù)分組的逆過程。 由于TCP/IP協(xié)議棧的最大負(fù)載和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的最大負(fù)載不相同，所以如果數(shù)據(jù)報文從IP網(wǎng)進(jìn)入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時，負(fù)載超過了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的最大負(fù)載，就需要進(jìn)行分組；而在從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)離開并進(jìn)入TCP/IP網(wǎng)絡(luò)時，要將原本屬于同一個負(fù)載的各組數(shù)據(jù)合并，從而保證了數(shù)據(jù)的完整性。有益效果1)本發(fā)明可以使VoIP數(shù)據(jù)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在hternet各部分之間傳輸，從而滿足了 VoIP語音數(shù)據(jù)報穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)過程中對投遞與尋址的需求，大大拓寬了在某些場景中IP網(wǎng)絡(luò)間語音數(shù)據(jù)報的傳輸范圍；幻本發(fā)明所采取的改進(jìn)方法對語音通信雙方都是透明的，不需要更改雙方的發(fā)送和接受方式；；3)本發(fā)明便于用戶使用。 上述穿越過程中的各個IP網(wǎng)絡(luò)可以動態(tài)配置，具有自組織性，即將網(wǎng)關(guān)放置在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)附近，該網(wǎng)關(guān)就可以自組織地加入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而與網(wǎng)關(guān)連接的IP網(wǎng)即可與外界進(jìn)行語音通信。舉例來說，為了使一個IP網(wǎng)孤島可以與外界通信，可以在該孤島和附近的IP網(wǎng)之間撒下無線傳感器節(jié)點，自組織成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，這時孤島只需要連接本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)節(jié)點，然后將該網(wǎng)關(guān)節(jié)點放置在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)附近，即可實現(xiàn)孤島與外界的語首通fe O本發(fā)明的兼容性和透明性體現(xiàn)在1)對于各個IP網(wǎng)來說本發(fā)明是透明的，用戶不需要因為本發(fā)明的使用而改變語音數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收方式，原數(shù)據(jù)傳輸軟件(如FTP、HTTP 瀏覽器、音/視頻通訊軟件)仍可以正常的運(yùn)行，不需做任何改動；2)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本發(fā)明也是兼容的，本發(fā)明的使用不會影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的內(nèi)部協(xié)議棧的內(nèi)容；3)對于內(nèi)部協(xié)議棧來說本發(fā)明是透明的，本發(fā)明不會影響原有的TCP/IP協(xié)議棧和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，也不會影響他們對數(shù)據(jù)報文的處理結(jié)果，只是在傳輸層之上進(jìn)行了地址轉(zhuǎn)換、 數(shù)據(jù)分組和數(shù)據(jù)合并。


圖1是本發(fā)明的VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)全局圖(VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的語音網(wǎng)關(guān)的一種典型應(yīng)用場景)；圖2是本發(fā)明網(wǎng)關(guān)的架構(gòu)及數(shù)據(jù)流程圖；圖3是本發(fā)明的地址映射表；圖4是IP網(wǎng)數(shù)據(jù)報文格式；圖5是無線傳感器網(wǎng)數(shù)據(jù)報文格式。
具體實施例方式圖1描述了本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)的一種典型的應(yīng)用場景。由于某些原因(比如地震或泥石流等自然災(zāi)害)，形成了 IP網(wǎng)孤島A，IP網(wǎng)孤島B，分別在兩個災(zāi)區(qū)，而抗災(zāi)中心連接在 hternet中。由于救災(zāi)的迫切需要，抗災(zāi)中心和災(zāi)區(qū)以及災(zāi)區(qū)三部分之間需要彼此通話，這時可以使用本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)來解決這上述語音通信問題。在三個IP網(wǎng)之間的區(qū)域通過飛機(jī)空投等方式播撒無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點使其自組織成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，然后只需要在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的邊緣分別放置與IP網(wǎng)孤島A連通的網(wǎng)關(guān)1，與IP網(wǎng)孤島B連通的網(wǎng)關(guān)2和 hternet連通的網(wǎng)關(guān)3，這三個互不連通的IP網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)傳遞到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，再通過網(wǎng)關(guān)傳遞到目的IP網(wǎng)及其中的計算機(jī)，即可實現(xiàn)三個IP網(wǎng)的計算機(jī)之間的語音通信。通信過程中終端不需要做任何改動，保證了本發(fā)明對終端的透明性。下面以計算機(jī)A和計算機(jī)B的語音通信為例說明具體的數(shù)據(jù)流程1)在三個IP網(wǎng)孤島之間播撒無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點使其自組織成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并放置本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)；2)計算機(jī)A向計算機(jī)B發(fā)送的語音數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機(jī)A的TCP/IP協(xié)議棧封裝成 TCP/IP數(shù)據(jù)報文(其中計算機(jī)A和B的IP地址分別作為源和宿IP地址)，數(shù)據(jù)報文由IP 網(wǎng)的路由協(xié)議傳送到本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)1。3)網(wǎng)關(guān)1對收到的數(shù)據(jù)報文通過TCP/IP協(xié)議棧解復(fù)用，進(jìn)行地址映射和數(shù)據(jù)分組，然后通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧將分組后的數(shù)據(jù)重新封裝成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報文，并發(fā)送給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。4)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的某個節(jié)點收到該數(shù)據(jù)報文后，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議投遞到和IP網(wǎng)孤島B相連的網(wǎng)關(guān)2。5)網(wǎng)關(guān)2對收到的數(shù)據(jù)報文通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧解復(fù)用，然后進(jìn)行負(fù)載合并，最后通過TCP/IP協(xié)議棧將合并后的數(shù)據(jù)重新封裝成TCP/IP數(shù)據(jù)報文，并發(fā)送給IP網(wǎng)孤島B。6) IP網(wǎng)孤島B中與網(wǎng)關(guān)2相連的計算機(jī)接收到該數(shù)據(jù)報文后，通過IP網(wǎng)的路由協(xié)議將數(shù)據(jù)報文最終將其投遞至目的計算機(jī)B。7)計算機(jī)B發(fā)送至計算機(jī)A的數(shù)據(jù)報文的穿越過程與上述過程一致，此處不再復(fù)述。對于終端來說整個傳輸過程與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸無異，因此終端的協(xié)議棧和應(yīng)用程序做任何的改動，即本發(fā)明對于終端是透明的。圖2詳細(xì)表達(dá)了圖1中所描述的本發(fā)明網(wǎng)關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了本發(fā)明網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)處理流程。1)對于從IP網(wǎng)接收到的IP數(shù)據(jù)報文，首先通過TCP/IP協(xié)議棧解復(fù)用，得到 IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)和源/宿IP地址。將源/宿IP地址和IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)分別提交給地址映射組件和數(shù)據(jù)分組組件。地址映射組件通過查自身維護(hù)的地址映射表將源/宿 IP地址映射成它所在的IP網(wǎng)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)關(guān)所對應(yīng)的節(jié)點地址；由于TCP/ IP協(xié)議棧的最大負(fù)載大小和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的最大負(fù)載大小不同，所以需要數(shù)據(jù)分組組件對IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)重新分組，并打上組號信息。然后將分組后的IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)組及組號信息視作負(fù)載，宿IP地址對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)的節(jié)點地址作為目的地址交給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧進(jìn)行封裝，而后發(fā)送給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。2)對于從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收到的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報文，首先通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧進(jìn)行解復(fù)用，將負(fù)載交給負(fù)載合并組件。負(fù)載合并組件將所有同組的負(fù)載重新拼接合并，作為TCP/IP協(xié)議棧鏈路層的負(fù)載提交給TCP/IP協(xié)議棧封裝，將封裝后的數(shù)據(jù)報文發(fā)送給IP網(wǎng)。圖3是圖2所描述的本發(fā)明網(wǎng)關(guān)中的地址映射組件所使用的地址映射表。表中的字段包括D_IP表示目的網(wǎng)絡(luò)的IP地址，D_subnetMask表示目的網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼，GW_ID 表示目的網(wǎng)絡(luò)相與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)關(guān)的對應(yīng)的節(jié)點地址，Gff_IP表示目的網(wǎng)絡(luò)相與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)關(guān)的IP地址，Interface表示出網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)關(guān)端口，nextHop表示下一跳節(jié)點的節(jié)點地址，擴(kuò)充字段。其中D_IP，D_SUbnetMaSk，GW_ID是必須字段，其余字段是可選字段。該地址映射表對源/宿IP地址均適用，主要由地址映射組件將源/宿IP地址映射成源/宿IP地址所在的IP網(wǎng)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)關(guān)所對應(yīng)的節(jié)點地址。
圖4是詳細(xì)說明了圖2中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報文經(jīng)本網(wǎng)關(guān)處理后得到的IP網(wǎng)數(shù)據(jù)報文的結(jié)構(gòu)，其中包括TCP/IP協(xié)議棧每層的首尾各字段的字節(jié)長度；圖5詳細(xì)說明了圖2中IP網(wǎng)數(shù)據(jù)報文經(jīng)本網(wǎng)關(guān)處理后得到的無線傳感器網(wǎng)數(shù)據(jù)報文的結(jié)構(gòu)，其中包括WSN協(xié)議棧每層的首尾各字段的字節(jié)長度；下面對本發(fā)明網(wǎng)關(guān)的整個數(shù)據(jù)流程以數(shù)據(jù)報文的形式做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施實例以計算機(jī)A發(fā)送語音數(shù)據(jù)報文給計算機(jī)B為例計算機(jī)A發(fā)送給計算機(jī)B的語音數(shù)據(jù)報文在經(jīng)過計算機(jī)A的TCP/IP協(xié)議棧封裝后在IP網(wǎng)孤島A中的結(jié)構(gòu)如下
權(quán)利要求
1.一種VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的語音網(wǎng)關(guān)，其特征是包括TCP/IP協(xié)議棧、地址映射組件、數(shù)據(jù)分組組件、負(fù)載合并組件和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧；a、從IP網(wǎng)傳來的VoIP數(shù)據(jù)經(jīng)過TCP/IP協(xié)議棧解包，得到其中的地址信息；地址映射組件根據(jù)地址信息，通過查自身維護(hù)的地址映射表確定該VoIP數(shù)據(jù)報文在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)發(fā)送到的網(wǎng)關(guān)的節(jié)點地址；數(shù)據(jù)分組組件將IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，將各個分組和源/宿網(wǎng)關(guān)節(jié)點地址一起經(jīng)過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的封裝并發(fā)送；b、從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳來的VoIP數(shù)據(jù)經(jīng)過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧解包，得到源/宿IP 地址信息；負(fù)載合并組件將同組的負(fù)載重新組合成一個數(shù)據(jù)塊作為TCP/IP協(xié)議棧鏈路層的負(fù)載，經(jīng)過TCP/IP協(xié)議棧的封裝并發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的語音網(wǎng)關(guān)，其特征在于語音網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)流程包括對IP網(wǎng)發(fā)向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報文的處理流程，以及對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)向IP網(wǎng)數(shù)據(jù)報文的處理流程；所述對IP網(wǎng)發(fā)向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報文的處理流程的步驟包括 步驟1-1，網(wǎng)關(guān)建立地址映射表；建立過程是手工配置，或者動態(tài)生成和調(diào)整； 步驟1-2，TCP/IP協(xié)議棧發(fā)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)感興趣的RTP數(shù)據(jù)報文； 步驟1-3，TCP/IP協(xié)議棧對該RTP數(shù)據(jù)報文解析，分離出各層協(xié)議頭及負(fù)載數(shù)據(jù)； 步驟1-4，TCP/IP協(xié)議棧將源/宿IP地址提交給地址映射組件，將IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)提交給數(shù)據(jù)分組組件；步驟1-5，地址映射模塊通過查詢先前維護(hù)的地址映射表，將源/宿IP地址映射成為對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)的節(jié)點地址；步驟1-6，數(shù)據(jù)分組組件將IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)按照無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最大負(fù)載值進(jìn)行分組，并打上組號等分組信息；所述步驟1-6與步驟1-5是同時進(jìn)行；步驟1-7，將IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)組和對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)的節(jié)點地址信息提交給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧；步驟1-8，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧將IP網(wǎng)鏈路層負(fù)載數(shù)據(jù)組作為負(fù)載，將對應(yīng)網(wǎng)關(guān)的節(jié)點地址作為目的地址封裝成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)報文，并發(fā)送； 所述對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)向IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)報文處理流程的步驟包括 步驟2-1，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧發(fā)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)感興趣的RTP數(shù)據(jù)報文； 步驟2-2，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧對該RTP數(shù)據(jù)報文解析，分離出各層協(xié)議頭及負(fù)載數(shù)據(jù)，并提交給負(fù)載合并組件；步驟2-3，負(fù)載合并組件將所有同組的負(fù)載重新拼接在一起，作為TCP/IP協(xié)議棧鏈路層的負(fù)載；步驟2-4，TCP/IP協(xié)議棧將重新拼接后的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝處理并發(fā)送。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的語音網(wǎng)關(guān)，其特征是所述步驟1- 中，感興趣的RTP數(shù)據(jù)報文是一種VoIP應(yīng)用的數(shù)據(jù)報文；該數(shù)據(jù)報文的特征是目的IP地址不在本地IP網(wǎng)段內(nèi)，而在通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接到的某一 IP網(wǎng)段內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的語音網(wǎng)關(guān)，其特征是所述步驟1-3)中，重要的信息包括源IP地址、目的IP地址、源端口和目的端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的語音網(wǎng)關(guān)，其特征是所述步驟2-1)中，感興趣的RTP數(shù)據(jù)報文的特征是目的節(jié)點地址是本網(wǎng)關(guān)的節(jié)點地址；數(shù)據(jù)的負(fù)載中包含IP地址信息和分組信息。
6.一種應(yīng)用權(quán)利要求1 5任一所述的網(wǎng)關(guān)的VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送端計算機(jī)將封裝有語音數(shù)據(jù)的RTP數(shù)據(jù)報文從應(yīng)用層傳下來后，經(jīng)過TCP復(fù)用封裝，然后交付給操作系統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議棧處理，經(jīng)IP層形成封裝好的IP數(shù)據(jù)報傳輸至鏈路層再至物理層，再經(jīng)過中間路由，從源IP網(wǎng)，穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，到達(dá)目的IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)接收方，由接收方進(jìn)行解復(fù)用；其特征是在源IP網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的連接處、以及目的IP網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的連接處都連接所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備，該網(wǎng)關(guān)設(shè)備具有IP網(wǎng)中的IP地址和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點地址。
全文摘要
一種VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的語音網(wǎng)關(guān)從IP網(wǎng)傳來的VoIP數(shù)據(jù)經(jīng)過TCP/IP協(xié)議棧解包，得到其中的地址信息；從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳來的VoIP數(shù)據(jù)經(jīng)過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧解包，得到源/宿IP地址信息。一種應(yīng)用所述的網(wǎng)關(guān)的VoIP系統(tǒng)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送端計算機(jī)將封裝有語音數(shù)據(jù)的RTP數(shù)據(jù)報文從應(yīng)用層傳下來后，經(jīng)過TCP復(fù)用封裝，然后交付給操作系統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議棧處理，經(jīng)IP層形成封裝好的IP數(shù)據(jù)報傳輸至鏈路層再至物理層，再經(jīng)過中間路由，從源IP網(wǎng)，穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，到達(dá)目的IP網(wǎng)的數(shù)據(jù)接收方，由接收方進(jìn)行解復(fù)用；在所有IP網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都連接所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
文檔編號H04L29/06GK102325126SQ20111013576
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者劉智杰, 柳津, 陳文強(qiáng), 陶軍 申請人:東南大學(xué)