[发明专利]命令执行型无线传感网

说明书

技术领域

本发明涉及通讯领域，特别地，涉及一种命令执行型无线传感网。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域，其综合了传感器技术、嵌人式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并将该些信息通过无线方式予以发送，同时还能以自组多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通，因此，传感器网络具有十分广阔的应用前景，尤其在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多重要领域都有潜在的实用价值，已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视，被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。

无线传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点(Sink node)两大类。大量具有无线传输能力的传感节点由电池供电，随机部署在监测区域内，通过自组织方式构成网络。传感节点将兴趣事件通过节点间多跳方式上传至Sink，在上传过程中传感数据可能与其他节点进行协同或融合处理，从而达到提高上传信息熵和降低网络负载的目的。Sink在收集目标区域的信息后通过互联网络或卫星发送至终端用户或网络数据库。现有无线传感器网络典型的应用示意图如图1所示。

从应用层面来讲，无线传感器网络作为人类的神经末梢网络，是人与物理世界之间沟通的网络媒介，具有网络长期无人值守和泛在化的特点。其需求领域极为广泛，且应用环境和网络业务具有多样化特性，如节点的布设密度、间距、通信环境、传感器种类、目标事件发生概率、数据流量大小、QoS服务保障等均存在巨大的差异性。因此，各类无线传感器网络的应用开发必然具有阶梯式发展的特点，由典型应用到泛在网络逐步建立和完善。

从节点层面来讲，出于低成本和简化设计，传感节点一般由传感器模块、处理模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成，如图2所示。传感模块负责监测区域内信息的采集和数据转换；处理模块负责控制整个传感节点的操作、任务调度和网络管理，存储和处理本身采集的数据及其他节点来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量，通常采用微型电池。以上设计结构在实现各类网络协议和应用系统时，存在以下一些现实约束。

目前的无线传感网主流为信息感知和上报，较少考虑信息的下传和执行。但实际上，仅有单向的通信并不能很好的满足用户需求。传感网在信息上报后，由于信息的融合，到达用户处的信息量受限，此时，若用户关心特定节点的感知结果，或需要特定节点执行相应的操作，则较为困难。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种命令执行型无线传感网。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种命令执行型无线传感网，它主要由传感节点、簇头节点、指控中心和特殊命令执行设备组成，节点和节点间，节点和簇头节点间可以进行信息的交互。

本发明的有益效果是，

(1)网络中节点的感知能力和执行能力：两种能力可能集中于同一节点，也可能分散于不同节点；当两种能力集中于同一节点时，通过上层授权，可直接实现感知即反馈，保证执行的实时性；当两种能力分散于不同节点时，通过上层调度判断进行命令执行，和及时反馈型相比具有更准确的判断能力。

(2)信息流量包容及快速信息散布能力：在能量受限的前提下实现感知信息的汇总，命令的下达，特殊命令后可能存在的大量信息交互，多跳信息传输等功能，信息可能出现突发的爆炸增加，对CII-WSN的物理层通信提出了较高的要求。在确定执行方式后，某种意义上，执行的速度决定了执行的效果，因此要求信息下发速度较快。同时，CII-WSN对信息安全提出了更高的要求，由于和物理世界真实关联并具有执行能力，任何被截获或利用的行为都将造成更大的损失。

附图说明

图1传感器网络示意图，

图2典型无线传感网节点组成框图，

图3分层综合模型示意图，

图4系统组成与设备模型示意图，

图5传感网节点与命令执行型传感节点示意框图，

图6信息汇聚模式示意图，

图7命令执行模式示意框图，

图8不同信息量数据的上传示意图，

图9信息传递休眠唤醒时隙示意框图，

图10信息下发树示意图。

具体实施方式