[發明專利]支持無線傳感器網絡現場開發和調試的系統

無效

• 申請號: 200810062209.5
• 申請日: 2008-06-06
• 公開（公告）號: CN101321093A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 楊宇;姜鵬;夏鵬;孫路;徐勇軍
• 申請（專利權）人: 寧波高新區深聯科技有限公司
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04L12/24
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 程曉明

技術領域

本發明涉及一種無線傳感器網絡的支持系統，尤其是涉及一種支持無線傳感器網絡現場開發和調試的系統。

背景技術

WSN(Wireless?Sensor?Network，無線傳感器網絡)是由一組分布在設定位置的多個傳感器節點以無線自組織網絡的方式構成的面向任務的無線網絡，它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等多種領域技術，通過各類微型傳感器對目標信息進行實時監測，由嵌入式計算資源對信息進行處理，并通過無線通信網絡將信息傳送至遠程用戶端。WSN具有十分廣闊的應用前景，在軍事國防、工農業控制、城市管理、生物醫療、環境監測、搶險救災、防恐反恐、危險區域遠程控制等許多領域都有重要的科研價值和實用價值。

然而，WSN本質上是一種資源受限的分布式系統：無線自主的傳感器節點被設置在各種物理環境中，相互協作分工，完成數據采集、處理和傳輸的功能，但這些傳感器節點的大量能量和帶寬都為極其有限。從微觀角度看，傳感器節點的狀態的獲取難度遠遠大于普通的網絡節點，從宏觀角度看，網絡的運行狀況和性能也比一般網絡難以度量和分析，這就給WSN的開發、調試和本身在應用現場的部署帶來了極大的困難。

目前，WSN的開發和調試主要依靠網絡軟件模擬的方法。網絡模擬軟件可以進行大規模的網絡運行仿真，并易于調試，但由于難以模擬真實的物理環境和無線信道特性，且模擬軟件都使用了簡化的模型，使得實際運行效果與仿真結果往往有很大差別，導致WSN返工甚至失敗。

隨著研究和應用的深入，WSN研究者們認識到，通過使用真實的WSN節點建立網絡測試床(testbed)，則可以在較為真實的環境中驗證和測試網絡的協議和算法，避免了因模型簡化導致的理論誤差。因此，近年來，網絡測試床越來越為WSN研究者們所關注，一些著名的大學和研究機構紛紛建立了相應的軟硬件設施，其中最有代表性的是哈佛大學的MoteLab、俄亥俄州立大學的Kansei和加利福尼亞大學洛杉磯分校的Emstar。

MoteLab由多個部署在辦公室環境的WSN節點組成，所有節點通過串口-以太網口轉接板接入局域網，進而與服務器相連；服務器通過以太網對節點進行重編程以及收集實驗數據，并對外以Web的方式提供了試驗任務管理、日程調度和用戶訪問控制等功能，使得多個用戶可以共享該網絡測試床。Kansei由靜止網絡、便攜網絡和移動網絡三部分組成；便攜網絡用于部署到實際環境中進行數據采集，采集的數據通過以太網發送至Kansei的軟件平臺Director上，在軟件平臺Director中先對數據建立基于物理參數特性的模型，再通過概率插值等方法將數據擴展到靜止網絡和移動網絡中，進行混合模擬實驗。Emstar本質上是一個混合平臺，它將各個傳感器節點用串口線連接到仿真服務器上，每個傳感器節點對應仿真服務器上的一個仿真節點，進行網絡仿真時，仿真節點之間的通信仍然通過真實的傳感器節點進行。

MoteLab提供了較為便利的程序更新和數據收集，在一定程度上提高了傳感器網絡的開發效率，然而，它對無線傳感器網絡調試的支持基本為零，數據整理和分析的絕大部分工作仍然需要用戶自己去完成；Kansei的便攜網絡提供了獲取現場數據的手段，但不支持現場調試，其在靜止網絡和移動網絡上實施的插值方法也會給網絡實驗帶來誤差；Emstar的混合特性提供了較好的調試支持，但是其調試功能主要依賴于網絡仿真環境，真實度有限。此外，上述網絡測試床系統均以有線方式將WSN節點相連，因此只能安裝在實驗室環境中，與最終的應用環境還是有相當差異，并且規模也很難進一步擴展大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種真實度高，且支持真實的物理環境和無線信道特性的無線傳感器網絡現場開發和調試的系統。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種支持無線傳感器網絡現場開發和調試的系統，該系統包括調試服務器、客戶端運行平臺、多個用于采集傳感數據的目標節點以及多個與所述的目標節點連接的調試節點，所述的目標節點以自組織網絡的方式組成目標網絡，所述的調試節點以無線技術組成調試網絡，所述的調試網絡通過網關節點與所述的調試服務器連接，所述的客戶端運行平臺以IP(Internet?Protocol，Internet協議)網絡或其他通信網絡與所述的調試服務器通信交互。

所述的無線技術為藍牙技術或WiFi(Wireless?Fidelity，無線保真)技術。