CN102196465A - 一种无线传感器网络的管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线传感器网络的管理方法，包括：信息存储单元获取无线传感器网络(WSN)网关中的WSN配置信息并存储；更换WSN网关时，更换后的WSN网关从所述信息存储单元获取WSN配置信息；更换后的WSN网关根据所述获取的WSN配置信息在该WSN进行工作。本发明还相应地公开了一种无线传感器网络的管理系统。由于本发明能够在WSN网关发生故障或者进行设备升级时，尽快恢复WSN业务，所以，本发明能够提高WSN业务的稳定性及可靠性。

Description

一种无线传感器网络的管理方法及系统

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，尤其涉及一种无线传感器网络的管理方法及系统。

背景技术

无线传感器网络作为计算、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，近年来微型制造技术、通讯技术及电池技术的不断改进，促使微小的传感器终端可具有感应、进行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改变，并且可以处理收集到的数据，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；

处理部件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的通信；

软件则为传感器节点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。

实际应用中，上述传感器终端可以借助于终端内置的形式多样的传感部件测量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、速度和方向等众多我们感兴趣的物质现象。

传感器终端一般通过自组织或者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使用，一般称作无线传感器网络(WirelessSensor Network，WSN)，目前使用比较广泛的无线低功率通信技术包括：IEEE802.15.4和Zigbee技术。

IEEE 802.15.4是由IEEE开发的低速无线个域网(Wireless Personal AreaNetwork，WPAN)标准，其规定了物理层和介质访问控制层(Media AccessControl，MAC)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、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 smart energy public applications profile和Zigbee home automation public applications profile分别针对商业环境应用和家庭应用。

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。

WSN和电信网，如2G移动通信、3G移动通信、xDSL、FTTx、宽带无线接入、卫星/微波等结合，可以使WSN作为现有网络的延伸，扩展了通信网络的能力，使通信对象从人扩展到物理世界，具有良好的发展前景。WSN与现有的电信网络结合后，可以使WSN感知的数据有效的传递到数据中心，通过对数据的整理和分析，可以极大程度的改变人类获取自然世界的数据的方式，同时也能够对WSN进行集中的管理，解决目前分散在各处的WSN难以管理的问题。

WSN与电信网络结合，是指将WSN与电信网络相连接，利用电信网络对WSN及其提供的业务进行监控、管理及完成业务的承载与合作实施，并通过电信网络扩展WSN所提供的业务。WSN和电信网的结合一般是WSN通过网关设备连接至电信网平台。

WSN终端为构成WSN的传感器节点，负责采集并上传数据，以及接收并执行命令，WSN终端一般通过一跳或多跳与网关连接，组成WSN的设备少则几个多则几百个，设备间可根据需要以星形、树形或网状(mesh)等方式组网，其中某些设备可能具有较强的组网和数据转发能力。在WSN中，网关负责将无线传感终端上报的数据发送至电信网络中的有关网络单元实体，电信网络中的有关网络单元实体通过网关将有关指令发送给WSN终端。而且，在WSN采用常用的IEEE 802.15.4和Zigbee技术时，一般由网关负责创建WSN，负责WSN终端加入和离开传感器网络时的管理，网关中保存有WSN终端的配置信息和传感器网络的业务配置信息等重要数据。

可以看出，网关作为WSN和电信网结合时的一个重要的设备，决定着WSN能否正常工作，但是，网关存在发生故障或者网关需要升级的情况，目前，在网关发生故障时，WSN终端不能将数据通过网关上报给网络侧的有关业务单元实体，而且，WSN中的终端配置信息和网络参数也可能因为网关故障而丢失，使WSN本身也不能正常工作；另外，在将WSN中的网关进行设备更新时，由于更换后的网关不具备之前传感器网络的配置信息，从而需要更换后的网关重新组建WSN，重新加入WSN终端来创建WSN，在重新创建WSN成功之前，WSN业务无法正常进行，从而会给WSN业务的可靠性带来不利的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线传感器网络的管理方法及系统，能在网关发生故障或网关升级的情况下，尽快恢复WSN业务，从而提高WSN的稳定性及可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种无线传感器网络的管理方法，包括：

信息存储单元获取无线传感器网络WSN网关中的WSN配置信息并存储；

更换WSN网关时，更换后的WSN网关从所述信息存储单元获取WSN配置信息；

更换后的WSN网关根据所述获取的WSN配置信息在该WSN进行工作。

所述信息存储单元获取WSN网关中的WSN配置信息为：WSN配置信息发生变动，则WSN网关主动将变动后的WSN配置信息发送给信息存储单元。

所述信息存储单元获取WSN网关中的WSN配置信息为：

信息存储单元向WSN网关发送请求指令；

WSN网关根据所述请求指令将WSN配置信息发送给信息存储单元。

所述信息存储单元位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：管理平台通过WSN业务客户端将所述信息存储单元中存储的配置信息导入更换后的WSN网关。

所述信息存储单元位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：更换后的WSN和管理平台建立通信连接后，管理平台通过所述通信连接将信息存储单元中存储的WSN配置信息发送给更换后的WSN网关。

所述信息存储单元位于除管理平台之外的其他网络单元实体上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：所述信息存储单元通过管理平台将存储的WSN配置信息发送给更换后的WSN网关。

该方法还包括：

信息存储单元获取WSN网关中除WSN配置信息之外的其他需要备份的信息；

更换WSN网关时，信息存储单元将所述保存的需要备份的信息发送至更换后的WSN网关。

业务平台存储业务配置信息，所述更换WSN网关时，还包括步骤：

业务平台将所述存储的业务配置信息发送给更换后的WSN网关；

更换后的WSN网关根据所述业务配置信息执行相关业务。

一种无线传感器网络的管理系统，包括：信息存储单元、更换前的WSN网关、更换后的WSN网关；其中，

所述信息存储单元，用于从更换前的WSN网关获取WSN配置信息并存储；

所述更换前的WSN网关，用于为信息存储单元提供WSN配置信息；

所述更换后的WSN网关，用于在更换WSN网关时，从信息存储单元获取WSN配置信息，并根据所述获取的WSN配置信息在该WSN进行工作。

所述信息存储单元从更换前的WSN网关获取WSN配置信息为：WSN配置信息发生变动，则更换前的WSN网关主动将变动后的WSN配置信息发送给信息存储单元。

所述信息存储单元从更换前的WSN网关获取WSN配置信息为：

信息存储单元向更换前的WSN网关发送请求指令；

更换前的WSN网关根据所述请求指令将WSN配置信息发送给信息存储单元。

该系统还包括WSN业务客户端，所述信息存储单元位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：管理平台通过WSN业务客户端将所述信息存储单元中存储的配置信息导入更换后的WSN网关。

所述信息存储单元位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：更换后的WSN和管理平台建立通信连接后，管理平台通过所述通信连接将信息存储单元中存储的WSN配置信息发送给更换后的WSN网关。

该系统还包括管理平台，所述信息存储单元不位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：信息存储单元通过管理平台将存储的WSN配置信息发送给更换后的WSN网关。

所述信息存储单元，还用于获取更换前的WSN网关中除WSN配置信息之外的其他需要备份的信息；以及在更换WSN网关时，将所述保存的需要备份的信息发送至更换后的WSN网关。

该系统还包括业务平台，

所述业务平台，用于在更换WSN网关时，将存储的业务配置信息发送给更换后的WSN网关；

所述更换后的WSN网关，还用于根据来自业务平台的业务配置信息执行相关业务。

本发明无线传感器网络的管理方法及系统，由管理平台等网络单元实体保存WSN配置信息，在WSN网关发生故障或者进行设备升级时，可以将管理平台等网络单元实体保存的WSN配置信息导入到更换后的WSN网关，由更换后的WSN网关代替原来的WSN网关进行工作。由于本发明能够在WSN网关发生故障或者进行设备升级时，尽快恢复WSN业务，所以，本发明能够提高WSN业务的稳定性及可靠性。

附图说明

图1为与本发明相关的无线传感器网络与电信网络结合时的网络结构示意图；

图2为本发明无线传感器网络的管理方法流程示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：由管理平台等网络单元实体保存WSN配置信息，在WSN网关发生故障或者进行设备升级时，可以将管理平台等网络单元实体保存的WSN配置信息导入到更换后的WSN网关，由更换后的WSN网关代替原来的WSN网关进行工作。

图1为与本发明相关的无线传感器网络与电信网络结合时的网络结构示意图，如图1所示，WSN由WSN终端和WSN网关组成，WSN通过WSN网关连接到电信网络，从而和电信网络中的管理平台、业务平台等建立通信，具体的：

WSN网关，负责连接WSN和电信网络，主要完成协议转换、地址映射和数据转发等功能，也可以集成安全和计费等功能。网关可以支持的功能包括：支持传感器网络内部数据协同和汇聚；支持以移动通信、有线接入、宽带无线接入、卫星/微波等远距离通信接入方式的一种或多种，将汇聚的数据传输到通信对端；支持业务平台和远程管理服务器对网关的设备认证和用户认证；支持业务平台和远程管理服务器对网关的参数和软件配置；支持用户认证和业务安全、设备管理安全机制。

业务平台，是电信网络中运行和管理与WSN相结合的业务的功能实体，负责整合各个服务提供商提供的业务，并将其提供给终端用户，同时对用户使用业务的情况进行管理。业务平台会根据不同业务的需要，协同电信网络中其他功能实体完成整个业务流程，例如AAA服务器(Authentication Authorizationand Accounting)，业务平台还可以与远程服务器连接，直接对业务进行更新。

管理平台，是对WSN实施管理功能的实体，一般为远程管理服务器，远程管理服务器通过电信网络对WSN实施基本的管理功能。

WSN业务客户端，可以同管理平台和业务平台连接，可以执行WSN管理的有关业务数据的查询和录入等功能，配合管理平台完成WSN的管理；传感器网络业务客户端可以通过连接线等方式与WSN终端和网关建立通信连接，并配合管理平台和业务平台将WSN的有关参数和WSN业务的有关参数写入到WSN终端和网关。

一般情况下，通过Zigbee技术组建WSN时，由WSN网关作为Zigbee网络中的Zigbee协调点，通过Zigbee技术对WSN进行管理时，由WSN网关作为信任中心进行网络的安全管理，此时，WSN网关中存储有WSN配置信息。

图2为本发明无线传感器网络的管理方法流程示意图，如图2所示，本发明无线传感器网络的管理方法包括以下步骤：

步骤201：信息存储单元获取WSN网关中的WSN配置信息并存储。

这里，信息存储单元获取WSN网关中的WSN配置信息的方式可以有多种，例如，可以由WSN网关在WSN配置信息发生变动时，主动将变动后的WSN配置信息发送给信息存储单元；也可以由信息存储单元向WSN网关发送请求指令；WSN网关根据所述请求指令将WSN配置信息发送给信息存储单元，信息存储单元向WSN网关发送请求指令的情况下，请求指令可以按照一定周期发送。

本发明中，信息存储单元可以位于电信网络中的管理平台上，也可以位于电信网络中除管理平台之外的其他网络单元实体上，如业务平台等。

步骤202：更换WSN网关时，更换后的WSN网关从所述信息存储单元获取WSN配置信息。

这里，更换网关原因一般为网关故障、网关升级等，更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息的方式也可以有多种，例如，信息存储单元位于管理平台上时，可以由管理平台通过WSN业务客户端将信息存储单元中存储的配置信息导入更换后的WSN网关；信息存储单元位于管理平台上时，也可以在更换后的WSN和管理平台建立通信连接后，由管理平台通过所述通信连接将信息存储单元中存储的WSN配置信息发送给更换后的WSN网关；信息存储单元位于除管理平台之外的其他网络单元实体上时，信息存储单元可以通过管理平台将存储的WSN配置信息发送给更换后的WSN网关。

步骤203：更换后的WSN网关根据所述获取的WSN配置信息在该WSN进行工作。

需要说明的是，本发明中的信息存储单元并不限于对WSN配置信息进行备份，其还可以对数据上报策略等其他需要备份的信息进行备份，具体备份方式与上述WSN配置信息的备份类似。

另外，在更换WSN网关时，业务平台还可以将自身存储的业务配置信息发送给更换后的WSN网关，由更换后的WSN网关根据所述业务配置信息执行相关业务。

本发明还提出一种无线传感器网络的管理系统，包括：信息存储单元、更换前的WSN网关、更换后的WSN网关；其中，

信息存储单元，用于从更换前的WSN网关获取WSN配置信息并存储；

更换前的WSN网关，用于为信息存储单元提供WSN配置信息；

更换后的WSN网关，用于在更换WSN网关时，从信息存储单元获取WSN配置信息，并根据所述获取的WSN配置信息在该WSN进行工作。

信息存储单元从更换前的WSN网关获取WSN配置信息为：WSN配置信息发生变动，则更换前的WSN网关主动将变动后的WSN配置信息发送给信息存储单元。

信息存储单元从更换前的WSN网关获取WSN配置信息为：

信息存储单元向更换前的WSN网关发送请求指令；

更换前的WSN网关根据所述请求指令将WSN配置信息发送给信息存储单元。

该系统还包括WSN业务客户端，所述信息存储单元位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：管理平台通过WSN业务客户端将所述信息存储单元中存储的配置信息导入更换后的WSN网关。

信息存储单元位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：更换后的WSN和管理平台建立通信连接后，管理平台通过所述通信连接将信息存储单元中存储的WSN配置信息发送给更换后的WSN网关。

该系统还包括管理平台，所述信息存储单元不位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：信息存储单元通过管理平台将存储的WSN配置信息发送给更换后的WSN网关。

信息存储单元，还用于获取更换前的WSN网关中除WSN配置信息之外的其他需要备份的信息；以及在更换WSN网关时，将所述保存的需要备份的信息发送至更换后的WSN网关。

该系统还包括业务平台，用于在更换WSN网关时，将存储的业务配置信息发送给更换后的WSN网关；

更换后的WSN网关，还用于根据来自业务平台的业务配置信息执行相关业务。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种无线传感器网络的管理方法，其特征在于，该方法包括：

信息存储单元获取无线传感器网络WSN网关中的WSN配置信息并存储；

更换WSN网关时，更换后的WSN网关从所述信息存储单元获取WSN配置信息；

更换后的WSN网关根据所述获取的WSN配置信息在该WSN进行工作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信息存储单元获取WSN网关中的WSN配置信息为：WSN配置信息发生变动，则WSN网关主动将变动后的WSN配置信息发送给信息存储单元。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信息存储单元获取WSN网关中的WSN配置信息为：

信息存储单元向WSN网关发送请求指令；

WSN网关根据所述请求指令将WSN配置信息发送给信息存储单元。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述信息存储单元位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：管理平台通过WSN业务客户端将所述信息存储单元中存储的配置信息导入更换后的WSN网关。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述信息存储单元位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：更换后的WSN和管理平台建立通信连接后，管理平台通过所述通信连接将信息存储单元中存储的WSN配置信息发送给更换后的WSN网关。

6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述信息存储单元位于除管理平台之外的其他网络单元实体上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：所述信息存储单元通过管理平台将存储的WSN配置信息发送给更换后的WSN网关。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

信息存储单元获取WSN网关中除WSN配置信息之外的其他需要备份的信息；

更换WSN网关时，信息存储单元将所述保存的需要备份的信息发送至更换后的WSN网关。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，业务平台存储业务配置信息，所述更换WSN网关时，还包括步骤：

业务平台将所述存储的业务配置信息发送给更换后的WSN网关；

更换后的WSN网关根据所述业务配置信息执行相关业务。

9.一种无线传感器网络的管理系统，其特征在于，该系统包括：信息存储单元、更换前的WSN网关、更换后的WSN网关；其中，

所述信息存储单元，用于从更换前的WSN网关获取WSN配置信息并存储；

所述更换前的WSN网关，用于为信息存储单元提供WSN配置信息；

所述更换后的WSN网关，用于在更换WSN网关时，从信息存储单元获取WSN配置信息，并根据所述获取的WSN配置信息在该WSN进行工作。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述信息存储单元从更换前的WSN网关获取WSN配置信息为：WSN配置信息发生变动，则更换前的WSN网关主动将变动后的WSN配置信息发送给信息存储单元。

11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述信息存储单元从更换前的WSN网关获取WSN配置信息为：

信息存储单元向更换前的WSN网关发送请求指令；

更换前的WSN网关根据所述请求指令将WSN配置信息发送给信息存储单元。

12.根据权利要求9至11任一项所述的系统，其特征在于，该系统还包括WSN业务客户端，所述信息存储单元位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：管理平台通过WSN业务客户端将所述信息存储单元中存储的配置信息导入更换后的WSN网关。

13.根据权利要求9至11任一项所述的系统，其特征在于，所述信息存储单元位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：更换后的WSN和管理平台建立通信连接后，管理平台通过所述通信连接将信息存储单元中存储的WSN配置信息发送给更换后的WSN网关。

14.根据权利要求9至11任一项所述的系统，其特征在于，该系统还包括管理平台，所述信息存储单元不位于管理平台上，所述更换后的WSN网关从信息存储单元获取WSN配置信息为：信息存储单元通过管理平台将存储的WSN配置信息发送给更换后的WSN网关。

15.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，

所述信息存储单元，还用于获取更换前的WSN网关中除WSN配置信息之外的其他需要备份的信息；以及在更换WSN网关时，将所述保存的需要备份的信息发送至更换后的WSN网关。

16.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，该系统还包括业务平台，

所述业务平台，用于在更换WSN网关时，将存储的业务配置信息发送给更换后的WSN网关；

所述更换后的WSN网关，还用于根据来自业务平台的业务配置信息执行相关业务。

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