[發明專利]一種泛在傳感網系統架構及其實現方法

有效

• 申請號: 201310239941.6
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103281233A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 張遠;孫潤元;馬爽;陳月輝;孫寧
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: H04L12/46
• 分類號: H04L12/46;H04L29/08;H04W84/18
• 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

本發明涉及無線網絡和移動計算領域，特別涉及一種泛在傳感網系統架構及其實現方法。

背景技術

泛在傳感網（ubiquitous?wireless?sensor?network，UWSN）技術是在互聯網、移動通信網、無線傳感器網絡（wireless?sensor?network，WSN）和普適計算技術發展到一定歷史階段的產物，它與物聯網、統一通信系統、數字物理融合系統技術相容，是從不同側面對未來通信、網絡與系統發展方向的詮釋。

WSN（簡稱傳感網）技術將信息的來源直接根植于物理世界，實現人與物理世界之間最直接、最原始的連接。普適計算則從由人主動獲取信息演變為信息自動服務于人，實現人們隨時隨處享受不間斷的、定制化的、集約化的信息服務。物聯網在互聯網的基礎上將計算機與計算機的互聯模式擴展到了物與物之間進行信息交換，有些應用需要利用傳感網技術，有些應用則不需要利用傳感網技術。

互聯網是以提高傳輸能力為目標，對承載的信息沒有處理和融合能力。當傳感網將海量信息從物理世界中采集出來的時候，互聯網除了增加傳輸帶寬外沒有其它有效的承載方法。UWSN則能有效解決這一問題。在傳輸方面，UWSN將直接沿用現有骨干網絡，并享受下一代互聯網帶來的更高效的傳輸服務，只是需要解決異構數據的融合和異構網絡的融合。而在應對海量物理環境信息方面，UWSN則需要在傳感網組織模式、通信方式和服務保障體系等方面對前端網絡（傳感網）進行協同并存，從而演化出一種能夠有效支撐普適服務的新型網絡架構。

目前國內外對WSN和泛在網的概念、關系等基本達成共識，但針對UWSN的體系結構與核心技術還沒有很好的提煉和創新，系統模型基本還是來源于對互聯網的復制。因此，非常需要構建出通用的泛在傳感網系統模型，才能在此基礎上研究核心技術，解決關鍵問題，研制相應的設備和網絡終端，同時制定面向UWSN體系的操作規程，使我國信息化建設取得重大進展。

現有的無線網絡系統模型中，典型架構沿用了TCP/IP網絡的五層結構，從下到上包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。該系統模型是為有線網絡設計，比如在互聯網Internet中得到了良好的應用，但是面向具有自組織特性的WSN并不適宜，針對UWSN時，更是冗余和不兼容。

已有文獻公開了一種2層的無線車載網絡VENET和P2P網絡結構。下層通過交互交通信息來建立VENET，在此基礎上通過無線寬帶基礎設施建立P2P中繼，解決多個車載網的無縫互聯問題。由于車載網具有高移動性、高延遲性，并且計算、存儲等能力比WSN高很多，因此自成體系，其網絡架構并不能直接移植到UWSN應用。

現有技術中存在一種多無線網絡協同的網絡架構，包括城域無線接入網、局域無線接入網、多網絡控制器MNC以及無線核心網。該發明通過增加的MNC將一個服務區內的城域無線接入網及局域無線接入網與無線核心網進行交互，并管理終端的IP地址，屬于對IP業務的支持改進，未考慮無線傳感器網絡的特點和應用。

現有技術中存在一種接入系統和具有接入系統的網絡架構，用于在多個用戶和多個服務提供商兩者之間建立連接，其中接入系統包括多個分割，每個分割適于分配給多個服務提供商之一，并且每個分割包括至少一個用戶端口、至少一個上行鏈路，以及在至少一個用戶端口和至少一個上行鏈路兩者之間的轉發裝置。該發明只涉及了接入系統的網絡架構，不能滿足本發明面向的對象范圍。

現有技術中存在一種物聯網體系結構，包括傳感網、傳輸網和應用網，在此體系結構的基礎上有網絡融合、數據融合和服務融合組成的物聯網技術架構，分別在三層物聯網體系結構中得到體現。物聯網只要求物與物之間進行信息交換和通信，并不一定需要針對物理現象進行信息采集，因此該發明沒有在相應層次實現異構傳感網共存與協同、異構數據去冗余與融合等功能。本發明面向UWSN，實現的架構功能不同。

面向普適、通用的泛在傳感網，一方面底層的WSN是局域的、異構的、泛在的和可移動的，要求它們能協同并存。另一方面要求解決感知泛在化、處理與服務透明化、網絡傳輸融合化的問題，現有技術都無法采用。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種泛在傳感網系統架構及其實現方法，它具有通過泛在的傳感設備，使用戶能夠對各級別環境、態勢正確理解，從而在恰當的時間，通過恰當的手段，與恰當的目標發生預期行為，以取得滿意的效果優點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種泛在傳感網系統架構，包括：