[发明专利]用于在基于IP的无线传感器网络中进行数据传输的方法和设备

说明书

技术领域

概括地说，本发明实施例涉及无线传感器网络。更具体地，本发明实施例涉及基于IP的无线传感器网络，例如IPv6低功率无线个域网6LoWPAN。

背景技术

随着传感器技术、微机电系统、网络和无线通信等技术的快速进步，无线传感器网络也涌现了日新月异的发展。无线传感器网络能够获取客观物理信息从而扩展了人们的信息获取能力，并将客观世界的物理信息同传输网络连接在一起，在下一代网络中将为人们提供最直接、最有效、最真实的信息，因此无线传感器网络具有十分广阔的应用前景，能应用于例如军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境检测、抢险救灾、危险区域远程控制等广泛的领域。

针对以数十亿计的大量因特网用户，如果将无线传感器网络与TCP/IP网络集成在一起时，则实际上可以对这些因特网用户提供更有意义的服务。以前因为无线传感器网络严格的资源限制和极端的通信条件而认为TCP/IP协议栈不适用于无线传感器网络。然而，因特网工程任务组的6LoWPAN(IPv6低功率无线个域网)工作组通过引入适配层以支持IEEE802.15.4无线链路上有效的IP(v6)通信而根本上解决了这个问题。因为传感器网络通常利用低速率以及低功率无线个域网(LoWPAN)组成，所以IEEE 802.15.4协议虽然不是具体针对无线传感器网络开发的，也非常适合于无线传感器网络。此外，由于IPv6已经被广泛认同为下一代因特网协议，6LoWPAN方法也能够保持与未来的因特网同步发展和演进，因此在无线传感器网络中广泛使用。

图1为现有技术中的6LoWPAN网络的示意性框图。在网络100中可以包括PAN协调器A、普通协调器B、C、D、E和F以及其各自的传感器设备，例如b1、b2...b5和c1等。PAN协调器A作为中心节点发起整个网络，其他节点可以作为其子节点加入到网络中，两个或更多节点在其信号范围内构成一个无线个域网，在该网络中还可以包括其它的PAN。从逻辑功能上可将网络100中的设备分为全功能设备FFD和部分功能设备RFD。全功能设备FFD具备IEEE 802.15.4协议规定的所有特性，可以作为网络协调器即中心节点，网络协调器可以在不同PAN网络中路由数据，通常也可作为中间路由的路由器，为PAN网络中的其他节点转发数据。而部分功能设备RFD仅具备IEEE 802.15.4协议规定的一部分功能，在个域网PAN中仅作为端节点，只有数据的发送和接收功能，传感器设备通常为RFD设备。本领域技术人员可以理解，仅为了例示的目的，而非对其进行限制，上述网络可以不限于以上全功能设备以及特定数目的部分功能设备，可以根据实际需求进行数量上的增减以及连接上的适当变化。

在现有技术中，服务提供商通常自己来开发物理的无线传感器网络，这由于成本的限制而不足以有效地提供其服务。随着社会的精细分工，无线传感器网络服务提供商与致力于提供并开发物理的无线传感器网络的公司合作是提高公共无线传感器网络服务的一种趋势。然而，在现有技术中并没有在不同的服务提供商之间共享相同的物理的无线传感器网络(例如如图1所示的网络100)的方案。为了满足不同服务提供商的要求，最直接的方案就是无线传感器网络管理者不得不安装附加的物理传感器网络基础架构(例如可以包括A’、B’、C’、D’等全功能设备以及其他部分功能设备的另外的网络100’等)来支持多个无线传感器网络服务提供商，并在其中实现路由分段。然而，这种方案极大增加了开发和运营成本，因此是不经济的方案。

另外的可能的方案可以考虑采用无线VLAN(虚拟局域网)。对于传统的无线VLAN，来自不同组的用户可以利用分配的不同服务集标识符(SSID)或VLAN ID(VLAN标识符)来进行分类并分组，该服务集标识符或VLAN ID可以映射到接入点(AP)上的不同无线VLAN。然而，当将虚拟局域网的虚拟化技术引入无线传感器网络时，将可能造成地址空间重叠，即属于不同的虚拟的专用传感器网络的传感器可以在一个物理传感器网络内具有相同的IP地址。此外，无线VLAN没有考虑无线传感器网络中的资源限制，从而使用这样的技术传感器网络虚拟化可导致额外的巨大通信开销，无法成为一个实用的方案。因此，无线VLAN对于无线传感器网络虚拟化是不适当的。迄今，这些问题还没有在基于IP的网络例如6LoWPAN中进行考虑。

因此，存在有效地在不同服务提供商之间共享相同的物理的无线传感器网络的需要，从而缩减对于服务提供商和网络基础架构运营商双方的成本。

发明内容