[发明专利]一种无线传感器网络的管理方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，尤其涉及一种无线传感器网络的管理方法及系统。

背景技术

无线传感器网络作为计算、通信和传感器三项技术相结合的产物，是一种全新的信息获取和处理技术，近年来微型制造技术、通讯技术及电池技术的不断改进，促使微小的传感器终端可具有感应、进行无线通讯及处理信息的能力，此类传感器终端不但能够感应及侦测环境的改变，并且可以处理收集到的数据，并将处理过后的资料以无线传输的方式送到数据收集中心。

这些传感器终端通常由电源、感知部件、嵌入式处理器、存储器、通信部件和软件这几部分构成，其中：

电源为传感器节点提供正常工作所必需的能源；

感知部件用于感知、获取外界的信息，并将其转换为数字信号；

处理部件负责协调节点各部分的工作，如对感知部件获取的信息进行必要的处理、保存，控制感知部件和电源的工作模式等；

通信部件负责与其他传感器或观察者的通信；

软件则为传感器节点提供必要的软件支持，如嵌入式操作系统、嵌入式数据库系统等。

实际应用中，上述传感器终端可以借助于终端内置的形式多样的传感部件测量所在周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号，从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等众多我们感兴趣的物质现象。

传感器终端一般通过自组织或者预配置的方式构成网络，在通信方式上，虽然可以采用有线、无线、红外和光等多种形式，但一般认为短距离的无线低功率通信技术最适合传感器网络使用，一般称作无线传感器网络(WirelessSensor Network，WSN)，目前使用比较广泛的无线低功率通信技术包括：IEEE802.15.4和Zigbee技术。

IEEE 802.15.4是由IEEE开发的低速无线个域网(Wireless Personal AreaNetwork，WPAN)标准，其规定了物理层和介质访问控制层(Media AccessControl，MAC)标准。符合IEEE 802.15.4标准的通信模块具备低成本、低耗电、小尺寸的特点。

Zigbee联盟是一个致力于在开放的全球标准的基础上，开发可靠、低成本、低耗电、无线网络连接的监测和控制产品的组织。Zigbee标准的物理层和MAC层采用IEEE 802.15.4技术，网络层、安全管理、应用层规范以及互通性由Zigbee联盟开发。Zigbee标准中的Zigbee smart energy public applications profile和Zigbee home automation public applications profile分别针对商业环境应用和家庭应用。

WSN终端的微处理能力和无线通信能力使WSN有广阔的应用前景，其应用包括军事应用、生物和环境监测、健康应用、家庭应用、工业控制和监测等。

WSN和电信网，如2G移动通信、3G移动通信、xDSL、FTTx、宽带无线接入、卫星/微波等结合，可以使WSN作为现有网络的延伸，扩展了通信网络的能力，使通信对象从人扩展到物理世界，具有良好的发展前景。WSN与现有的电信网络结合后，可以使WSN感知的数据有效的传递到数据中心，通过对数据的整理和分析，可以极大程度的改变人类获取自然世界的数据的方式，同时也能够对WSN进行集中的管理，解决目前分散在各处的WSN难以管理的问题。

WSN与电信网络结合，是指将WSN与电信网络相连接，利用电信网络对WSN及其提供的业务进行监控、管理及完成业务的承载与合作实施，并通过电信网络扩展WSN所提供的业务。WSN和电信网的结合一般是WSN通过网关设备连接至电信网平台。

WSN终端为构成WSN的传感器节点，负责采集并上传数据，以及接收并执行命令，WSN终端一般通过一跳或多跳与网关连接，组成WSN的设备少则几个多则几百个，设备间可根据需要以星形、树形或网状(mesh)等方式组网，其中某些设备可能具有较强的组网和数据转发能力。在WSN中，网关负责将无线传感终端上报的数据发送至电信网络中的有关网络单元实体，电信网络中的有关网络单元实体通过网关将有关指令发送给WSN终端。而且，在WSN采用常用的IEEE 802.15.4和Zigbee技术时，一般由网关负责创建WSN，负责WSN终端加入和离开传感器网络时的管理，网关中保存有WSN终端的配置信息和传感器网络的业务配置信息等重要数据。