[发明专利]一种具有热灾备能力的多网关处理方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络网关热灾备技术，尤其涉及一种具有热灾备能 力的多网关处理方法及系统。

背景技术

目前，随着微电子技术、计算技术、传感技术和无线通信技术的快速发展， 无线传感器网络（Wireless Sensor Networks）受到越来越广泛的关注，并在民 用和军事领域都体现出重大的应用价值。与传统网络相比，WSN具有如下特 点：网络本身由许多具有感知及通信能力的节点构成；节点由电池供电，计算 能力，通信能力和存储资源受限。WSN中的网关担负着收集传感网中传感节 点采集的数据以及把收到的数据传输到以太网中的任务。在实际的WSN应用 场景中，通常是多个传感节点对应一个网关，如果网关出现失效或者性能受到 影响，相应的就会影响整个网络的性能。另外，现在很多实际的WSN应用场 景中，网关不能采用传统的持续供电的方式，网关也需要采用可再生能源和蓄 电池来供电，这时网关的能量供给也是有限的，并且WSN网关的能耗要远大 于一般传感节点的能耗，这样更增加了网关的不可靠性。这种情况下，保证网 关的正常工作就变得尤为重要。

以一个被部署到无人值守的区域中的大规模WSN为例。由于节点的数量 较大，并且被监测区域可能并不适宜人类进入（如原始深林、火山口等），如 果网关受到环境突发因素的影响而性能降低甚至无法正常工作时，需要及时调 整网关和相对应的传感节点的状态。因为一旦网关不能正常工作所带来的影响 要远比一个甚至几个传感节点不能工作对整个网络带来的影响大的多。但是由 于网关自身所完成工作的特性，所以网关的成本要远大于传感节点的成本。在 考虑到成本的情况下，如何部署尽可能少的网关并且使得整个网络寿命尽可能 长已经成为现实环境中一个重要的问题。要解决此类问题，除了要部署少量的 冗余网关之外，网关之间的选择方案对网关的寿命有着很大的影响。进而随着 物联网（InternetofThings，IOT）的发展，网关的作用将不仅仅局限于对环境 数据进行采集，而且还需要对数据进行处理发送。因此，多网关的热灾备技术 也是物联网中必不可或缺的技术手段。

由于在以前的大多数应用中，传感网的网关的能量是不受限或者是充足 的，传感网的寿命的瓶颈在于传感节点的能量。因此，在以往对传感网的应用 中主要集中在传感网中传感节点的节能方面。而对于多网关的应用中，主要集 中在多网关的网络中路由选择和网关的部署方面。然而随着物联网（Internet of Things，IOT）的发展和应用普及，传感网中网关的能量受限问题已经凸显。 如何在有限的网关数量的传感网系统中，延长整个网络的寿命已成为一个亟待 解决的问题。

综上所述，需要综合考虑实际场景中网关可能遇到的各种情况，通过软硬 件的协同设计，实现一种具有对各种情况做出相应的应对、寿命长、可靠性高， 且易于实现的多网关灾备装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有热灾备能力的多网关处理方法及系统， 以克服现有WSN系统单网关的缺陷，增加网络可靠性，延长网络寿命，保证 实时性的多网关热灾备系统。

为实现上述目的，本发明提供一种具有热灾备能力的双网关处理方法，该 方法包括：

步骤1，计算能量阈值或数据流量的拥塞阈值，由数据流量的拥塞阈值计 算数据流量的非拥塞阈值，主网关定期进行能量或数据流量的阈值判断，若所 述能量或数据流量满足主网关的性能要求，则保持当前状态，否则执行步骤2；

步骤2，所述主网关向候选网关发送切换网关请求，所述候选网关收到所 述切换网关请求后向所述无线传感器网络中的节点发送切换网关的命令；

步骤3，所述节点按照所述命令进行路由转换，其下一跳节点转向所述候 选网关。

进一步的，所述灾备方法是面向数据流量的拥塞时，所述灾备方法包括：

步骤11，根据当前周期的流量，基于EF滤波器预测未来一个周期的网络 数据流量；

步骤12，根据当前周期的网络数据流量动态计算数据流量的拥塞阈值， 然后根据计算出的拥塞阈值得到非拥塞阈值；

步骤13，根据所述数据流量的拥塞阈值，主网关判断所述未来的网络数 据流量满足主网关的性能要求，若所预测流量满足主网关的性能要求，则保持 当前状态，否则执行步骤14；

步骤14，所述主网关向候选网关发送切换网关请求，所述候选网关收到 所述切换网关请求后向所述无线传感器网络中的节点发送切换网关的命令；

步骤15，所述节点按照所述命令进行路由转换，其下一跳节点转向所述 候选网关；