一種基於p2p技術的無線傳感器網絡的製作方法
2023-12-06 16:14:21 1
一種基於p2p技術的無線傳感器網絡的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於P2P技術的無線傳感器網絡，包括通過P2P協議構架的傳感器網絡層、網關層和處理層；傳感器網絡層由無線傳感器相互連接構成並實現自身信息的發布、傳感器數據的收集及數據的簡單處理；網關層由網關節點構成，各節點與無線傳感器網絡相連併集成至P2P網絡中；處理層是選擇具有超強任務處理能力的網關層端即超級端構成，處理層將任務需求分解為子任務並交與網關節點進行分發，同時接收和處理反饋數據並與以展現。這種網絡多層構架方式，實現有效的傳感數據復用，減少了進出傳感器網絡的消息量及傳感器網絡通信開銷，延長了網絡的生命周期。
【專利說明】—種基於P2P技術的無線傳感器網絡
【技術領域】
[0001]本申請屬於無線傳感器網絡通訊【技術領域】，具體來說是一種基於P2P技術的無線傳感器網絡，該網絡構架採用三層網絡拓撲結構，並且在通信中採用了 P2P的方式。
【背景技術】
[0002]物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，顧名思義，物聯網就是物-物相連的網際網路。這有兩層意思:其一，物聯網的核心和基礎仍然是網際網路，是在網際網路基礎上的延伸和擴展的網絡；其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品-物品-應用者之間進行信息交換和通信。隨著行動網路的普及，物聯網中的「網」已經擴展至更為方便的行動網路，而作為「物」產品終端範圍從電飯煲、熱水器、洗衣機、電冰箱、電視機、空調家用電器直至印表機、投影儀、複印機等辦公設備甚至生產中的各類儀表和控制器等也融入物聯網之中。物聯網的發展主要集中在三個方面，(I)傳感器技術；(2) RFID標籤；(3)嵌入式系統開發。實現物聯網的關鍵是多無線傳感器網絡協作，但已部署的傳感器網絡都是針對某一特定領域的特定應用需求的，標準和制式各異的傳感器網絡由不同的組織所管理，大大限制了這些網絡之間的協作處理和數據共享。因此，無線傳感器網絡與Internet等其他網絡的互聯以及不同無線傳感器網絡之間的異構互聯就具有了重要的研究意義和實用價值。
[0003]無線傳感器網絡是由一定數量的傳感器節點通過某種無線通信協議聯結而成的測控系統，採用P2P技術實現傳感器網絡的互聯和交互，解決了大數據量的通信瓶頸，傳感器網絡亦可自由加入、變更或退出，方便部署，網絡可擴展性好，同時屏蔽底層網絡差異及多種接入方式，為用戶提供多個訪問入口。然而，整個系統在傳感數據復用和接入靈活性方面存在著不足，如何更靈活的實現無線傳感器網絡的構建並實現相互之間的通訊對物聯網的發展方向有著重要的意義和作用。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是為了解決無線傳感器網絡系統在傳感數據復用和接入靈活性方面存在的不足，提出了一種基於P2P的多無線傳感器網絡系統。
[0005]實現上述目的本實用新型的技術方案為，一種基於P2P技術的無線傳感器網絡，該網絡包括通過P2P協議構架的傳感器網絡層、網關層和處理層；傳感器網絡層由無線傳感器相互連接構成並實現自身信息的發布、傳感器數據的收集及數據的簡單處理；網關層由網關節點構成，各節點與無線傳感器網絡相連併集成至P2P網絡中；處理層是選擇具有超強任務處理能力的網關層端即超級端構成，處理層將任務需求分解為子任務並交予網關節點進行分發，同時接收和處理反饋數據並予以展現。這種網絡多層分層協作的構架方式，實現有效的傳感數據復用，減少了進出傳感器網絡的消息量，縮減了傳感器網絡通信開銷，有效延長了整個網絡的生命周期。同時，在系統中引入了超級端技術，超級端將用戶需求進行處理，並向用戶提供整個系統的狀態信息。
[0006]上述網絡構架中，傳感器網絡層由多個子傳感器網絡構成，每個子傳感器網絡和網關層節點相互關聯。通過多個子傳感器連接構成的傳感器網絡各個子傳感器之間就可以進行簡單的數據通信和交流，從而減少了數據的網絡傳送量，將底層處理的信息直接放置在下層進行了處理，需要與上層交換的數據再通過網關節點進行連接、通訊。
[0007]上述網絡構建的網關層還包括接入其中的用戶終端及數據伺服器，能夠實現用戶和網絡信息的更好通訊。
[0008]為提高整個網絡傳輸的效率，P2P網絡可以通過光纖直接構架；為了同時實現網絡的更便捷覆蓋，也可以採用移動網際網路構建整個P2P網絡。
[0009]上述基於P2P技術的無線傳感器網絡構建方法步驟如下:(I)搭建傳感器網絡層、網關層和處理層三重網絡體系，傳感器網絡層由多個子傳感器網絡構成，網關層由網關節點構成，各節點與無線傳感器網絡相連併集成至P2P網絡中，處理層是選擇具有超強任務處理能力的網關層端即超級端構成；(2)子傳感器網絡的在網關層選擇相應的網關進行註冊，完成註冊後網關端檢查傳感器的描述信息是否已在系統中存在，若不存在，網關端發送描述請求到子傳感器網絡節點，子傳感器網絡節點收到請求後將自身描述信息發送給網關端；(3)子傳感器網絡節點的反饋信息被保存在處理層的P2P的超級端中，從而實現用戶加入網絡即可訪問正在運行的任務或傳感器網絡的信息，完成整個網絡的構建和通訊。上述方法中，子傳感器網絡的節點發現過程為:請求加入網絡的傳感器被激活以後，在覆蓋範圍內選擇相應的網關進行註冊並接入網絡。如果選擇網關端失敗或者建立的連結質量低於設定的連結質量閾值，節點自動開始一個新的註冊操作。註冊完成後通過網關端對系統中無線傳感器節點信息狀態的分析和處理，最終將這些信息保存到超級端。網關層P2P採用分布式散列表來路由信息，保證所有端之間關鍵值的均勻分布，如果有某個端正在進行傳感器關聯和任務運行，則其他端就沒有必要再存儲這些關聯和任務信息。通常在網絡中典型的信息項包括一系列已知的活躍節點、一系列服務和一系列正在運行的任務等，如果一個端加入或離開網絡，不是這個端執行一個任務或者建立與某個傳感器節點的連接，而只是改變內存中相應的關鍵值，網關端及時連接傳感器節點的嵌入式設備又是發布查詢任務的客戶端。傳感器信息向P2P系統提交一次後，描述信息就被存儲在P2P網絡冗餘上，這樣用戶不需要訪問傳感器節點就可以查詢這些信息，用戶還可以通過查詢正在運行的任務或者僅僅通過從相同的任務中訂閱信息的方式就能獲得自己感興趣的信息。
[0010]由於在該構建方法中採用的路由方式保證了所有端之間關鍵值的均勻分布，如果某個端正在進行傳感器子網絡的關聯和任務運行，則其他端就沒有必要存儲這些關聯和任務。當一個端加入或離開網絡時，改變的只是內存中相應的關鍵值。同時，根據P2P原則，一個超級端的故障也不會引起系統狀態信息的丟失，所有相關信息都被存儲在多個冗餘超級端上。在整個P2P網絡中，網關端即連接了無線傳感器網絡的節點，有作為客戶端發布查詢任務，若客戶端長期處於網絡的活躍位置中，可以將其升為超級端。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型基於P2P技術的無線傳感器網絡結構；
[0012]圖2是子傳感器網絡通過網關層的接入P2P網絡的過程。
【具體實施方式】
[0013]下面對本實用新型的技術方案進行具體描述，如圖1所示為本實用新型所述的基於P2P技術的無線傳感器網絡結構，該網絡包括通過P2P協議構架的傳感器網絡層、網關層和處理層；傳感器網絡層由無線傳感器相互連接構成並實現自身信息的發布、傳感器數據的收集及數據的簡單處理；網關層由網關節點構成，各節點與無線傳感器網絡相連併集成至P2P網絡中；處理層是選擇具有超強任務處理能力的網關層端即超級端構成，處理層將任務需求分解為子任務並交予網關節點進行分發，同時接收和處理反饋數據並予以展現。子傳感器網絡通過網關層的網關接入P2P網絡，網關與數據伺服器、用戶、客戶端實現P2P的數據交換。選擇部分網關端作為處理層，對整個網絡的任務進行管理和分配。各層功能為傳感器網絡層的主要功能是自身信息的發布、傳感器數據的收集和數據的簡單處理；網關層將無線傳感器網絡集成到P2P網絡中；處理層由很多具有超強任務處理能力的網關層端即超級端實現。任何得到系統認可的客戶端都可以在系統內發布查詢，超級端對這些查詢進行處理，找到相應的網關端，註冊傳感器節點並向相關節點發送子查詢，在需要的時候這些客戶端將繼續轉發這些查詢。
[0014]圖2是子傳感器網絡通過網關層的接入P2P網絡的過程，子傳感器網絡的節點在覆蓋域中選擇相應的網關進行註冊；註冊完成後網關端檢查傳感器的描述信息是否已在系統中存在，若不存在，網關端發送描述請求到傳感器節點；傳感器節點收到請求後將自己的描述信息發送給網關端；傳感器節點的反饋信息將被保存在P2P的超級端中，這樣用戶就可以加入網絡來訪問正在運行的任務或傳感器網絡的信息。解決了大數據量的通信瓶頸，傳感器網絡亦可自由加入、變更或退出，方便部署，網絡可擴展性好，同時屏蔽底層網絡差異及多種接入方式，為用戶提供多個訪問入口。
[0015]由於本方法採用的路由方式保證了所有端之間關鍵值的均勻分布，如果某個端正在進行傳感器關聯和任務運行，則其他端就沒有必要存儲這些關聯和任務。當一個端加入或離開網絡時，改變的只是內存中相應的關鍵值。同時，根據P2P原則，一個超級端的故障也不會引起系統狀態信息的丟失，所有相關信息都被存儲在多個冗餘超級端上。在整個P2P網絡中，網關端即連接了無線傳感器網絡的節點，又作為客戶端發布查詢任務，若客戶端長期處於網絡的活躍位置中，可以將其升為超級端。
[0016]上述技術方案僅體現了本實用新型技術方案的優選技術方案，本【技術領域】的技術人員對其中某些部分所可能做出的一些變動均體現了本申請的原理，屬於本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於P2P技術的無線傳感器網絡，其特徵在於，該網絡包括通過P2P協議構架的傳感器網絡層、網關層和處理層；傳感器網絡層由無線傳感器相互連接構成並實現自身信息的發布、傳感器數據的收集及數據的簡單處理；網關層由網關節點構成，各節點與無線傳感器網絡相連併集成至P2P網絡中；處理層是選擇具有超強任務處理能力的網關層端即超級端構成，處理層將任務需求分解為子任務並交予網關節點進行分發，同時接收和處理反饋數據並與以展現。
2.根據權利要求1所述的基於P2P技術的無線傳感器網絡，其特徵在於，傳感器網絡層由多個子傳感器網絡構成，每個子傳感器網絡和網關層節點關聯。
3.根據權利要求1所述的基於P2P技術的無線傳感器網絡，其特徵在於，網關層還接入有用戶終端及數據伺服器。
4.根據權利要求1所述的基於P2P技術的無線傳感器網絡，其特徵在於，P2P網絡是光纖網絡或移動物聯網絡。
【文檔編號】H04L29/08GK203951500SQ201420386752
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】邵宗翰 申請人:昆明聯誠科技股份有限公司