[发明专利]一种VoIP系统穿越无线传感器网络的语音网关及网络

说明书

技术领域

本发明申请涉及IP网络与无线传感器网络互联的语音网关，尤其涉及一种支持穿越无线传感器网络的IP网络间VoIP系统的语音网关。本发明有助于解决采用无线传感器网络技术连接的IP网络间VoIP语音数据报的传输问题。本发明满足了VoIP语音数据报穿越无线传感器网络过程中对投递与寻址的需求，拓宽了在某些场景中IP网络间语音数据报的传输范围，属于网络通信技术领域。

背景技术

随着无线传感器节点芯片处理能力的不断提高和无线传感器网络技术的日趋成熟，目前主流的无线传感器网络的传输理论带宽可达250kbps。因此，由无线传感器网络支撑的，以语音/视频等为代表的实时多媒体网络应用已不再是一种奢望。传统IP网络中典型的多媒体网络应用，如VoIP技术(要求最低带宽为15kbps左右)等，在无线传感器网络中传输成为可能，这为IP网络间的多媒体通信提供了一种新的传输方式。

现代的Internet网络已经发展的比较成熟，可是仍有某些区域是Internet无法到达的，或者在Internet网络瘫痪的情形下，为了临时连接两个IP网，这时建立两端的通话或许是最重要的，这就要求语音数据能够从Internet向无线传感器网络发送甚至VoIP数据能穿越无线传感器网络在Internet各部分之间传输。比如在地震或泥石流等自然灾害产生IP孤岛的情况下，可以通过向受灾区域投撒无线传感器节点从而形成无线传感器网络，来解决这些应急条件下的IP孤岛间的语音通信问题。

目前关于IP网络与无线传感器网络间的互联方案主要体现在如下三种类型：1)将TCP/IP协议栈移植到无线传感器节点中，即使用TCP/IP协议作为无线传感器网络的通信协议，实现与IP网络的互联互通；2)采用容迟网络技术(Delay TolerantNetwork，DTN)，在无线传感器网络与IP网络之间采用了DTN网关，实现互联；3)无线传感器网络节点通过与无线局域网的无线接入点(Access Point，AP)通信来接入Internet。

发明人在研究过程中发现，这三种方案都存在着不同的不足。第一种方案，由于无线传感器网络节点的计算和存储资源的限制，无法运行完整的TCP/IP协议栈，给TCP/IP协议栈的完备性带来了问题，即使将TCP/IP协议栈进行剪裁后可以运行在无线传感器节点上，又会面临着由复杂的TCP/IP协议栈导致的节点自身能量消耗过快的问题，导致整个网络生命期的大幅缩短。第二种方案，需要在现有的TCP/IP协议栈和无线传感器网络协议栈上部署Bundle层，代价较大。第三种方案，实现传感器网络与IP网络的接入，但是无法支持IP网络间的VoIP语音数据报的投递与寻址，难以满足端到端的VoIP系统穿越无线传感器网络时协议转换的需求。

发明内容

技术问题：由于目前的很多Internet与无线传感器网络互联的方案普遍不能对VoIP协议进行协议转换，并使VoIP数据穿越无线传感器网络，例如，许多解决方案只能实现Internet和无线传感器网络节点的通信，但不能使VoIP数据穿越无线传感器网络。因此，通过对VoIP协议进行协议转换使语音数据穿越无线传感器网络，正是本发明的目的所在。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：一种VoIP系统穿越无线传感器网络的语音网关。本网络，发送端计算机将封装有语音数据的RTP数据报文从应用层传下来后，经过TCP复用封装，然后交付给操作系统的TCP/IP协议栈处理，经IP层形成封装好的IP数据报传输至链路层再至物理层，再经过中间路由，从源IP网，穿越无线传感器网络，到达目的IP网的数据接收方，由接收方进行解复用。其特征在于：在IP网和无线传感器网络的连接处加入本发明的网关设备，其具有IP网中的IP地址和无线传感器网络中的节点地址。

网关包括TCP/IP协议栈，地址映射组件，数据分组组件，负载合并组件，无线传感器网络协议栈。从IP网传来的VoIP数据经过TCP/IP协议栈解包，得到其中的地址信息，地址映射组件根据地址信息通过查自身维护的地址映射表确定该VoIP数据报文在无线传感器网络中应发送到的网关的节点地址，数据分组组件将IP网链路层负载数据进行分组，将各个分组和源/宿网关节点地址一起经过无线传感器网络协议栈的封装并发送；从无线传感器网络传来的VoIP数据经过无线传感器网络协议栈解包，得到源/宿IP地址信息，负载合并组件将同组的负载重新组合成一个数据块作为TCP/IP协议栈链路层的负载，经过TCP/IP协议栈的封装并发送。