CN102833143A - 一种广域传感网络的域间数据交换方法及其实现装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信息与通信技术领域，具体涉及一种广域传感网络的域间数据交换方法及其实现装置。广域传感网络***包含多个可以互联互通的传感通信网络域，从而构建大范围覆盖的感知网络。传感通信网络域之间的互联互通，以及传感通信网络域与传感网络应用***之间的互联互通是广域传感网络***需要解决的重要技术问题，目前还没有相关设备可以满足此功能。本发明面向广域部署的广域传感网络***，提出了一种广域传感网络的域间数据交换方法及其实现装置-传感网络数据网关装置，从而实现传感通信网络域之间的互联互通，以及传感通信网络域与广域传感网络应用***之间的互联互通。

Description

一种广域传感网络的域间数据交换方法及其实现装置

技术领域

本发明涉及通信网络，尤其涉及广域传感网络***中的一种域间数据交换方法及其实现装置。

背景技术

近年来，无线传感网络技术得到了快速的发展。但是目前部署的无线传感网络的规模普遍较小。随着泛在传感网络业务的逐渐推广，大规模传感网络的建设和使用将是传感网络下一步发展的重要趋势。

为了实现传感网络从小范围、局域感知网络向广域感知网络的转变，一种面向广域部署的广域传感网络***被提出，从而可以有效地解决广域传感网络在网络管理、安全、业务控制和互操作性等方面的问题。

如图1所示，广域传感网络***包含多个需要互联互通的传感通信网络域，从而构建大范围覆盖的感知网络。传感通信网络域之间的互联互通，以及传感通信网络域与传感网络应用***之间的互联互通是广域传感网络***需要解决的重要技术问题，目前还没有相关设备可以满足此功能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，填补技术空白，本发明针对图1所示的面向广域部署的广域传感网络***，提出了一种广域传感网络的域间数据交换方法及其实现装置-传感网络数据网关装置，从而实现传感通信网络域之间的互联互通，以及传感通信网络域与广域传感网络应用***之间的互联互通。

根据本发明的第一方面，提供了一种广域传感网络的域间数据交换方法，其特征在于：

a)传感网络数据网关作为传感通信网络域之间的连接交换设备，负责实现传感通信网络域之间的数据路由和交换；

b)传感网络数据网关作为传感通信网络域和广域传感网络应用***之间的连接交换设备，负责实现传感通信网络域和传感网络应用***之间的数据路由和交换；

c)传感网络数据网关根据广域传感网络路由表来进行数据路由和交换操作；

d)广域传感网络路由表根据广域传感网络的动态拓扑结构来动态生成和变化。

根据本发明的第二方面，提供了一种传感网络数据网关装置。它用于实现传感通信网络域之间的数据交换，以及传感通信网络域和各类广域传感网络业务***之间的数据交换。传感网络数据网关装置中包括：第一获取装置、第一发送装置、第二获取装置、第二发送装置、传感网络路由管理装置、传感网络数据转发装置、设备管理装置。其中：第一获取装置用于接收来自传感通信网络域的信息；第一发送装置用于发送信息到传感通信网络域；第二获取装置用于获取来自广域传感网络应用***的信息；第二发送装置用于发送信息到广域传感网络应用***；传感网络路由管理装置用于维护和管理广域传感网内的广域传感网络路由表；传感网络数据转发装置用于实现传感通信网络域之间或者传感通信网络域和广域传感网络应用***之间的数据路由和转发；设备管理装置负责实现传感网络数据网关装置的***管理、在线调试和软件版本管理等功能。

根据本发明的第三方面，提供了一种广域传感网动态拓扑更新协议。它运行于传感网络部署网关和传感网络数据网关之间，负责承载广域传感网动态拓扑更新信息。广域传感网动态拓扑更新协议包含两个消息：广域传感网动态拓扑更新通知消息和广域传感网动态拓扑更新响应消息。广域传感网动态拓扑更新通知消息被传感网络部署网关用于将广域传感网络内的动态拓扑变化信息发送给传感网络数据网关，以用于更新传感网络数据网关内的广域传感网络路由表。广域传感网动态拓扑更新响应消息是对广域传感网动态拓扑更新通知消息的响应消息，由传感网络数据网关发送给传感网络部署网关。

根据本发明的第四方面，提供了一种广域传感网动态拓扑更新过程的处理流程。其中，包括以下步骤：

a)传感网络部署网关接收到传感通信网络域拓扑更新信息；

b)传感网络部署网关根据传感通信网络域拓扑变化生成广域传感网动态拓扑更新通知消息；

c)传感网络部署网关发送广域传感网动态拓扑更新通知消息到传感网络数据网关；

d)传感网络数据网关发送广域传感网动态拓扑更新响应消息到传感网络部署网关；

e)传感网络数据网关根据接收到的广域传感网动态拓扑更新通知消息更新广域传感网络路由表。

根据本发明的第五方面，提供了一种广域传感网络内的域间数据交换过程的处理流程。其中，包括以下步骤：

a)传感网络数据网关接收到来自传感网络通信域的传感网数据包；

b)传感网络数据网关根据接收到的传感网数据包包头中的目标节点标识，判断目标节点为传感器；

c)传感网络数据网关根据目标传感器标识检索广域传感网络路由表，取得通向该目标传感器的下一跳网络设备标识(通常为目标传感器所在的传感通信网络域内的传感网络通信控制器)；

d)若步骤c)未检索到下一跳网络设备，则丢弃该传感网数据包；

e)若步骤c)检索到下一跳网络设备，传感网络数据网关将所述传感网数据包发送给下一跳网络设备，由所述下一跳网络设备将该数据包转发给目标传感器。

根据本发明的第六方面，提供了一种转发来自传感网络通信域的传感网数据包到广域传感网络应用***的处理流程。其中，包括以下步骤：

a)传感网络数据网关接收到来自一个传感网络通信域的传感网数据包；

b)传感网络数据网关根据接收到的传感网数据包包头内的目标节点标识，判断目标节点为广域传感网络应用***；

c)检索广域传感网络路由表，获取至该广域传感网络应用***的下一跳网络设备的IP地址；

d)传感网络数据网关将传感网数据包发送给所述下一跳网络设备，由其进一步转发到目标广域传感网络应用***。

根据本发明的第七方面，提供了一种对来自广域传感网络应用***且目标节点为传感器的数据包的转发处理流程。其中，包括以下步骤：

a)传感网络数据网关接收到来自一个广域传感网络应用***的传感网数据包，该数据包包头内的目标节点为传感器；

b)传感网络数据网关根据接收到的传感网数据包包头内的目标传感器标识，检索广域传感网络路由表，获得至该目标传感器的下一跳网络设备标识；

c)若步骤b)未检索到下一跳网络设备，则丢弃该数据包；

d)若步骤b)检索到下一跳网络设备，传感网络数据网关将传感网数据包发送给下一跳网络设备，由所述下一跳网络设备将所述数据包转发给目标传感器。

采用本发明的方案，可以实现广域传感网络***内传感网络通信域之间的互联互通，以及传感网络通信域与广域传感网络应用***之间的互联互通。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了面向广域部署的广域传感网络***的***架构图；

图2示出了根据本发明的一个具体实施例的传感网络数据网关装置的框图；

图3示出了根据本发明的一个具体实施例的广域传感网动态拓扑更新过程的流程图；

图4示出了根据本发明的一个具体实施例的广域传感网络内的域间数据交换过程的流程图；

图5示出了根据本发明的一个具体实施例的转发来自传感网络通信域的传感网数据包到广域传感网络应用***过程的流程图；

图6示出了根据本发明的一个具体实施例的对来自广域传感网络应用***且目标节点为传感器的数据包的转发过程的流程图。

其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征或装置/模块。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施方式进行详细的说明。

如图1所示，面向广域部署的广域传感网络***内可以包含多个传感通信网络域。每个传感通信网络域由传感网络通信控制器、远端传感接入单元、传感通信节点、传感器等装置和设备组成。其中，传感网络通信控制器是一个传感通信网络域的核心控制设备，它负责管理和控制传感通信网络域内的所有组网节点设备，如：远端传感接入单元、传感通信节点、传感器等等，并实现传感通信网络域内的传感网数据处理和转发功能。远端传感接入单元在传感网络通信控制器的控制下，为传感通信节点和传感器提供网络接入功能，如：远端传感接入单元1为传感通信节点1等传感通信节点提供接入到广域传感网络***的网络接入功能。

传感通信网络域之间，如：传感通信网络域1、传感通信网络域2之间通过传感网络数据网关连通，传感网络数据网关负责实现传感通信网络域之间的数据包的路由和转发。传感网络数据网关也负责实现传感通信网络域和广域传感网应用***之间的数据包路由和转发，它可以将来自广域传感网应用***的传感器控制消息转发给指定传感器，也可以将来自传感通信网络域的传感器采集信息发送给指定广域传感网应用***。为了维护和管理转发路由，传感网络数据网关根据广域传感网络的动态拓扑表来动态生成和修改广域传感网络路由表。而广域传感网络的动态拓扑表由负责广域传感网动态拓扑分配和维护的传感网络部署网关提供给传感网络数据网关。

图2示出了根据本发明的一个具体实施例的传感网络数据网关装置，它用于实现传感通信网络域之间的数据交换，以及传感通信网络域和各类传感网络业务***之间的数据交换。传感网络数据网关装置中包括：第一获取装置101、第一发送装置102、第二获取装置103、第二发送装置104、传感网络路由管理装置105、传感网络数据转发装置106、设备管理装置107。其中：

第一获取装置101，用于接收来自传感通信网络域的信息，如：传感网数据包。第一获取装置101将接收到的信息转交给传感网络数据转发装置106进行转发处理。

第一发送装置102，用于发送信息到传感通信网络域。传感网络数据转发装置106根据接收到的数据包包头内的目标节点标识，获取通向目标节点的下一跳网络设备地址。如果目标节点为传感器，则传感网络数据转发装置106将该数据包转交给第一发送装置102发送给下一跳网络设备。由于各传感通信网络域都是通过传感网络通信控制器和传感网络数据网关相连，故发送给传感器的数据包的下一跳网络设备通常为该传感器所在传感通信网络域的核心控制设备-传感网络通信控制器。

第二获取装置103，用于接收来自传感网络应用***的信息，如：要发送给传感器的传感网数据包。第二获取装置103将接收到的信息转交给传感网络数据转发装置106进行转发处理。

第二发送装置104，用于发送信息到广域传感网络应用***。传感网络数据转发装置106根据接收到的数据包包头内的目标节点标识，判断该数据包的转发地址。如果目标节点为广域传感网络应用***，则将该数据包转交给第二发送装置104发送给广域传感网络应用***。

传感网络路由管理装置105，用于维护和管理广域传感网内的广域传感网络路由表。传感网络路由管理装置105通过广域传感网动态拓扑更新协议获取来自传感网络部署网关的广域传感网动态拓扑更新通知信息，并根据其中的网络拓扑信息来生成和修改广域传感网络路由表。

传感网络数据转发装置106，用于实现传感通信网络域之间或者传感通信网络域和传感网络应用***之间的数据路由和转发。传感网络数据转发装置106从第一获取装置101或者第二获取装置103接收要转发的传感网数据包，通过检索广域传感网络路由表获取该数据包的下一跳转发地址，并通过第一发送装置102或者第二发送装置104将传感网数据包转发给目标节点。

设备管理装置107，负责传感网络数据网关装置的***管理、在线调试和软件版本管理等功能，从而确保传感网络部署网关装置的正常运行。

以下，对本发明的第三方面进行描述，其中，图1及其相关描述在此一并作为参考。

广域传感网动态拓扑更新协议运行于传感网络部署网关和传感网络数据网关之间，负责承载广域传感网动态拓扑更新信息。广域传感网动态拓扑更新协议包含两个消息：广域传感网动态拓扑更新通知消息和广域传感网动态拓扑更新响应消息。

广域传感网动态拓扑更新通知消息被传感网络部署网关用于将广域传感网络内的动态拓扑变化信息发送给传感网络数据网关，以用于更新传感网络数据网关内的广域传感网络路由表。当广域传感网络内的网络拓扑发生变化时，如：一个传感通信节点加入或者离开广域传感网络，或者一个远端传感接入单元加入或者离开广域传感网络，等等，传感网络部署网关就会生成并发送广域传感网动态拓扑更新通知消息，消息中携带广域传感网络内的网络拓扑变化信息。

广域传感网动态拓扑更新响应消息是对广域传感网动态拓扑更新通知消息的响应消息，由传感网络数据网关发送给传感网络部署网关，用于确认对来自传感网络部署网关的广域传感网动态拓扑更新通知消息的正确接收。

根据本发明实施例，还提供了一种广域传感网动态拓扑更新过程的处理流程。下面根据图3并结合图1来介绍该流程。该流程包括以下处理步骤：

步骤S10，传感网络部署网关接收到来自某个传感网络通信控制器的传感通信网络域拓扑更新信息，通知传感通信网络域的拓扑变化。如：传感通信网络域1内的传感通信节点1断开网络连接，则传感网络通信控制器1会将该信息通知到传感网络部署网关。

步骤S11，传感网络部署网关根据传感通信网络域拓扑变化信息生成广域传感网动态拓扑更新通知消息，消息中携带传感通信网络域拓扑变化信息。如：携带传感通信节点1离开广域传感网络的信息。

步骤S12，传感网络部署网关发送广域传感网动态拓扑更新通知消息到传感网络数据网关。

步骤S13，传感网络数据网关发送广域传感网动态拓扑更新响应消息到传感网络部署网关，来确认接收到广域传感网动态拓扑更新通知消息。

步骤S14，传感网络数据网关根据接收到的广域传感网动态拓扑更新通知消息的内容来更新广域传感网络路由表，保持广域传感网络路由表和实际的广域传感网络拓扑的一致性。例如：传感通信节点1离开传感通信网络域1，由于传感器1通过传感通信节点1接入广域传感网络***，则传感器1的路由表项被从广域传感网络路由表中去除，在此之后，如果传感网络数据网关接收到目标地址为传感器1的传感网数据包，则该数据包会被传感网络数据网关丢弃。再如：传感通信节点1接入传感通信网络域1，由于传感器1通过传感通信节点1接入广域传感网络***，则到传感器1的路由表项被添加到广域传感网络路由表中，该表项的下一跳地址被设置为传感通信网络域1的核心控制设备-传感网络通信控制器1。在此之后，如果传感网络数据网关接收到目标地址为传感器1的传感网数据包，则该数据包将被传感网络数据网关转发给传感网络通信控制器1，由其转发给传感器1。

根据本发明实施例，还提供了一种广域传感网络内的域间数据交换的处理流程。下面根据图4并结合图1来介绍该流程。该流程包括以下处理：

步骤S20，传感网络数据网关接收到来自传感网络通信域1的传感网数据包。

步骤S21，传感网络数据网关分析接收到的传感网数据包包头内的目标节点标识，发现目标节点为传感器n。

步骤S22，传感网络数据网关根据目标传感器标识-传感器n检索广域传感网络路由表，获取通向传感器n的下一跳网络设备-传感网络通信控制器2。

步骤S23，传感网络数据网关将该数据包转发给检索到的下一跳网络设备-传感网络通信控制器2，由传感网络通信控制器2将该数据包继续转发给传感器n。

若在步骤S22中无法获取通向传感网数据包的目标节点的下一跳网络设备，则该数据包会被传感网络数据网关丢弃。

根据本发明实施例，还提供了一种将传感网络通信域的传感网数据包转发到传感网络应用***过程的处理流程。下面根据图5并结合图1来介绍该流程。该流程包括以下处理步骤：

步骤S30，传感网络数据网关接收到来自传感网络通信域1的传感网数据包。

步骤S31，传感网络数据网关分析接收到的传感网数据包包头内的目标节点标识，判断目标节点为广域传感网络应用***1。

步骤S32，传感网络数据网关检索广域传感网络路由表，获取广域传感网络应用***1的IP地址。

步骤S33，传感网络数据网关将该传感网数据包转发给广域传感网络应用***1。

根据本发明实施例，还提供了一种对来自传感网络应用***且目标地址为某一传感器的的数据包的转发处理流程。下面根据图6并结合图1来介绍该流程。该流程包括以下处理步骤：

步骤S40，传感网络数据网关接收到来自广域传感网络应用***1的传感网数据包，该数据包的目标地址为传感器1。

步骤S41，传感网络数据网关分析接收到的传感网数据包内的目标节点标识，获取目标节点-传感器1。

步骤S42，传感网络数据网关检索广域传感网络路由表，获取通向传感器1的下一跳网络设备标识-传感网络通信控制器1。

步骤S43，传感网络数据网关将该数据包转发给下一跳网络设备-传感网络通信控制器1，由传感网络通信控制器1将该数据包转发给目标传感器-传感器1。

若在步骤S42中无法获取通向传感网数据包目标节点的下一跳网络设备标识，则该数据包会被传感网络数据网关丢弃。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种广域传感网络的域间数据交换方法，其特征在于：

a)传感网络数据网关作为传感通信网络域之间的连接交换设备，负责实现传感通信网络域之间的数据路由和交换；

b)传感网络数据网关作为传感通信网络域和广域传感网络应用***之间的连接交换设备，负责实现传感通信网络域和传感网络应用***之间的数据路由和交换。

2.根据权利要求1所述的广域传感网络的域间数据交换方法，广域传感网络的域间数据交换方法的特征还在于：传感网络数据网关根据广域传感网络路由表来进行数据路由和交换操作。

3.根据权利要求1-2所述的广域传感网络的域间数据交换方法，广域传感网络的域间数据交换方法的特征还在于：广域传感网络路由表根据广域传感网络的动态拓扑结构来动态生成和变化。

4.一种传感网络数据网关装置，其特征在于：

a)传感网络数据网关装置中包括：第一获取装置、第一发送装置、第二获取装置、第二发送装置、传感网络路由管理装置、传感网络数据转发装置、设备管理装置；

b)第一获取装置用于接收来自传感通信网络域的信息；

c)第一发送装置用于发送信息到传感通信网络域；

d)第二获取装置用于获取来自广域传感网络应用***的信息；

e)第二发送装置用于发送信息到广域传感网络应用***；

f)传感网络路由管理装置用于维护和管理广域传感网内的广域传感网络路由表；

g)传感网络数据转发装置用于实现传感通信网络域之间或者传感通信网络域和广域传感网络应用***之间的数据路由和转发；

h)设备管理装置负责实现传感网络数据网关装置的***管理、在线调试和软件版本管理等功能。

5.根据权利要求1-3所述的广域传感网络的域间数据交换方法，广域传感网动态拓扑更新协议的特征在于：

a)广域传感网动态拓扑更新协议运行于传感网络部署网关和传感网络数据网关之间，负责承载广域传感网动态拓扑更新信息；

b)广域传感网动态拓扑更新协议包含两个消息：广域传感网动态拓扑更新通知消息和广域传感网动态拓扑更新响应消息。

6.根据权利要求5所述的广域传感网动态拓扑更新协议，广域传感网动态拓扑更新协议的特征还在于：

a)广域传感网动态拓扑更新通知消息被传感网络部署网关用于将广域传感网络内的动态拓扑变化信息发送给传感网络数据网关，以用于更新传感网络数据网关内的广域传感网络路由表；

b)广域传感网动态拓扑更新响应消息是对广域传感网动态拓扑更新通知消息的响应消息，由传感网络数据网关发送给传感网络部署网关。

7.根据权利要求1-3所述的广域传感网络的域间数据交换方法，广域传感网动态拓扑更新过程的处理流程的特征在于，包括以下步骤：

a)传感网络部署网关接收到传感通信网络域拓扑更新信息；

b)传感网络部署网关根据传感通信网络域拓扑变化生成广域传感网动态拓扑更新通知消息；

c)传感网络部署网关发送广域传感网动态拓扑更新通知消息到传感网络数据网关；

d)传感网络数据网关发送广域传感网动态拓扑更新响应消息到传感网络部署网关；

e)传感网络数据网关根据接收到的广域传感网动态拓扑更新通知消息更新广域传感网络路由表。

8.根据权利要求1-3所述的广域传感网络的域间数据交换方法，广域传感网络内的域间数据交换过程的特征在于，包括以下步骤：

a)传感网络数据网关接收到来自传感网络通信域的传感网数据包；

b)传感网络数据网关根据接收到的传感网数据包包头中的目标节点标识，判断目标节点为传感器；

c)传感网络数据网关根据目标传感器标识检索广域传感网络路由表，检索通向该目标传感器的下一跳网络设备标识；

d)若步骤c)未检索到下一跳网络设备，则丢弃该传感网数据包；

e)若步骤c)检索到下一跳网络设备，传感网络数据网关将所述传感网数据包发送给下一跳网络设备，由所述下一跳网络设备将该数据包继续转发给目标传感器。

9.根据权利要求1-3所述的广域传感网络的域间数据交换方法，将来自传感网络通信域的传感网数据包转发到广域传感网络应用***的处理流程的特征在于，包括以下步骤：

a)传感网络数据网关接收到来自一个传感网络通信域的传感网数据包；

b)传感网络数据网关根据接收到的传感网数据包包头内的目标节点标识，判断目标节点为广域传感网络应用***；

c)传感网络数据网关检索广域传感网络路由表，获取至目标广域传感网络应用***的下一跳网络设备的IP地址；

d)传感网络数据网关将传感网数据包发送给下一跳网络设备，并通过其进一步转发所述数据包到目标广域传感网络应用***。

10.根据权利要求1-3所述的广域传感网络的域间数据交换方法，转发来自广域传感网络应用***且目标节点为传感器的数据包的处理流程的特征在于，包括以下步骤：

a)传感网络数据网关接收到来自一个广域传感网络应用***的传感网数据包，该数据包包头内的目标节点为传感器；

b)传感网络数据网关根据接收到的传感网数据包包头内的目标传感器标识，检索广域传感网络路由表，获取至该目标传感器的下一跳网络设备标识；

c)若步骤b)未检索到下一跳网络设备，则丢弃该数据包；

d)若步骤b)检索到下一跳网络设备，传感网络数据网关将传感网数据包发送给下一跳网络设备，由所述下一跳网络设备将该数据包转发给目标传感器。

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