CN101617507A - 用于无线传感器网络的自动配置***及其方法和用于无线传感器网络的网关装置 - Google Patents

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Abstract

[问题]使得无线传感器节点能够连接到服务***器，同时减小无线传感器节点的负担。[解决问题的手段]无线传感器节点向网关装置发送路由器请求消息，网关装置随后分析消息以从中提取出设备和服务的特有信息。网关装置随后从提取出的特有信息中找出服务***器并且获取运行无线传感器节点的服务应用所必需的设置信息。网关装置随后将所接收的路由器请求消息多播到链路中。链路中的某个路由器接收路由器请求消息，然后将包括地址前缀信息等等的路由器通告消息多播到链路中。网关装置将所获取的设置信息设置到路由器通告消息中，该路由器通告消息随后被转发到无线传感器节点。无线传感器节点随后分析该消息。

Description

用于无线传感器网络的自动配置***及其方法和用于无线传感器网络的网关装置
技术领域
本发明涉及用于使得无线传感器节点和服务***器(serviceserver)之间能够进行连接的用于无线传感器网络的自动配置***及其方法。
背景技术
近年来对无线传感器网络的使用已经迅速增加了，这是由诸如IEEE802.15.4和Zigbee之类的用于无线传感器网络的通信技术的标准化的进展所推动的。过去，很难为要求与外部网络的协同工作的无线传感器节点实现服务。这是因为这种服务的实现涉及对节点的资源和通信功能的严格约束，例如存储器大小、CPU性能、以及具有休眠功能的通信。然而，随着用于无线传感器节点的设备实现技术和网络技术取得重大进步，对用于使得无线传感器网络和外部网络之间能够协同工作的技术的开发也变得越来越活跃了。例如，通过像IETF 6 lowpan之类的努力，正在促进对IEEE802.15.4的MAC层协议上的IPv6联网功能的实现技术的开发和标准化。
这些用于IPv6联网功能的实现技术在例如以下列出的专利文献1至3中公开：
专利文献1：日本专利早期公开No.2005-204016
专利文献2：日本专利早期公开No.2006-148241
专利文献3：日本专利早期公开No.2006-238300
在促进对家庭和企业的大规模的、实际上无处不在的服务的实现时，必须解决的问题是：(i)减小无线传感器网络的操作中所涉及的管理性负担，以及(ii)使得能够从外部获得各种服务。在为解决这些问题而做出努力的同时，将会越来越重视从服务***器远程地对无线传感器节点执行运行配置的功能，以及使得无线传感器节点和服务***器能够与彼此通信的功能。
这些功能可通过将IPv6结合到无线传感器网络中来实现，这是因为IPv6化的无线传感器节点能够直接与远程的服务***器通信。
然而，考虑无线传感器节点能够在服务域之间自由移动并且改变要与之通信的服务***器的情况，一般来说节点是很难预先具有连接到服务***器所必需的服务***器的地址或其他信息的。为了使得服务***器能够对无线传感器节点执行运行时配置(runtime configuration)，无线传感器节点在完成在MAC层及其下层连接到无线传感器网络的连接处理之后需要执行若干个处理。这些处理包括以下处理：为连接配置设置，例如确定用来利用IPv6联网功能的IP地址；获取服务***器的连接信息并连接到服务***器；以及从服务***器获取配置信息并且反映所获取的配置信息。
这些处理如果直接由各个无线传感器节点单独执行，则将会导致每个无线传感器节点执行的无线通信的数量及其操作时间的增加。这种增加将会阻碍为了通过减少操作时间和无线通信数量来降低无线传感器节点的功耗而所做的努力。因此，必须为这种处理实现高效的处理机制。
本发明的一个目的在于提供用于无线传感器网络的自动配置***及其方法以及用于无线传感器网络的网关装置，它们使得无线传感器节点和服务***器之间能够进行连接，同时减小了无线传感器节点的负担。
发明内容
在本发明中，具有基于服务或设备的固有信息来搜索服务***器的功能并且提供经由IPv6在无线传感器网络和有线网络之间进行连接的功能的网关装置被添加了下述功能：分析IPv6路由器请求消息和路由器通告消息；从服务***器获取必要的配置信息；并且将配置信息设置在路由器通告消息中。此外，无线传感器节点被添加了下述功能：从路由器通告消息中读出由网关装置设置的配置信息并且将该信息提供给服务应用。
根据本发明的第一示例性方面，一种用于无线传感器网络的自动配置方法包括以下步骤：由连接到无线传感器网络的无线传感器节点发送路由器请求消息以便设置IPv6网络中的IPv6地址等等；由网关装置从接收到的路由器请求消息中提取设备或服务的固有信息，基于固有信息来搜索服务***器，并且获取无线传感器节点中的服务应用的运行所必需的配置信息；由网关装置将配置信息传送到无线传感器节点；以及由无线传感器节点将接收到的配置信息提供给服务应用。
根据本发明的第二示例性方面，一种用于无线传感器网络的自动配置***包括：连接到无线传感器网络的无线传感器节点，该无线传感器节点包括用于发送路由器请求消息以便设置IPv6网络中的IPv6地址等等的单元；网关装置，该网关装置包括用于从接收到的路由器请求消息中提取设备或服务的固有信息、基于固有信息来搜索服务***器并且获取无线传感器节点中的服务应用的运行所必需的配置信息的单元，以及用于将所获取的配置信息传送到无线传感器节点的单元；并且无线传感器节点包括用于将接收到的配置信息提供给服务应用的单元。
根据本发明第三示例性方面，一种用于无线传感器网络的网关装置包括：用于接收为了设置IPv6网络中的IPv6地址等等而来自连接到无线传感器网络的无线传感器节点的路由器请求消息、从接收到的路由器请求消息中提取设备或服务的固有信息、基于固有信息来搜索服务***器并且获取无线传感器节点中的服务应用的运行所必需的配置信息的单元；以及用于将所获取的配置信息传送到无线传感器节点的单元。
根据本发明，在IPv6无线传感器网络中，提供了使得能够从远程服务***器对无线传感器节点进行应用运行时配置以及使得无线传感器节点和服务***器之间能够进行通信的功能。
附图说明
图1是示出根据本发明示例性实施例的用于无线传感器网络的自动配置***的大体结构的框图；
图2是示出根据本发明示例性实施例的无线传感器节点、网关装置和IPv6路由器的结构的框图；并且
图3是示出根据本发明示例性实施例的用于无线传感器网络的自动配置方法的流程图。
具体实施方式
为了用在包括结合了IPv6联网功能的无线传感器节点的无线传感器网络中，本发明提供了利用IPv6自动配置功能来自动且高效地从远程服务***器对无线传感器节点执行应用运行时配置的功能。
现在将通过参考附图来描述本发明的最优选实施例。
图1示出了根据本发明示例性实施例的***结构。根据此示例性实施例的***包括无线传感器节点101、网关装置103、IPv6路由器105以及服务***器107。
图2示出了作为此示例性实施例的特征所在的无线传感器节点101、网关装置103和IPv6路由器105的功能框图。
无线传感器节点101具有IPv6联网功能，包括通过运行路由器请求(solicitation)和路由器通告协议来执行处理以便管理自身节点的IPv6地址的功能。此外，无线传感器节点101具有服务信息处理功能101-3，该功能在路由器请求消息中设置设备或服务的固有信息；从接收到的路由器通告消息中读取运行服务应用所必需的配置信息；以及将这种信息提供给服务应用101-1。
在无线传感器节点101内，101-5是节点IPv6层协议并且101-7是节点MAC层协议。
网关装置103包括IP传送功能103-3，该功能在无线传感器网络100的MAC层协议103-9(例如IEEE 802.15.4)和现有IPv6网络的MAC层协议103-13(例如IEEE 802.3)之间传送IPv6分组。无线传感器网络100的MAC层协议在分组大小和通信控制功能方面不同于IEEE 802.3和其他类似的网络协议。因此，无线传感器网络的MAC层中的实现在网关装置103中的IPv6联网功能需要包括吸收这些协议差异的功能。实现网关装置103的这些基本功能的方案超出了本发明的范围，因此下面不对其进行描述。
除了这些基本功能之外，网关装置103具有：自动配置过滤功能103-5，该功能从接收自无线传感器节点101的路由器请求消息中读取设备或服务的固有信息，并且将无线传感器节点101的配置信息设置在从IPv6路由器105接收并被发送到无线传感器节点的路由器通告消息中；以及服务信息获取功能103-1，该功能基于由无线传感器节点101提供的设备或服务的固有信息来搜索要连接到的服务***器，并且获取连接到服务或运行服务所必需的配置信息。
在网关装置103内，103-7是GW-IPv6层协议；103-9是GW-MAC层协议；103-11是IPv6层协议；并且103-13是MAC层协议。
IPv6路由器105具有路由器控制功能105-1，该功能接收路由器请求消息，并且将包含IPv6地址的前缀信息等等的路由器通告消息多播到IPv6链路中。
在IPv6路由器105内，105-3是IPv6层协议，105-5是MAC层协议。
将参考图2和3来详细描述根据本发明示例性实施例的操作。
当建立与无线传感器网络100之间的连接时，无线传感器节点101向网关装置103发送路由器请求消息以便设置IPv6网络中的IPv6地址，等等(步骤S201)。
此时，无线传感器节点101使得服务信息处理功能101-3将无线传感器节点101内的设备或服务的固有信息***到路由器请求消息中。
在接收到路由器请求消息后，网关装置103使得自动配置过滤功能103-5分析该消息并且提取设备或服务的固有信息(步骤S203)。
网关装置103随后使得服务信息获取功能103-1基于该固有信息来搜索服务***器107，并且从服务***器107获取无线传感器节点101内的服务应用101-1的运行所必需的配置信息(步骤S205和S206)。
在此之后，网关装置103将从无线传感器节点101接收到的路由器请求消息多播到IPv6链路中(步骤S207)。IPv6链路内的IPv6路由器105接收路由器请求消息并且将包含IPv6地址的前缀信息等等的路由器通告消息多播到IPv6链路中(步骤S209)。
在接收到路由器通告消息后，网络装置103使得自动配置过滤功能103-5将从服务***器107获取的配置信息设置在路由器通告消息中(步骤S211)并将其传送到无线传感器节点(步骤S213)。
在接收到从网关装置103传送来的路由器通告消息后，无线传感器节点101使得服务信息处理功能101-3分析该消息以读出配置信息并且将这样读出的信息提供给服务应用101-5。这样，无线传感器节点101的服务应用101-5就可以根据由远程服务***器107提供的配置信息来工作。
如果配置信息包括服务***器107的连接信息，例如其IP地址，则无线传感器节点101也可直接与服务***器通信(步骤S215)。
在以上描述中，网关装置103的服务信息获取功能103-1获取配置信息的操作可以在一个不同的时刻执行，只要该获取是在路由器通告消息被传送到无线传感器节点101(步骤S213)之前执行的即可。例如，可在网关装置103接收到路由器通告消息(步骤S209)后立即执行该获取，或者也可改为利用预先缓存在服务信息获取功能103-1内的配置信息。
通过使用此示例性实施例，可以获得以下效果。
(1)通过利用IPv6的路由器请求协议(步骤S207)和路由器通告协议(步骤S209)作为将配置信息从服务***器107传输到无线传感器节点101的手段，在服务***器107对无线传感器节点101执行服务应用运行时配置时，就不必在服务应用101-5一方提供用于获取配置信息的专门协议了。
(2)可以防止无线传感器节点101的功耗增大，这是因为除了IPv6的基本配置所需的通信之外，不需要无线传感器节点101和网关装置103之间的通信。
(3)只要通过安装网关装置103，而无需修改现有的IPv6路由器105，服务***器107就可以远程地对无线传感器节点101执行服务应用运行时配置。
虽然以上已经参考优选示例性实施例(以及示例)描述了本发明，但是本发明并不限于这种示例性实施例(以及示例)的配置和操作。本领域的技术人员将会明白，在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对本发明的配置和细节进行各种修改。
交叉引用
本申请要求基于2007年2月19日提交的日本专利申请No.2007-038024的优先权，这里通过引用将该申请的公开内容全部并入在此。
工业应用性
本发明在由服务提供商操作和管理的无线传感器网络***中具有广泛的潜在应用。可能的应用包括严重依赖于传感器数据的零售产品的状态管理、远程医疗保健和卫生保健、以及建筑物和设施的远程状态管理。

Claims (12)

1.一种用于无线传感器网络的自动配置方法，包括以下步骤：
由连接到所述无线传感器网络的无线传感器节点发送路由器请求消息以便设置IPv6网络中的IPv6地址等等；
由网关装置从接收到的路由器请求消息中提取设备或服务的固有信息，基于所述固有信息来搜索服务***器，并且获取所述无线传感器节点中的服务应用的运行所必需的配置信息；
由所述网关装置将所述配置信息传送到所述无线传感器节点；以及
由所述无线传感器节点将接收到的配置信息提供给所述服务应用。
2.一种用于无线传感器网络的自动配置方法，包括以下步骤：
由连接到所述无线传感器网络的无线传感器节点向网关装置发送路由器请求消息以便设置IPv6网络中的IPv6地址等等；
由所述网关装置分析接收到的路由器请求消息以提取设备或服务的固有信息，基于所述固有信息来搜索服务***器，并且获取所述无线传感器节点中的服务应用的运行所必需的配置信息；
由所述网关装置将从所述无线传感器节点接收到的所述路由器请求消息多播到IPv6链路中；
由所述IPv6链路内的接收到了所述路由器请求消息的IPv6路由器将包含IPv6地址的前缀信息等等的路由器通告消息多播到IPv6链路中；
由所述网关装置将从所述服务***器获取的所述配置信息设置在接收到的路由器通告消息中并且将所述路由器通告消息传送到所述无线传感器节点；以及
由所述无线传感器节点在接收到从所述网关装置传送来的路由器通告消息后分析所述路由器通告消息以读出所述配置信息并且将所述配置信息提供给服务应用。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的用于无线传感器网络的自动配置方法，其中，所述无线传感器节点将无线传感器节点中的设备或服务的固有信息***到所述路由器请求消息中。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的用于无线传感器网络的自动配置方法，其中，当所述配置信息包括所述服务***器的诸如其IP地址之类的连接信息时，所述无线传感器节点中的所述服务应用直接与所述服务***器通信。
5.一种用于无线传感器网络的自动配置***，包括：
连接到所述无线传感器网络的无线传感器节点，该无线传感器节点包括用于发送路由器请求消息以便设置IPv6网络中的IPv6地址等等的单元；
网关装置，该网关装置包括：用于从接收到的路由器请求消息中提取设备或服务的固有信息、基于所述固有信息来搜索服务***器并且获取所述无线传感器节点中的服务应用的运行所必需的配置信息的单元；以及用于将所获取的配置信息传送到所述无线传感器节点的单元；并且
所述无线传感器节点包括用于将接收到的配置信息提供给所述服务应用的单元。
6.一种用于无线传感器网络的自动配置***，包括：
连接到所述无线传感器网络的无线传感器节点，该无线传感器节点包括用于向网关装置发送路由器请求消息以便设置IPv6网络中的IPv6地址等等的单元；
所述网关装置包括：用于分析接收到的路由器请求消息以提取设备或服务的固有信息、基于所述固有信息来搜索服务***器并且获取所述无线传感器节点中的服务应用的运行所必需的配置信息的单元；以及用于将从所述无线传感器节点接收到的所述路由器请求消息多播到IPv6链路中的单元；
所述IPv6链路内的接收到了所述路由器请求消息的IPv6路由器，该IPv6路由器包括用于将包含IPv6地址的前缀信息等等的路由器通告消息多播到IPv6链路中的单元；
所述网关装置包括用于将从所述服务***器获取的所述配置信息设置在接收到的路由器通告消息中并且将所述路由器通告消息传送到所述无线传感器节点的单元；并且
所述无线传感器节点包括用于在接收到从所述网关装置传送来的路由器通告消息后分析所述路由器通告消息以读出所述配置信息并且将所述配置信息提供给服务应用的单元。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的用于无线传感器网络的自动配置***，其中，所述无线传感器节点将无线传感器节点中的设备或服务的固有信息***到所述路由器请求消息中。
8.根据权利要求5至7中任何一项所述的用于无线传感器网络的自动配置***，其中，当所述配置信息包括所述服务***器的诸如其IP地址之类的连接信息时，所述无线传感器节点中的服务应用直接与所述服务***器通信。
9.一种用于无线传感器网络的网关装置，包括：
用于接收为了设置IPv6网络中的IPv6地址等等而来自连接到所述无线传感器网络的无线传感器节点的路由器请求消息、从接收到的路由器请求消息中提取设备或服务的固有信息、基于所述固有信息来搜索服务***器并且获取所述无线传感器节点中的服务应用的运行所必需的配置信息的单元；以及
用于将所获取的配置信息传送到所述无线传感器节点的单元。
10.一种用于无线传感器网络的网关装置，包括：
用于接收为了设置IPv6网络中的IPv6地址等等而来自连接到所述无线传感器网络的无线传感器节点的路由器请求消息、分析接收到的路由器请求消息以提取设备或服务的固有信息、基于所述固有信息来搜索服务***器并且获取所述无线传感器节点中的服务应用的运行所必需的配置信息的单元；
用于将从所述无线传感器节点接收到的所述路由器请求消息多播到IPv6链路中的单元；以及
用于从所述IPv6链路内的接收到了所述路由器请求消息的IPv6路由器接收包含IPv6地址的前缀信息等等的路由器通告消息、将从所述服务***器获取的配置信息设置在接收到的路由器通告消息中并且将所述路由器通告消息传送到所述无线传感器节点的单元。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的用于无线传感器网络的网关装置，其中，来自所述无线传感器节点的所述路由器请求消息中***了所述无线传感器节点中的设备或服务的固有信息。
12.根据权利要求9至11中任何一项所述的用于无线传感器网络的网关装置，其中，所述配置信息包括所述服务***器的连接信息，例如其IP地址。
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