[發明專利]一種可靠的無線傳感器網絡管理方法

有效

• 申請號: 201210343498.2
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102833822A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 汪付強;吳曉明;劉祥志;劉宏;孟祥艷;胡一帆;梁峰;張建強;梁艷;孫志勇
• 申請（專利權）人: 山東省計算中心
• 主分類號: H04W48/16
• 分類號: H04W48/16;H04W76/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明屬于無線傳感器網絡技術領域，涉及一種應可靠的無線傳感器網絡管理方法，特別是針對智能家居、智能樓宇、工業等領域應用的無線傳感器網絡高性能管理和維護的方法。

背景技術

隨著微電子技術、計算機技術和無線通信技術等的不斷發展和融合，推動了低功耗、多功能的傳感器的快速發展，研制開發了具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器，而無線傳感器網絡就是由部署在一定區域的傳感器節點組成，通過無線通信的方式形成一個多跳的自組織網絡系統。

無線傳感器網絡是一種多跳自組織網絡，綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和無線通信技術，能夠協作地實時監測、感知和采集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的信息，并對這些數據進行處理，獲得詳盡準確的信息，并傳送給需要這些信息的用戶。因此無線傳感器網絡被認為是21世紀最重要的技術之一。

隨著無線傳感器網絡的發展，應用從最初的軍事應用逐漸擴展到環境質量檢測控制、交通管理、醫療救助、智能家居、自動化生產等各個方面。與此同時，應用的復雜性，如數據傳輸的可靠性要求、組網方式趨向小范圍高密度化、設備種類和功能多樣化、射頻環境復雜化（遮擋產生的多徑干擾、電磁干擾、同頻無線干擾等），在無線傳感器網絡可靠性方面提出了較高要求。

近年來，各種大規模、低成本、高可靠的近距離無線網絡應運而生，但是相當多的方法仍然處于理論研究階段，真正實用的大規模無線傳感器網絡更是少之又少，而應用過程中無線的可靠性也成為制約無線傳感器網絡大范圍應用的重要因素之一，因此無線傳感器網絡應用過程中迫切需要一套可靠的行之有效的無線網絡管理方法。

發明內容

本發明的目的在于為無線傳感器網絡應用提供一種行之有效的無線網絡管理方法，能夠便捷有效地實現無線設備入網管理、動態網絡管理、可靠地無線通信等目的，該方法具有高可靠性、網絡狀態動態實時性和抗干擾性特點，能夠滿足無線傳感器網絡在智能家居、自動化生產等的應用需求。

為了實現上述目的，本發明提供了一種實時可靠的無線傳感器網絡管理方法，所述方法中涉及四種類型設備：無線協調器、無線路由器、無線終端、無線移動終端。

無線協調器為網絡中的集中設備，負責網絡信息的集中管理和維護，在同一個網絡中無線協調器是唯一的。

無線路由器為網絡中繼設備，負責組建無線傳感器網絡主干網，同時具有網絡管理能力。無線路由器作為網絡中路由設備可以將無線終端設備數據轉發到協調器，同時維護與無線路由器相關的無線終端子節點，實時維護網絡拓撲結構。

無線終端為網絡中低功耗無線模塊，為有無線低功耗需求的設備提供無線服務。無線終端直接與無線路由器或者無線協調器相連，作為無線網絡中的葉子節點，無線終端沒有路由功能。

無線移動終端為網絡中一類特殊設備，在移動過程中可以快速發現網絡并將數據直接上傳至無線協調器。無線移動終端主要用于無線網絡中的一些特殊移動設備，如遙控器，手持設備等。

本發明所述無線傳感器網絡管理方法包含如下內容：

S110）網絡狀態切換，根據用戶需求在允許入網狀態和禁止入網兩種狀態間切換；

S120）入網管理，待入網無線設備發起網絡掃描，根據入網過程的不同分為首次入網和再次入網；

S130）網絡動態維護，包括周期性的主動維護和面向子節點的被動維護；

進一步地，所述網絡狀態切換包括：

S111）所述無線協調器在允許入網狀態和禁止入網狀態的切換由用戶主動發起，包括按鍵觸發或者命令觸發。無線協調器上電后處于等待用戶命令狀態，用戶可以通過按鍵或者觸摸屏等向無線協調器發送允許入網指令和禁止入網命令，無線協調器根據用戶命令向網絡中無線路由器廣播當前是否允許入網；

S112）所述無線路由器只有在入網完成后，進行允許入網狀態和禁止入網狀態切換才有意義，這種狀態切換應當是與無線協調器同步。無線路由器收到網絡狀態切換命令后，根據命令切換自身狀態，并通過廣播投遞該命令，直到網絡中所有路由都收到該命令。

進一步地，所述入網管理包括：

S121）待入網無線設備在網絡掃描時應當遍歷所有可用無線頻點，并依據信號質量和入網狀態選擇最優網絡加入，如果無可用網絡，則繼續進行掃描，掃描超過一定次數則進行休眠掃描，即休眠一定時間后重新掃描，如果仍然無可用網絡，重復進行上述休眠和掃描過程；