[发明专利]无线传感器网络的接入方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)与电信网络结合的通信技术领域，尤其涉及一种无线传感器网络的接入方法及系统。

背景技术

WSN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。由于近来微型制造的技术、通讯技术及电池技术的改进，促使微小的WSN终端可具有感应、无线通讯及处理信息的能力。此类WSN终端不但能够感应及侦测环境的目标物及改变，并且可处理收集到的数据，并将处理过后的数据以无线传输的方式送到数据收集中心。这些WSN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。嵌入式处理器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。借助于终端中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。WSN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标准。IEEE 802.15.4规定了物理层和媒体访问控制层标准。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，开发可靠的、低成本、低耗电、无线网络连接的监测和控制产品的组织。Zigbee标准的物理层和介质访问控制层采用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智能能源公共应用规范(Zigbee smart energy public applications profile)和Zigbee家庭自动化应用规范(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和电信网络结合，如2G移动通信、3G移动通信、数字用户环路通信技术(xDSL)、光纤通信(FTTx)、宽带无线接入、卫星/微波等，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，可以使传感网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，通过一跳或多跳与网关连接。WSN终端负责采集并上传数据，以及接收并执行命令。组成WSN的WSN终端少则几个多则几百个，WSN终端之间可根据需要以星形、树形或网状(mesh)等方式组网，其中某些WSN终端或具有较强的组网和数据转发能力。在WSN中，网关负责将WSN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网时的管理，网关中保存有WSN终端的配置信息和传感网的业务配置信息等重要数据。