[发明专利]一种无线宽带传感器网络的组网方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及信息与通信技术领域，尤其涉及一种无线宽带传感器网络的组网方法和相关装置。

背景技术

近年来，世界各国分别围绕着传感器网络技术提出了“智慧地球”、“智慧中国”、“智慧城市”等等战略。传感器网络技术和应用将成为21世纪最有影响力的技术之一。

目前无线传感器网络最典型的通信方式是采用Zigbee技术。Zigbee技术可以满足低功耗传感器节点之间低带宽、近距离的通信需求。但是Zigbee技术并不适用于高带宽的传感信息传送。随着低功耗WiFi技术的成熟，WiFi已经可以被用于作为无线传感网络的通信技术。由于WiFi是一种高带宽的无线传输技术，并且比Zigbee技术在网络安全性等方面更加成熟，它可以解决基于Zigbee的无线传感网络所面临的低带宽、组网复杂、安全保障不足等等方面的问题。

如图1所示，在预先部署的WiFi网络覆盖范围内，WiFi传感器节点可以通过WiFi接入点和其他传感器节点或传感网关相连。但是如果没有预先部署的WiFi网络覆盖，WiFi传感器节点则无法和其他传感节点或者传感网关相通信。由于传感器网络常常工作于各种恶劣和不确定的环境下，在很多环境下不可能预先部署全覆盖的WiFi网络，在这种情况下如何使用WiFi传感器来建立无线宽带传感器网络，提供满足各种需要的环境和信息监测则是一个待解决的问题。

发明内容

本发明提出了一种WiFi传感器自组网方法，从而可以在没有预先建立的WiFi网络覆盖的情况下，实现自组织的WiFi传感器网络，服务于各类应用。

根据本发明的第一方面，提供了一种WiFi传感器自组网的系统结构。其中，关键节点设备包括：传感网关、传感器簇头、传感器节点。这三类传感网络设备共同组成一个树型网络结构。其中，传感网关是这个树型网络结构的根节点。传感器簇头是这个树型网络结构的中间节点，可以划分为多个级别。传感网关作为传感器网络和外部网络连接的接口，对内通过WiFi点到点技术和第一级别的传感器簇头相连，对外通过以太网接口或其他任何有线或无线接入技术和外部网络连接。传感器簇头可以分为多个级别，第一级别的传感器簇头和传感网关直接相连，第n级别的传感器簇头向下和第n+1级别传感器簇头连接，向上和第n-1级别的传感器簇头相连。这个树型网络结构的叶子节点就是普通的传感器节点。

根据本发明的第二方面，提供了一种传感器簇头中的通信连接装置，其中，包括：第一获取装置，用于获取来自WiFi链路的数据包；第一发送装置，用于通过WiFi链路发送数据包到相邻的其他传感器簇头，传感器节点或者传感网关；通信处理装置，用于建立和下层传感器簇头或者传感器之间的点到点通信组，以及建立到上层传感器簇头或者传感网关所控制的点到点通信组的连接。所支持的功能包括：服务广播、服务发现、连接建立等功能。节点管理装置，用于进行传感器簇头节点的配置和管理。

根据本发明的第三方面，提供了一种传感器节点中的通信连接装置，其中，包括：第二获取装置，用于获取来自WiFi链路的数据包；第二发送装置，用于通过WiFi链路发送数据包到相邻的传感器簇头或者传感网关；通信处理装置，用于发现和加入上层传感器簇头或传感网关所控制的点到点通信组；节点管理装置，用于进行传感器节点的配置和管理。

根据本发明的第四方面，提供了一个传感器网关中的通信连接装置，其中，包括：第三获取装置，用于获取来自WiFi链路的数据包；第三发送装置，用于发送数据包到相邻的其他传感器簇头或者传感器节点；通信处理装置，用于建立和下层传感器簇头或者传感器节点通信的点到点通信组，所支持的功能包括：服务广播、服务发现、连接建立等功能；网关管理装置，用于进行传感器网络通信连接的配置和管理。

根据本发明的第五方面，提供了一种无线宽带传感器网络的通信连接建立方法。其中，包括以下步骤：a)传感器网络配置，如：配置传感器网络内具有较强处理能力的传感器设备为簇头，并设置簇头级别；b)传感器网络拓扑建立；c)传感器网络通信。

采用本发明的方案，WiFi传感器节点可以在没有预先部署的全覆盖的WiFi网络情况下，通过快速的自组网方案，形成大规模的无线宽带传感网络，为各行业应用，在各种环境条件下提供实时的传感网络服务。

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示出了当前WiFi传感器使用环境示意图；