[發明專利]一種基于主從節點模式的物聯網物流通信系統

無效

• 申請號: 201210076119.8
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102612170A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 鄭立榮
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H04W84/20
• 分類號: H04W84/20
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種基于主從節點模式的物聯網通信系統。

背景技術

無線傳感器網絡(Wireless?Sensor?Networks),是通過大量部署帶有環境監測功能，無線通信功能的小型電子設備，達到感知、操作物理環境目的的一類系統。無線傳感器網絡能夠更好的延伸信息技術的應用范圍，提高各種復雜操作的自動化程度，具有很高的應用前景。但是無線傳感器節點的資源限制導致了難以有效的自動組織成可靠的通信網絡。

農產品，包括水果和蔬菜，在物流運輸過程中會由于微生物感染，生化狀態改變，不合理的環境條件導致物理損傷等因素造成損失。應用無線傳感器網絡可以以較低的成本部署覆蓋整個農產品生產、加工、運輸和銷售過程的監控應用，從而降低食品在物流過程中的損失。

因為無線傳感器節點資源有限，不具備遠程通信能力，因此需要使用應用網關轉發傳感器網絡的數據。傳統上，應用網關使用固定設施，將無線傳感器網絡的數據轉發到Internet。這種方法導致系統部署困難，難以適應物流運輸過程要求。

本發明針對物聯網通信系統，提出一種基于主從節點的廣域網-傳感器網絡分層通信系統，構架可分為服務器-主節點-從節點。該方法中節點具有移動通信模塊，可以通過移動通信方式與服務器交換數據；主節點具有短距通信模塊，可以與從節點建立低功耗、短距離通信鏈路；主節點具有GPS通信模塊，可以執行主從系統的定位操作。本發明方法相比傳統的服務器-網關-傳感器節點的系統構架可以節省系統建設成本，提高系統部署能力。

發明內容

本發明的目的在于提出一種建設成本低、部署能力強的物聯網通信系統，以滿足農產品加工運輸的通信需求。?

本發明提出的物聯網通信系統，是基于主從節點模式的廣域網-傳感器網絡分層通信系統，其構架可分為服務器、主節點、從節點。其中，主節點具有移動通信模塊，可以通過移動通信方式與服務器交換數據；主節點具有短距通信模塊，可以與從節點建立低功耗、短距離通信鏈路；主節點具有GPS通信模塊，可以執行主從系統的定位操作。本發明方法相比傳統的服務器-網關-傳感器節點的系統構架可以節省系統建設成本，提高系統部署能力。

本發明采用雙層、雙工的網絡模型：（1）一個廣域網層，它由一臺中央服務器以及許多主節點組成；（2）一個傳感器網絡層，包括一個主節點和許多從節點。與傳統的固定應用層網關-平面傳感器網絡方案相比，該方案通過主節點及移除固定網關的方式，將廣域網和傳感器網絡融為一體，使得廣域網和傳感器網絡更緊密地結合在了一起。主節點不僅充當傳感器網絡層中僅有的協調者，同時也作為廣域網層中一個獨立的傳感器節點（圖1）。根據入網式業務模式的不同，無線廣域網層可以使用所有商業可用的網絡基礎設施的操作指南，比如GSM/GPRS，HSPA和WiMAX等，這些網絡往往擁有龐大的覆蓋范圍以及數據通信服務。這些網絡覆蓋的龐大范圍解放了系統部署的空間限制，從而令所有傳感器節點都能部署在任何可以連接到無線廣域網基礎設置的地方。當廣域網不可用時，在主節點中的大型本地存儲設備會被用來儲存數據，以確保系統工作的連續性。該特征進一步提高了系統的部署能力。?

由于廣域網層通常比傳感器網絡層更需要能量，因而廣域網通信的占空因素需在主節點的實時能力和電池壽命之間進行權衡。實際的可接受電池壽命以及廣域網響應時間可以通過跨層最優化來實現，因為廣域網和傳感器網絡協議都歸并到單個處理器芯片中了。

基于主從節點模式的物聯網通信系統能夠避免使用復雜的應用層網關，避免平面傳感器網絡的路由開銷，從而顯著的降低系統的成本，并且使得系統具有更好的擴展性和移動性。

圖1所示為系統總體框架。本發明包括多個主節點設備，多個從節點設備，至少一臺服務器設備和軟件服務。這一套系統將針對農產品的生產、加工、運輸和零售施加監控，實時采集數據并記錄供用戶查詢。

具體來說，本發明提出的基于主從節點模式的物聯網物流通信系統，包括：

多個物聯網從節點，每個從節點包括若干種傳感器模塊和用于與主節點通信的無線射頻模塊以及電池模塊；

多個物聯網主節點，每個主節點包括電源供電模塊、用于與從節點通信的無線射頻模塊，用于與遠端服務器通信的GPRS模塊，以及用于定位的GPS模塊，主從節點之間使用傳感器網絡協議通信；

一個或多個服務器，每個服務器包括用于接收主節點數據的服務軟件，用戶界面和數據庫裝置，服務器與主節點之間使用廣域網通信協議通信；