[发明专利]经由移动网关的传感器网络信息采集

说明书

技术领域

本发明涉及一种对于借助于诸如用户设备的通信网络元件从诸如无线传感器网络的本地传感器网络采集信息可用的机构，该机构作为去往本地无线传感器网络的网关而起作用。特别地，本发明涉及一种用于经由网关接入本地传感器网络，以便能够在信宿节点处从本地传感器网络采集信息的机构。

背景技术

用于本说明书中所使用的缩写适用下述含义：

BC：信标簇

CH：簇头

eNB：演进型节点B

ID：标识

LTE：长期演进

LTE-A：高级LTE

SN：传感器节点

UE：用户设备

WSN：无线传感器网络

在过去几年中，例如基于有线的通信网络或者无线通信网络或者其他无线通信系统的通信网络增长式的扩展在全世界发生，基于有线的通信网络诸如综合服务数字网络(ISDN)、DSL，无线通信网络诸如cdma2000(码分多路接入)系统、如通用移动电信系统(UMTS)的蜂窝第三代(3G)通信网络、基于例如LTE的增强型通信网络、如全球移动通信系统(GSM)的蜂窝第二代(2G)通信网络、通用分组无线系统(GPRS)、增强型数据速率全球演进(EDGE)，其他无线通信系统诸如无线局域网(WLAN)或全球互联微波接入(WiMAX)。各种组织，诸如第三代合作伙伴计划(3GPP)、用于增强型网络的电信和互联网融合服务和协议(TISPAN)、国际电信联盟(ITU)、第三代合作伙伴计划2(3GPP2)、互联网工程任务组(IETF)、IEEE(电气和电子工程师协会)、WiMAX论坛等，正在从事用于电信网络和接入环境的标准。

在不同类型的网络实体之间共享的信息驱动着异构网络的聚合。这类聚合提供了例如在本地网络和异构网络的实体之间交换信息的可能性。

用于信息共享的不同网络的能力的组合的具体示例是，将诸如用户设备或实体(UE)的蜂窝网络元件用作用于诸如无线传感器网络的本地传感器网络的网关。也就是说，蜂窝网络和无线传感器网络的元件是混合的，以便于容易地拓展每个网络的功能。

作为本地传感器网络的示例，WAN可以包括空间分布的自主传感器，自主传感器配置为监测不同的参数，诸如物理或环境条件，如温度、声音、压力、运动、空气中特定元素的浓度等。传感器节点进一步配置为通过网络将数据协同地传送到也称为信宿(sink)的主位置。此外，传感器节点和信宿之间的双向通信是可能的，以便于例如使得传感器的控制成为可能。WSN被使用在，例如，许多工业和消费者应用中，诸如工业过程监测和控制、机器健康监测、环境和栖息地监测、医疗应用、交通控制等。WSN的节点可以包括传感器节点(SN)和一个或多个簇头(CH)节点。当WSN划分成一个或多个包含多个传感器节点和一个簇头节点的簇时，簇头节点用作管理节点。传感器节点连接到一个(或者有时候若干个)其他传感器节点，其中它们的数据被转发到各自的簇头，各自的簇头将聚合的信息传输到信宿。传感器节点典型地具有若干部分：带有天线或连接到天线的收发器、微控制器、用于与传感器对接的电子电路以及能量源，例如，电池或者嵌入形式的能量收集。WSN的拓扑能够从简单的星形变化到多跳网状网络(multi-hop mesh network)。

通常，在WSN中，信宿是用于采集整个网络的数据的本地设备，其中每个网络部署一个本地信宿。如果必要，例如为了获取未关联到该信宿的网络的其他传感器的信息，有可能信宿能够经由因特网与其他信宿通信。也就是说，常规的WSN可以经由因特网被连接，以便达到共享信息的目标。

然而，就固定的信宿而言，在该情况中数据采集效率相当低。这能够例如通过增加信宿的数量来克服，但这将实际上导致本地网络进一步划分成为若干部分，其可能增加成本并且使传感器网络作为整体的管理复杂化。

已经提议了若干尝试来改进蜂窝网络与WSN之间的链接。对于这一点的一个理由是蜂窝网络的通信网络元件的通常功能与WSN中的信宿节点的功能之间存在矛盾。例如，已经试图优化簇头的选择以符合特定的约束条件，但仍然存在开放性问题：如何克服关于由重聚类(re-clustering)所招致的计算和通信开销的问题。

同样已经提议了所谓的基于完整图形的聚类算法(CGCA)，其可应用在密集部署的传感器网络中。根据该方法，网络被划分成为少许完整图形，每个完整图形独立地作为一个簇。

发明内容