[發明專利]無線傳感器網絡WSN接入Internet網絡體系結構及服務提供方法

有效

• 申請號: 200710017543.4
• 申請日: 2007-03-23
• 公開（公告）號: CN101272294A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 沈玉龍;裴慶祺;馬建峰;楊衛東;崔西寧;李興華;杜志強
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L12/28
• 分類號: H04L12/28;H04L12/66;H04L29/06;H04L12/56;H04L12/24
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 張問芬

技術領域

本發明屬于網絡通信技術領域，涉及異構網絡互聯和服務提供技術，具體是無線傳感器網絡WSN接入Internet網絡體系結構及服務提供方法。用于將WSN接入Internet并向用戶提供服務，使得Internet真正延伸到物理世界的各個角落。

背景技術

美國《商業周刊》認為WSN是全球未來的四大高技術產業之一。WSN最早的研究始于20世紀70年代，早期的研究重點在國防項目上：美國的戰術互聯網，近距離數字無線電臺，DAPRA的全球移動(GloMo)信息系統，英國的戰斗無線網(CNR)，澳大利亞國防部研制的短波戰術無線網(TPRN)、挪威陸軍研制的TADKOM戰術通信系統和法國的第四代戰術電臺(PR4G)等。在民用上，WSN同樣具有廣闊的應用前景，如環境監測、森林防火、交通管制、社區安防等。

WSN是由大量體積小、價格便宜、電池供電、具有無線通信和監測能力的傳感器節點組成。WSN被部署在監測區域，為用戶提供實時環境監測等服務。由于WSN的自身特性，節點資源嚴格受限，現有的無線網絡協議棧不能直接應用。使用專用網絡協議棧的WSN和其他網絡之間的互聯存在許多難題，Internet上的用戶難以直接使用WSN提供的服務。

Internet是當今世界上規模最大、覆蓋最廣的計算機互聯網絡，Internet的迅猛發展，使世界經濟、社會發展和人類生活產生了巨大的變化，改變著人們的學習、工作和生活方式。Internet作為一個巨大的資源庫，是資源整合、資源共享、服務提供、服務訪問和信息傳輸的載體。但是Internet缺乏與物理世界直接打交道的能力。WSN是微型的、自組織的信息采集網絡，直接監測收集物理世界的各種信息，提供各種環境下的信息服務。不解決WSN接入Internet問題，用戶難以查找、定購和使用WSN提供的服務。將各種WSN接入Internet，使得Internet真正延伸到世界的各個物理角落，人們能夠方便的了解到自己所關心的物理區域狀態(溫度、濕度、震動等)。將WSN接入Internet是信息技術進一步發展的需要，對推動網絡技術的新發展具有重要的意義。

目前、相關的研究人員對WSN如何接入Internet沒有達成共識。現有WSN和Internet的融合方案有以下幾種：

1、美國南加利福尼亞大學Marco?Z.Z.和Bhaskar?Krishnamachari指出在WSN中使用Internet中使用的協議棧，給每個傳感器節點分配IP地址對于WSN是不適合的。他們提出使用ALG網關的方法實現WSN接入Internet，如圖1所示；

2、在ALG網關方法的基礎上，美國Intel伯克力研究中心Kevin?Fall提出WSN和Internet融合的DTN體系結構。其主要思想是在TCP/IP網絡和非TCP/IP網絡協議棧上部署Bundle層實現WSN接入，如圖2所示。但是在現有的網絡協議棧上部署額外的層次需要花費很大的代價；

3、TCP/IP覆蓋WSN：A.Dunkels，J.Alonso，T.Voigt，H.Ritter，J.Schiller等人[德國]提出u-IP方案，其在無線傳感器網絡上實現IP協議，如圖3所示。此方案需要給一些傳感器節點分配IP地址；

4、WSN覆蓋TCP/IP：美國科羅拉多州大學Hui?Dai和Richard?Han將WSN協議棧部署在TCP/IP協議棧上，實現WSN和Internet的互聯，如圖4所示。在此方式中，每個Internet主機都被認為是虛擬的傳感器節點。

現有的解決方案主要存在以下缺點：1)網絡接入方法簡單、沒有形成網絡接入體系以及從服務提供的角度實現WSN接入Internet；2)沒有充分考慮其安全問題，缺乏對WSN提供的服務進行管理和訪問控制。

發明的內容

本發明的目的是：避免現有無線網絡協議棧及現有WSN和Internet的融合方案所存在的不足，在基于網關的互聯技術的基礎上，提出了無線傳感器網絡WSN接入Internet網絡體系結構及服務提供方法，解決WSN接入Internet和服務提供問題。此方案給出了WSN的業務提供方式，對WSN服務進行統一控制和管理，通過此方式，Internet上的用戶能夠安全的查找、定購和使用傳感器網絡提供的各種服務。