對無線傳感器網絡消息進行處理的方法和網關的製作方法
2023-09-21 05:06:20 1
專利名稱：對無線傳感器網絡消息進行處理的方法和網關的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信領域，尤其涉及對無線傳感器網絡消息進行處理的方法和網關。
背景技術：
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，簡稱WSN)技術作為計算、通信和傳感器三項技術相結合的產物，是一種全新的信息獲取和處理技術。WSN網絡和電信網技術結合使用，例如與第二代移動通訊技術(Second Generation，簡稱2G)、第三代移動通訊技術 (Third Generation，簡稱 3G)、數字用戶線路(Digital Subscribe Line，簡稱 DSL)技術、 光纖通信網絡(Fiber To The x，簡稱FTTx)、寬帶無線接入技術、衛星/微波網絡等技術結合使用，可以使無線傳感網作為現有網絡的延伸，擴展通信網絡的能力，使通信對象從人擴展到物理世界，具有良好的發展前景。WSN網絡與現有的電信網絡結合後，可以使WSN網絡感知的數據有效的傳遞到數據中心，通過對數據的整理和分析，可以極大程度的改變用戶獲取自然世界的數據的方式，同時也能夠對WSN節點進行集中的管理，解決目前分散在各處的WSN節點難以管理的問題。無線傳感網和電信網的結合一般採用無線傳感網絡通過網關連接至電信網平臺的方式。電信網平臺包括管理平臺和業務平臺等功能實體。管理平臺負責實施設備管理功能；業務平臺負責整合各個服務提供商提供的業務，並將其提供給終端用戶，同時對用戶使用業務的情況進行管理，負責完成整個業務流程。WSN網關作為連接無線傳感器網絡與電信網的設備，主要完成無線傳感器網絡配置與組網、協議轉換、地址映射和數據轉發等功能。WSN節點通過網關設備連接至電信網平臺。WSN節點設備為構成無線傳感器網絡的傳感器節點，通過一跳或多跳與網關連接。終端設備負責採集並上傳數據，以及接收並執行命令。組成WSN網絡的設備少則幾個多則幾百個，設備間可根據需要以星形、樹形或MESH方式組網，其中某些設備或具有較強的組網和數據轉發能力。WSN節點為延伸網的最末端設備。一般情況下，WSN節點的能量、處理能力、存儲能力和通信能力十分有限，所以，無線傳感器網絡的很重要的設計目標就是能源的高效利用。用戶通過業務平臺使用WSN業務時，如果用戶在較短的時間間隔內向同一 WSN節點的請求/命令存在內容或邏輯上的重複，WSN節點就可能在處理這些命令時消耗大量的電池能量，也會造成網絡帶寬的巨大浪費。另外，WSN節點大規模密集部署的特點導致部分感知數據是重複的，同時，用戶數目眾多且彼此獨立，向WSN節點發送的命令存在較大的冗餘，包括，目標節點的重複、命令種類的重複或重疊，例如，用戶甲向某WSN節點請求查詢溫度、溼度數據，而用戶乙向該WSN節點請求查詢溫度和火災指數數據。另外，用戶在使用與 WSN節點有關的業務時，並不知道WSN節點所處的狀態，實際上，為了節省通信能耗，WSN節點會有一段時間處於休眠狀態，在這種情況下，當用戶發起針對該節點的請求/命令後，節點不會對命令做出響應，而網關和中繼節點卻會因為此次命令而消耗無謂的能量。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供對無線傳感器網絡消息進行處理的方法和網關， 提高此網關以及所維護的無線傳感器網絡節點的網絡性能，同時降低網絡損耗。為了解決上述技術問題，本發明提供了對無線傳感器網絡消息進行處理的方法， 包括無線傳感器網絡網關收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，根據預設策略對所述消息進行預處理後向所述無線傳感器網絡節點進行轉發，或者根據預設策略無需與所述無線傳感器網絡節點交互直接處理此消息。進一步地，上述方法還可以具有以下特點
所述無線傳感器網絡網關在第一預設時間間隔內非首次收到針對同一無線傳感器網絡節點的同一請求內容的消息後，根據已緩存的針對此消息的應答數據對發送此消息的功能實體進行回應。進一步地，上述方法還可以具有以下特點
所述無線傳感器網絡網關在第二預設時間間隔內收到多個功能實體針對同一無線傳感器網絡節點的消息後，將各消息的內容合併後統一發送至所述無線傳感器網絡節點。進一步地，上述方法還可以具有以下特點
所述無線傳感器網絡網關收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，判斷此消息無效時，直接丟棄此消息。進一步地，上述方法還可以具有以下特點
所述無線傳感器網絡網關收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，判斷所述無線傳感器網絡節點處於休眠狀態時，緩存此消息，待所述無線傳感器網絡節點恢復工作狀態時，向所述無線傳感器網絡節點轉發此消息。為了解決上述技術問題，本發明還提供了對無線傳感器網絡消息進行處理的網關；無線傳感器網絡網關包括消息預處理模塊；所述消息預處理模塊，用於收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，根據預設策略對所述消息進行預處理後向所述無線傳感器網絡節點進行轉發，或者根據預設策略無需與所述無線傳感器網絡節點交互直接處理此消息。進一步地，上述網關還可以具有以下特點
所述消息預處理模塊包括判別單元和處理單元；所述判別單元，用於判斷是否在第一預設時間間隔內非首次收到針對同一無線傳感器網絡節點的同一請求內容的消息，並在判斷滿足上述情況時，向處理單元發送通知消息；所述處理單元，用於在收到所述通知消息後，根據已緩存的針對此消息的應答數據對發送此消息的功能實體進行回應。進一步地，上述網關還可以具有以下特點
所述消息預處理模塊包括判別單元和處理單元；所述判別單元，用於判別是否在第二預設時間間隔內收到多個功能實體針對同一無線傳感器網絡節點的消息，並在判斷滿足上述情況時，向處理單元發送通知消息；所述處理單元，用於在收到所述通知消息後，將各消息的內容合併後統一發送至所述無線傳感器網絡節點。進一步地，上述網關還可以具有以下特點
所述消息預處理模塊包括判別單元和處理單元；所述判別單元，用於收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，判斷此消息是否無效，判斷無效時，向處理單元發送通知消息；所述處理單元，用於在收到所述通知消息後，直接丟棄此消息。進一步地，上述網關還可以具有以下特點；
所述消息預處理模塊包括判別單元和處理單元；所述判別單元，用於收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，判斷所述無線傳感器網絡節點是否處於休眠狀態，判斷處於休眠狀態時通知處理單元緩存此消息，判斷從休眠狀態恢復為工作狀態時，通知處理單元向所述無線傳感器網絡節點轉發此消息；所述處理單元，用於根據所述判別單元的指示緩存此消息或向所述無線傳感器網絡節點轉發此消息。本發明通過WSN網關對用戶向WSN節點發送的消息進行預處理，提高此網關以及所維護的無線傳感器網絡節點的網絡性能，同時降低網絡損耗。
圖1是實施例中對無線傳感器網絡消息進行處理的方法流程圖。
具體實施例方式本發明中考慮到WSN網關為用戶向WSN節點發送的消息的重要轉換點，通過WSN 網關對用戶向WSN節點發送的消息進行預處理，從而提高此網關以及所維護的無線傳感器網絡節點的網絡性能。本發明中，對無線傳感器網絡消息進行處理的網關為無線傳感器網絡網關，此網關中包括消息預處理模塊。消息預處理模塊用於收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，根據預設策略對所述消息進行預處理後向所述無線傳感器網絡節點進行轉發，或者根據預設策略無需與所述無線傳感器網絡節點交互直接處理此消息。所述消息預處理模塊包括判別單元和處理單元。在實施例一中，判別單元用於判斷是否在第一預設時間間隔內非首次收到針對同一無線傳感器網絡節點的同一請求內容的消息，並在判斷滿足上述情況時，向處理單元發送通知消息；處理單元用於在收到所述通知消息後，根據已緩存的針對此消息的應答數據對發送此消息的功能實體進行回應。在實施例二中，判別單元用於判別是否在第二預設時間間隔內收到多個功能實體針對同一無線傳感器網絡節點的消息，並在判斷滿足上述情況時，向處理單元發送通知消息；處理單元用於在收到所述通知消息後，將各消息的內容合併後統一發送至所述無線傳感器網絡節點。在實施例三中，判別單元用於收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，判斷此消息是否無效，判斷無效時，向處理單元發送通知消息；處理單元用於在收到所述通知消息後，直接丟棄此消息。在實施例四中，判別單元用於收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，判斷所述無線傳感器網絡節點是否處於休眠狀態，判斷處於休眠狀態時通知處理單元緩存此消息， 判斷從休眠狀態恢復為工作狀態時，通知處理單元向所述無線傳感器網絡節點轉發此消息；處理單元用於根據所述判別單元的指示緩存此消息或向所述無線傳感器網絡節點轉發此消息。
如圖1所示，對無線傳感器網絡消息進行處理的方法，包括無線傳感器網絡網關收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，根據預設策略對所述消息進行預處理後向所述無線傳感器網絡節點進行轉發，或者根據預設策略無需與所述無線傳感器網絡節點交互直接處理此消息。發往無線傳感器網絡節點的消息不僅限於來自於用戶終端這一功能實體，還可以來自於電信網與無線傳感網結合的網絡中的其他功能實體。發往無線傳感器網絡節點的消息為請求消息或命令消息，此消息至少包括用戶的標識、請求獲得的數據類型、目標WSN節點的標識和/或目的地址。無線傳感器網絡網關對上述消息的應答消息中至少包括應答數據、數據來源節點的標識或地址。在非正常情況，例如，目標節點處於休眠或無效狀態時，將匯報節點的狀態作為應答內容。實施例一
在第一種應用場景下，WSN網關在第一預設時間間隔內非首次收到針對同一無線傳感器網絡節點的同一請求內容的消息後，根據已緩存的針對此消息的應答數據對發送此消息的功能實體進行回應。此方法中，WSN網關在第一預設時間間隔內首次收到針對某一 WSN節點的消息後， 轉發至此WSN節點，收到此WSN節點回復的應答消息後，將應答消息中的應答內容進行緩存。在此第一預設時間間隔再收到針對此同一 WSN節點的同一請求內容的消息後，則無需與WSN節點交互，直接應答發送此消息的用戶，減少了 WSN節點的處理任務，節省WSN耗電量，同時減少網絡信息交互量。WSN網關直接應答發送此消息的用戶時，用符合相關通信標準的正常的命令應答格式對應答數據進行封裝，數據來源節點的標識或地址設為用戶發送的消息中的目標WSN 節點的標識或地址。第一預設時間間隔由網關或電信網平臺根據業務的具體情況預先設定或預先設定後動態調整。例如，通過使用經驗值或統計值設置第一預設時間間隔。再例如，初步將第一預設時間間隔設置為用戶發出請求的時刻與WSN節點採集到所需數據的時刻之間的最大時間間隔，後續運行過程中，網關或電信網平臺可以根據相關參數的變化動態調整此第一預設時間間隔，此相關參數可以是應用的地點、實時性要求以及用戶設置的數據優先級程度等。實施例二
在第二種應用場景下，WSN網關在第二預設時間間隔內收到多個功能實體針對同一無線傳感器網絡節點的消息後，將各消息的內容合併後統一發送至所述無線傳感器網絡節點。此方法中，WSN收到用戶針對WSN節點的消息後，並不立刻轉發至此WSN節點，在第二預設時間間隔內將目標節點均為此WSN節點的消息緩存，在第二預設時間間隔的定時器到時後，將各消息的內容合併後統一發送，待收到WSN節點的應答後，將應答內容拆分後對應反饋至發送上述消息的各用戶。第二預設時間間隔由網關或電信網平臺根據業務的具體情況預先設定或預先設定後動態調整。一般情況下，第二預設時間間隔小於第一預設時間間隔。
實施例三
在第三種應用場景下，WSN網關收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，判斷此消息無效時，直接丟棄此消息。消息無效的情況包括消息的格式不符合WSN網絡通信標準，或者消息是無意義的消息，或者消息中指示的目標WSN節點已失效。實施例四
在第四種應用場景下，WSN網關收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，判斷所述無線傳感器網絡節點處於休眠狀態時，緩存此消息，待所述無線傳感器網絡節點恢復工作狀態時，向所述無線傳感器網絡節點轉發此消息。多WSN節點聯合監測的情況，即，同一目標或區域有若干節點進行共同監測，回傳的數據採取取平均值等方式提高監測精度，某一個節點的休眠並不影響對目標的監測，只要聯合監測的WSN節點中有處於工作狀態的節點，WSN網關便可繼續向處於工作狀態的節點轉發消息。上述各實施例中的策略可單獨使用，也可以結合使用。例如實施一中策略與實施例三中策略結合使用，WSN網關在第一預設時間間隔內非首次收到針對同一無線傳感器網絡節點的同一請求內容的消息後，增加判斷此消息是否無效的操作，判斷此消息無效時，則直接丟棄此消息，判斷此消息有效時，根據已緩存的針對此消息的應答數據對發送此消息的功能實體進行回應。再例如，實施二中策略與實施例三中策略結合使用，WSN網關在第二預設時間間隔內收到多個功能實體針對同一無線傳感器網絡節點的消息後，增加判斷各消息是否無效的操作，判斷請求無效時，則直接丟棄無效的請求，判斷此消息有效時，將有效的各消息的內容合併後統一發送至WSN節點。再例如，實施一或實施例二中策略與實施例四的策略結合使用，實施例四的策略不影響實施一或實施例二中預設時間間隔的定時器的使用。下面結合具體實施例詳細說明本發明。具體實施例一
本具體實施例適用於實施例一的應用場景，具體對無線傳感器網絡消息進行處理的方法包括
步驟101，WSN網關設置預設時間間隔定時器一，啟動此定時器一。步驟102，WSN網關收到用戶發往某一 WSN節點的請求/命令消息後，判斷此消息是在定時器一的定時時間內針對此WSN節點的第一個消息時，將此請求/命令消息轉發給此WSN節點，根據此WSN節點的應答數據反饋給用戶，並將此次應答數據緩存在本地。步驟103，WSN網關在定時器一的定時時間內非首次收到上述用戶或其它發往上述WSN節點的與上述請求/命令消息中請求內容相同的請求/命令消息後，根據已緩存的應答數據直接回應此用戶。此請求內容是指一項或多項業務數據的請求，例如，要求獲得溫度的請求、要求獲得溼度的請求。WSN網關用符合相關通信標準的正常的命令應答格式對應答數據進行封裝，數據來源節點的標識或地址設為用戶發送的消息中的目標WSN節點的標識或地址。WSN網關代替WSN節點為的應答過程對用戶和WSN節點來說均是透明的。步驟104，定時器一的定時時間到期後，重新啟動此定時器一，轉到步驟102。具體實施例二
本具體實施例適用於實施例三的應用場景，具體對無線傳感器網絡消息進行處理的方法包括
步驟201，WSN網關收到用戶發往某一 WSN節點的請求/命令消息後，緩存此消息並啟動此定時器二。步驟202，WSN網關在定時器二的有效時間內收到的上述用戶或其它用戶發往上述WSN節點的消息後，緩存收到的消息；
步驟203，定時器二的定時時間到期後，WSN網關將緩存的發往上述WSN節點的各請求 /命令消息的內容進行合併後統一發送至上述WSN節點。步驟204，WSN網關收到上述WSN節點的響應後，將應答內容拆分後對應反饋至發送上述消息的各用戶。具體實施例三
本具體實施例適用於實施例三的應用場景，具體對無線傳感器網絡消息進行處理的方法包括
步驟301，WSN網關收到用戶對WSN節點的請求/命令；
步驟302，WSN網關判別此請求/命令的格式是否符合WSN網絡通信標準格式或者消息是無意義的消息，如果是，執行步驟303，否則執行步驟304 ； 步驟303，WSN網關按照正常流程轉發請求/命令； 步驟304，直接丟棄此消息。具體實施例四
本具體實施例適用於實施例四的應用場景，WSN網關可以獲知WSN節點的工作狀態，例如，WSN節點通常採取周期性工作方式，每個周期結束時會向中繼節點匯報當前的狀態，網關可利用這些狀態信息或者從節點工作期間發生的數據中或者從它在節點工作期間向節點發送的管理命令(例如，命令節點休眠)等信息中獲取節點的工作狀態。具體對無線傳感器網絡消息進行處理的方法包括
步驟401，WSN網關收到用戶對WSN節點的請求/命令消息；
步驟402，WSN網關判斷目標WSN節點是否處於休眠狀態，如果是，執行步驟403，否則， 執行步驟404 ；
步驟403，WSN網關不向WSN節點轉發請求/命令消息，緩存此消息並向用戶報告該節點正處於休眠，等待WSN節點離開休眠狀態處於工作狀態時，WSN網關向該節點轉發緩存在本地的請求/命令，並把結果上報給用戶。步驟404，WSN網關按照正常流程轉發請求/命令。多WSN節點聯合監測的情況，即，同一目標或區域有若干節點進行共同監測，回傳的數據採取取平均值等方式提高監測精度，某一個節點的休眠並不影響對目標的監測，只要聯合監測的WSN節點中有處於工作狀態的節點，WSN網關便可繼續向處於工作狀態的節點轉發消息。這種情況下步驟403中可替換為WSN網關只向處於工作狀態的WSN節點發送來自用戶的請求/命令消息。
需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相
互任意組合。當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。本領域普通技術人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟可通過程序來指令相關硬體完成，所述程序可以存儲於計算機可讀存儲介質中，如只讀存儲器、磁碟或光碟等。可選地，上述實施例的全部或部分步驟也可以使用一個或多個集成電路來實現。相應地，上述實施例中的各模塊/單元可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能模塊的形式實現。本發明不限制於任何特定形式的硬體和軟體的結合。
權利要求
1.對無線傳感器網絡消息進行處理的方法，其特徵在於，無線傳感器網絡網關收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，根據預設策略對所述消息進行預處理後向所述無線傳感器網絡節點進行轉發，或者根據預設策略無需與所述無線傳感器網絡節點交互直接處理此消息。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述無線傳感器網絡網關在第一預設時間間隔內非首次收到針對同一無線傳感器網絡節點的同一請求內容的消息後，根據已緩存的針對此消息的應答數據對發送此消息的功能實體進行回應。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述無線傳感器網絡網關在第二預設時間間隔內收到多個功能實體針對同一無線傳感器網絡節點的消息後，將各消息的內容合併後統一發送至所述無線傳感器網絡節點。
4.如權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，所述無線傳感器網絡網關收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，判斷此消息無效時，直接丟棄此消息。
5.如權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，所述無線傳感器網絡網關收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，判斷所述無線傳感器網絡節點處於休眠狀態時，緩存此消息，待所述無線傳感器網絡節點恢復工作狀態時，向所述無線傳感器網絡節點轉發此消息。
6.對無線傳感器網絡消息進行處理的網關，其特徵在於，無線傳感器網絡網關包括消息預處理模塊；所述消息預處理模塊，用於收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，根據預設策略對所述消息進行預處理後向所述無線傳感器網絡節點進行轉發，或者根據預設策略無需與所述無線傳感器網絡節點交互直接處理此消息。
7.如權利要求6所述的網關，其特徵在於，所述消息預處理模塊包括判別單元和處理單元；所述判別單元，用於判斷是否在第一預設時間間隔內非首次收到針對同一無線傳感器網絡節點的同一請求內容的消息，並在判斷滿足上述情況時，向處理單元發送通知消息；所述處理單元，用於在收到所述通知消息後，根據已緩存的針對此消息的應答數據對發送此消息的功能實體進行回應。
8.如權利要求6所述的網關，其特徵在於，所述消息預處理模塊包括判別單元和處理單元；所述判別單元，用於判別是否在第二預設時間間隔內收到多個功能實體針對同一無線傳感器網絡節點的消息，並在判斷滿足上述情況時，向處理單元發送通知消息；所述處理單元，用於在收到所述通知消息後，將各消息的內容合併後統一發送至所述無線傳感器網絡節點。
9.如權利要求6、7或8所述的網關，其特徵在於，所述消息預處理模塊包括判別單元和處理單元；所述判別單元，用於收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，判斷此消息是否無效，判斷無效時，向處理單元發送通知消息；所述處理單元，用於在收到所述通知消息後，直接丟棄此消息。
10.如權利要求6、7或8所述的網關，其特徵在於， 所述消息預處理模塊包括判別單元和處理單元；所述判別單元，用於收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，判斷所述無線傳感器網絡節點是否處於休眠狀態，判斷處於休眠狀態時通知處理單元緩存此消息，判斷從休眠狀態恢復為工作狀態時，通知處理單元向所述無線傳感器網絡節點轉發此消息；所述處理單元，用於根據所述判別單元的指示緩存此消息或向所述無線傳感器網絡節點轉發此消息。
全文摘要
本發明公開了對無線傳感器網絡消息進行處理的方法和網關，此方法包括無線傳感器網絡網關收到發往無線傳感器網絡節點的消息後，根據預設策略對所述消息進行預處理後向所述無線傳感器網絡節點進行轉發，或者根據預設策略無需與所述無線傳感器網絡節點交互直接處理此消息。本發明通過WSN網關對用戶向WSN節點發送的消息進行預處理，提高此網關以及所維護的無線傳感器網絡節點的網絡性能，同時降低網絡損耗。
文檔編號H04W52/28GK102573021SQ20101061860
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者賈倩 申請人:中興通訊股份有限公司