[发明专利]一种泛在传感网系统架构及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络和移动计算领域，特别涉及一种泛在传感网系统架构及其实现方法。

背景技术

泛在传感网（ubiquitous wireless sensor network，UWSN）技术是在互联网、移动通信网、无线传感器网络（wireless sensor network，WSN）和普适计算技术发展到一定历史阶段的产物，它与物联网、统一通信系统、数字物理融合系统技术相容，是从不同侧面对未来通信、网络与系统发展方向的诠释。

WSN（简称传感网）技术将信息的来源直接根植于物理世界，实现人与物理世界之间最直接、最原始的连接。普适计算则从由人主动获取信息演变为信息自动服务于人，实现人们随时随处享受不间断的、定制化的、集约化的信息服务。物联网在互联网的基础上将计算机与计算机的互联模式扩展到了物与物之间进行信息交换，有些应用需要利用传感网技术，有些应用则不需要利用传感网技术。

互联网是以提高传输能力为目标，对承载的信息没有处理和融合能力。当传感网将海量信息从物理世界中采集出来的时候，互联网除了增加传输带宽外没有其它有效的承载方法。UWSN则能有效解决这一问题。在传输方面，UWSN将直接沿用现有骨干网络，并享受下一代互联网带来的更高效的传输服务，只是需要解决异构数据的融合和异构网络的融合。而在应对海量物理环境信息方面，UWSN则需要在传感网组织模式、通信方式和服务保障体系等方面对前端网络（传感网）进行协同并存，从而演化出一种能够有效支撑普适服务的新型网络架构。

目前国内外对WSN和泛在网的概念、关系等基本达成共识，但针对UWSN的体系结构与核心技术还没有很好的提炼和创新，系统模型基本还是来源于对互联网的复制。因此，非常需要构建出通用的泛在传感网系统模型，才能在此基础上研究核心技术，解决关键问题，研制相应的设备和网络终端，同时制定面向UWSN体系的操作规程，使我国信息化建设取得重大进展。

现有的无线网络系统模型中，典型架构沿用了TCP/IP网络的五层结构，从下到上包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。该系统模型是为有线网络设计，比如在互联网Internet中得到了良好的应用，但是面向具有自组织特性的WSN并不适宜，针对UWSN时，更是冗余和不兼容。

已有文献公开了一种2层的无线车载网络VENET和P2P网络结构。下层通过交互交通信息来建立VENET，在此基础上通过无线宽带基础设施建立P2P中继，解决多个车载网的无缝互联问题。由于车载网具有高移动性、高延迟性，并且计算、存储等能力比WSN高很多，因此自成体系，其网络架构并不能直接移植到UWSN应用。

现有技术中存在一种多无线网络协同的网络架构，包括城域无线接入网、局域无线接入网、多网络控制器MNC以及无线核心网。该发明通过增加的MNC将一个服务区内的城域无线接入网及局域无线接入网与无线核心网进行交互，并管理终端的IP地址，属于对IP业务的支持改进，未考虑无线传感器网络的特点和应用。

现有技术中存在一种接入系统和具有接入系统的网络架构，用于在多个用户和多个服务提供商两者之间建立连接，其中接入系统包括多个分割，每个分割适于分配给多个服务提供商之一，并且每个分割包括至少一个用户端口、至少一个上行链路，以及在至少一个用户端口和至少一个上行链路两者之间的转发装置。该发明只涉及了接入系统的网络架构，不能满足本发明面向的对象范围。

现有技术中存在一种物联网体系结构，包括传感网、传输网和应用网，在此体系结构的基础上有网络融合、数据融合和服务融合组成的物联网技术架构，分别在三层物联网体系结构中得到体现。物联网只要求物与物之间进行信息交换和通信，并不一定需要针对物理现象进行信息采集，因此该发明没有在相应层次实现异构传感网共存与协同、异构数据去冗余与融合等功能。本发明面向UWSN，实现的架构功能不同。

面向普适、通用的泛在传感网，一方面底层的WSN是局域的、异构的、泛在的和可移动的，要求它们能协同并存。另一方面要求解决感知泛在化、处理与服务透明化、网络传输融合化的问题，现有技术都无法采用。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种泛在传感网系统架构及其实现方法，它具有通过泛在的传感设备，使用户能够对各级别环境、态势正确理解，从而在恰当的时间，通过恰当的手段，与恰当的目标发生预期行为，以取得满意的效果优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种泛在传感网系统架构，包括：