[发明专利]无线传感器网络终端的寻址方法及结合网络

说明书

技术领域

本发明涉及结合网络技术，尤其涉及一种无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)终端的寻址方法及结合网络。

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。由于近来微型制造技术、通讯技术及电池技术的改进，促使微小的传感器终端可具有感应、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目标物及其改变，并且可处理收集到的数据，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、通信部件和执行软件这几部分构成。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进行通信。执行软件则为传感器终端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。借助于传感器终端中内置的形式多样的感知部件来测量该传感器终端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、速度和方向等众多信息。传感器终端一般通过自组织或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的使用，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：电气和电子工程师协会(IEEE，Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.15.4和ZigBee技术。

IEEE 802.15.4是由IEEE开发的低速无线个域网(WPAN，Wireless Personal Area Network)标准。IEEE 802.15.4规定了物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC，Media Access Control)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。

互联网工程任务组(IETF，the Internet Engineering Task Force)制定了在基于IEEE 802.15.4标准的无线低速个域网上支持IP通信的技术方案、即6LowPan技术方案。在6LowPan方案中，无线低速个域网的底层采用IEEE 802.15.4规定的PHY层和MAC层，网络层采用IPv6协议；由于IPv6中，MAC支持的载荷长度远大于6LowPan底层所能提供的载荷长度，为了实现MAC层与网络层的无缝链接，在网络层和MAC层之间增加一个网络适配层，用来完成包头压缩、分片与重组以及网状路由转发等工作。根据该方案，可以利用IEEE 802.15.4链路支持基于IP的通信的同时，遵守开放标准以及保证与其他IP设备的互操作性，减少无线个域网与其它网络互联时的复杂度。

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。

另外，为了实现WSN的安全，可以对WSN中的通信进行加密，WSN中的加密运算采用先进加密标准算法(AES，Advanced Encryption Standard)，采用的对称密钥长度为128位。WSN中使用的密钥主要包括：

主密钥(Master key)，该密钥是执行对称钥密钥建立协议过程中使用的一个共享密钥。主密钥是两个设备之间长期安全的基础，并可用于生成链接密钥。

链接密钥(Link key)，在一个PAN网中，是两个设备之间共享的密钥，用于两个设备之间的安全通信。