CN102316417B - 一种Wi-Fi无线传感网络命令分发方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信息与通信技术领域，具体涉及一种Wi-Fi无线传感网络中的控制命令分发方法。为了实现高效和安全的Wi-Fi无线传感网络命令传输，本发明提出了一种新型的Wi-Fi无线传感网络命令分发方法。本发明的技术方案中，根据需要，1到多个专用组播地址将被保留并用于Wi-Fi无线传感网络中的命令分发。无线传感网络接入设备中的命令处理装置和Wi-Fi无线传感器中的命令代理装置负责建立和维护用于Wi-Fi无线传感网络命令传输的组播通道，并利用相应组播通道发送和接收无线传感器命令。

Description

一种Wi-Fi无线传感网络命令分发方法

技术领域

本发明涉及信息与通信技术领域，尤其涉及一种Wi-Fi无线传感网络中的控制命令分发方法。

背景技术

随着超低功耗Wi-Fi技术的成熟，Wi-Fi已经可以被用于作为无线传感网络的通信技术。由于Wi-Fi是一种成熟的、广泛部署的无线传输技术，它可以解决基于Zigbee的无线传感网络所面临的低带宽、组网复杂、安全保障不足等等方面的问题。

图1示出了一种Wi-Fi无线传感网络的组织方法。在无线传感网络接入设备的控制下，可以将在相同局域Wi-Fi网络覆盖下的各种类型Wi-Fi无线传感器组织成Wi-Fi无线传感网络，为各种类型无线传感网络应用提供信息监测服务。

在Wi-Fi无线传感网络中，为了建立和维护Wi-Fi无线传感网络拓扑，无线传感网络接入设备需要向Wi-Fi无线传感器发送各种类型网络维护命令；为了控制Wi-Fi无线传感器的信息采集和上报工作，无线传感网络接入设备需要向Wi-Fi无线传感器发送各种传感器控制命令。其中部分命令需要向网络内的多个或者全部Wi-Fi无线传感器发送。在这种情况下，如果采用单播方式发送，则会占用较大的网络带宽；如果采用广播方式发送，则在Wi-Fi网络覆盖范围内的所有设备均可以监听到相关信息，具有比较大的安全问题，同时也会消耗不需要接收相关命令的Wi-Fi传感器的传输和处理资源。

发明内容

为了实现高效和安全的Wi-Fi无线传感网络命令传输，本发明提出了一种新型的Wi-Fi无线传感网络命令分发方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种无线传感网络接入设备中的命令处理装置。其中，包括：第一接收装置，负责接收来自无线传感网络接入设备中其他模块产生的无线传感器命令。组播代理装置，负责建立和维护用于无线传感网络内实现命令分发的组播通道。命令分发装置，负责将无线传感器命令封装到指定组播地址的组播流内，向Wi-Fi无线传感器进行分发。第二接收装置，负责接收来自Wi-FiAP的组播组加入和退出消息。

根据本发明的第二方面，提供了一种Wi-Fi无线传感器中的命令代理装置。其中，包括：第一接收装置，负责接收来自无线传感网络接入设备的封装在组播流中的控制和管理命令；组播客户端装置，负责加入和退出传输无线传感网络命令的组播组；命令转发装置，负责转发接收到的无线传感器命令到相应处理模块；第一发送装置，负责通过Wi-Fi接口发送信息到无线传感网络接入设备。

根据本发明的第三方面，提出了一种Wi-Fi无线传感网络的命令分发方法，其特征在于：a)保留1到多个专用组播地址用于Wi-Fi无线传感网络的命令分发；b)启动Wi-FiAP上的IGMPsnooping功能；c)无线传感网络接入设备中的命令处理装置根据配置，将无线传感器命令封装到指定组播地址的组播包中，利用组播方式在Wi-Fi无线传感网络内发送；d)Wi-FiAP按照组播转发表中的信息对接收到的传感器命令进行转发。

根据本发明的第四方面，提供了一种Wi-Fi无线传感网络命令分发组播通道的维护流程。其中，包括以下步骤：a)无线传感网络接入设备分配用于Wi-Fi无线传感网络命令分发的组播地址集；b)启动Wi-FiAP上的IGMPsnooping功能；c)配置Wi-FiAP，建立用于Wi-Fi无线传感网络命令分发的组播组，组播组接收者端口列表为空白，发送者为无线传感网络接入设备；d)Wi-FiAP侦听来自Wi-Fi无线传感器的组播组加入和离开请求，执行IGMPsnooping功能，根据接收到的组播请求消息，对相应组播组进行接收者端口增加或删除操作，维护组播转发表；e)Wi-FiAP转发组播组加入和离开请求到无线传感网络接入设备。

根据本发明的第五方面，提供了一种Wi-Fi无线传感网络命令分发的传输流程。其中，包括以下步骤：a)命令处理装置的第一接收装置101接收来自无线传感网络接入设备的其他模块的无线传感器命令消息；b)命令处理装置的命令分发装置103利用指定组播地址将无线传感器命令封装到组播包内；c)命令分发装置103发送封装好的命令组播包到Wi-FiAP；d)Wi-FiAP接收到来自无线传感网络控制设备的组播包后，根据相应组播组的组播转发表进行流量分发；e)已加入该组播转发表的Wi-Fi无线传感器接收到内含无线传感器命令的组播流，其中的命令代理装置从组播流中提取出无线传感器命令，并转发给相应处理模块进行命令执行。

根据本发明的第六方面，提供了一种Wi-Fi无线传感器加入无线传感网络命令分发组播通道的流程。其中，包括以下步骤：a)Wi-Fi无线传感器的命令代理装置根据预先配置的命令传输组播地址，通过Wi-Fi接口发送组播组加入请求；b)Wi-FiAP侦听来自Wi-Fi无线传感器的组播组加入请求；c)Wi-FiAP将该Wi-Fi无线传感器加入到指定组播地址的组播转发表；d)Wi-FiAP转发组播组加入请求消息到无线传感网络接入设备。

根据本发明的第七方面，提供了一种Wi-Fi无线传感器退出无线传感网络命令分发组播通道的流程。其中，包括以下步骤：a)Wi-Fi无线传感器的命令代理装置通过Wi-Fi接口发送组播组离开请求；b)Wi-FiAP侦听来自Wi-Fi无线传感器的组播组离开请求；c)Wi-FiAP将该Wi-Fi无线传感器从相应组播组的转发表中删除；d)Wi-FiAP转发组播组离开请求消息到无线传感网络接入设备。

采用本发明的方案，可以实现高效、安全的Wi-Fi无线传感网络命令传输。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了一种Wi-Fi无线传感网络体系结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个具体实施例的无线传感网络接入设备中的命令处理装置示意图；

图3示出了根据本发明的一个具体实施例的Wi-Fi无线传感器中的命令代理装置示意图；

图4示出了根据本发明的一个具体实施例的无线传感网络命令分发组播通道的维护流程示意图；

图5示出了根据本发明的一个具体实施例的Wi-Fi无线传感网络命令分发的传输流程图；

图6示出了根据本发明的一个具体实施例的Wi-Fi无线传感器加入无线传感网络命令分发组播通道的流程图；

图7示出了根据本发明的一个具体实施例的Wi-Fi无线传感器退出无线传感网络命令分发组播通道的流程图。

其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征或装置/模块。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施方式进行详细的说明。

如图1所示，在局域Wi-Fi网络覆盖下的超低功耗Wi-Fi无线传感器群组可以在无线传感网络接入设备的管理和控制下形成一个覆盖局部范围的Wi-Fi无线传感器网络，为各种类型无线传感网络业务提供监测数据。无线传感网络接入设备和Wi-Fi无线传感器之间通过Wi-Fi网络进行通信，Wi-FiAP设备负责为无线传感网络接入设备和Wi-Fi无线传感器提供无线通信覆盖。

图2示出了根据本发明的一个具体实施例的无线传感网络接入设备中的命令处理装置的示意图，主要包括：第一接收装置101、组播代理装置102、命令分发装置103、第二接收装置104。其中：

第一接收装置101负责接收来自无线传感网络接入设备中其他模块产生的无线传感器命令。无线传感网络接入设备需要向Wi-Fi无线传感网络内的无线传感器发送各种控制和管理命令，如：无线传感网络接入设备需要维护Wi-Fi无线传感网络的拓扑结构，控制Wi-Fi无线传感器的接入和安全，因而需要发送网络拓扑维护和接入控制等相关命令到Wi-Fi无线传感器；无线传感网络接入设备需要控制Wi-Fi无线传感网络内的所有无线传感器进行检测数据采集，故需要发送传感器信息采集控制命令到无线传感器；等等。这些命令将通过第一接收装置101进入到命令处理装置进行进一步处理和发送。

组播代理装置102负责建立和维护用于无线传感网络命令分发的组播通道。由于无线传感网络接入设备需要分发多种类型命令消息到Wi-Fi无线传感器，而且一个无线传感网络内可以包含多种类型的无线传感器，它们可以服务于相同应用或者不同应用，故需要建立多个组播组来分发不同类型的命令到无线传感器，或者是分发命令到不同的无线传感器集合。组播代理装置负责配置不同命令或不同传感器集合所需要使用的组播地址。所有用于命令传输的组播地址均为预留的专用组播地址，不能用于Wi-Fi网络内其他业务流传输。当Wi-Fi无线传感器发送组播组加入或离开请求到Wi-FiAP时，运行于Wi-FiAP的IGMPsnooping功能模块会根据IGMP协议标准转发来自Wi-Fi无线传感器的组播组加入或离开消息到无线传感网络接入设备。第二发送装置104在接收到这些消息后将传递给组播代理装置做进一步处理。组播代理装置将提取消息中的发送者MAC地址和组播地址，维护命令组播组当前转发列表，供无线传感网络接入设备的其他模块了解目前无线传感网络内的命令传输通道建立情况。

命令分发装置103负责将无线传感器命令用指定组播地址封装到组播包内，并向Wi-Fi无线传感器进行分发。命令分发装置103根据组播代理装置102关于无线传感器命令的组播地址配置，将来自第一接收装置101的无线传感器命令封装到指定的组播地址中，通过Wi-Fi接口向Wi-Fi无线传感网络发送。

第二接收装置104，负责接收来自Wi-FiAP的组播组加入和离开请求消息。运行于Wi-FiAP上的IGMPsnooping功能模块会根据IGMP协议标准转发来自Wi-Fi无线传感器的组播组加入和离开请求消息到无线传感网络接入设备。第二接收装置104负责接收这些消息，并传递给组播代理装置102做进一步处理。

图3示出了根据本发明的一个具体实施例的Wi-Fi无线传感器中的命令代理装置示意图，它主要包括：第一接收装置201、组播客户端装置202、命令转发装置203、第一发送装置204。

第一接收装置201负责接收来自无线传感网络接入设备的封装在组播流中的控制和管理命令。第一接收装置将从组播流中提取命令信息，传递给命令转发装置203做进一步处理。

组播客户端装置202负责加入和离开传输无线传感网络命令的组播组。每个Wi-Fi无线传感器都将预配置各类命令传递的组播地址。当无线传感器启动后，组播客户端装置202将负责向Wi-Fi网络发送相应组播地址的组播组加入请求。当无线传感器移动、停止工作等情况发生时，组播客户端装置负责向Wi-Fi网络发送相应组播地址的组播组离开请求。

命令转发装置203，负责转发接收到的无线传感器命令给相关命令执行模块进行执行。

第一发送装置204，负责发送信息到无线传感网络接入设备。组播客户端装置202产生的组播组加入请求或离开请求通过第一发送装置发送到Wi-Fi网络。

根据本发明实施例，提出了一种Wi-Fi无线传感网络的命令分发方法，其特征在于：(1)保留1到多个专用组播地址用于Wi-Fi无线传感网络的命令分发，并在无线传感网络接入设备和Wi-Fi无线传感器上进行预配置；(2)启动Wi-FiAP上的IGMPsnooping功能，根据接收到的组播组加入和离开请求消息建立和维护Wi-Fi网络内的组播转发表；(3)无线传感网络接入设备中的命令处理装置根据配置，将无线传感器命令封装到组播包中，利用组播方式在Wi-Fi无线传感网络内发送；(4)Wi-FiAP按照组播转发表的信息对接收到的传感器命令进行转发。

根据本发明实施例，还提供了一种无线传感网络命令分发组播通道的维护流程，下面根据图4并结合图1来介绍该流程。其中，包括以下步骤：

步骤S10，无线传感网络接入设备命令处理装置中的组播代理装置分配无线传感网络命令分发组播地址集。组播代理装置负责配置不同命令或不同传感器集合所需要使用的组播地址。所有用于命令传输的组播地址将为保留地址，不能用于Wi-Fi网络内其他业务流传输。

步骤S11，启动Wi-FiAP上的IGMPsnooping功能。IGMPsnooping是多数Wi-FiAP所具备的标准功能，按照IGMP标准协议，侦听来自Wi-Fi网络客户端的组播组加入和离开请求，维护组播转发表，从而使Wi-FiAP可以根据组播转发表的信息来对接收到组播流进行转发。

步骤S12，配置Wi-FiAP建立1到多个Wi-Fi无线传感网络命令分发组播组，组播组接收者端口列表为空白，发送者为无线传感网络接入设备。本步骤利用Wi-FiAP的配置界面，预先配置Wi-Fi无线传感网络所使用的命令分发组播组，但是不需要预先配置组播组的接收者列表。

步骤S13，Wi-FiAP侦听来自Wi-Fi无线传感器的组播组加入和离开请求，执行IGMPsnooping功能，针对相应组播组进行接收者端口增加或删除操作，维护组播转发表。

步骤S14，Wi-FiAP转发组播组加入和离开请求到无线传感网络接入设备。根据IGMPsnooping协议的定义，Wi-FiAP会将侦听到的组播组加入和离开请求转发给组播源-无线传感网络接入设备。

根据本发明实施例，还提供了一种Wi-Fi无线传感网络命令分发的传输流程，下面根据图5并结合图1来介绍该流程。其中，包括以下步骤：

步骤S20，命令处理装置的第一接收装置101接收来自无线传感网络接入设备的其他模块的无线传感器命令消息，将其传递到命令分发装置103做进一步处理。

步骤S21，命令处理装置的命令分发装置103使用该命令传输的指定组播地址，将无线传感器命令封装到组播包内。

步骤S22，命令分发装置103发送封装好的命令组播包到Wi-FiAP。

步骤S23，Wi-FiAP接收到来自无线传感网络控制设备的组播包后，按照已建立的组播转发表进行流量分发，该命令将被分发到所有已加入到该命令分发组播组内的Wi-Fi无线传感器。

步骤S24，已加入该命令组播转发表的Wi-Fi无线传感器接收到内含无线传感器命令的组播包，其命令代理装置内部的第一接收装置201从组播包中提取出命令信息，传递给命令转发装置203。命令转发装置203根据接收到的命令类型，将其转发到相关命令执行模块进行执行。

根据本发明实施例，还提供了一种Wi-Fi无线传感器加入Wi-Fi无线传感网络命令分发组播通道的流程，下面根据图6并结合图1来介绍该流程。其中，包括以下步骤：

步骤S30，Wi-Fi无线传感器1根据预先配置的组播地址，通过Wi-Fi接口发送组播组加入请求。每个Wi-Fi无线传感器都将预配置用于各类命令传递的组播地址。当Wi-Fi无线传感器1启动后，组播客户端装置202将负责向Wi-Fi网络发送相应组播地址的组播组加入请求。

步骤S31，Wi-FiAP侦听来自Wi-Fi无线传感器1的组播组加入请求。

步骤S32，Wi-FiAP将该Wi-Fi无线传感器1加入到相应组播组的转发表。

步骤S33，Wi-FiAP转发组播组加入请求消息到无线传感网络接入设备

在完成本流程后，Wi-Fi无线传感器1将可以通过相应组播通道接收到来自无线传感网络接入设备1的命令。

根据本发明实施例，还提供了一种Wi-Fi无线传感器退出无线传感网络命令分发组播通道的流程，下面根据图7并结合图1来介绍该流程。其中，包括以下步骤：

步骤S40，Wi-Fi无线传感器1通过Wi-Fi接口发送组播组离开请求。通常情况下，当无线传感器不再能够继续正常监测信息采集时，组播客户端装置202负责向Wi-Fi网络发送组播组离开请求。

步骤S41，Wi-FiAP侦听来自Wi-Fi无线传感器1的组播组离开请求。

步骤S42，Wi-FiAP将该Wi-Fi无线传感器1从相应组播组的转发表中删除。

步骤S43，Wi-FiAP转发组播组离开请求消息到无线传感网络接入设备。

在完成本流程后，Wi-Fi无线传感器1将不再能够通过相应组播通道接收到来自无线传感网络接入设备1的命令。

上述设备实施例中描述的多个细节同样适用于该方法实施例，因此，省略了对相同或相似部分的重复描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种Wi-Fi无线传感网络的命令分发方法，其特征在于：

a)保留1到多个专用组播地址用于Wi-Fi无线传感网络的命令分发，针对不同类型的命令，或者不同的传感网络应用，分配不同的组播地址进行命令分发；

b)启动Wi-FiAP上的IGMPsnooping功能，根据接收到的组播组加入和离开请求消息建立和维护Wi-Fi网络内的组播转发表；

c)无线传感网络接入设备中的命令处理装置根据配置，将无线传感器命令封装到指定组播地址的组播包中，利用组播方式在Wi-Fi无线传感网络内发送；

d)Wi-FiAP按照组播转发表中的信息对接收到的传感器命令进行转发，发送到相应Wi-Fi无线传感器集合。

2.根据权利要求1所述的Wi-Fi无线传感网络的命令分发方法，其特征在于，还包括Wi-Fi无线传感网络命令分发组播通道的维护流程，具体包括以下步骤：

a)无线传感网络接入设备分配用于Wi-Fi无线传感网络命令分发的组播地址集；

b)启动Wi-FiAP上的IGMPsnooping功能；

c)配置Wi-FiAP，建立用于Wi-Fi无线传感网络命令分发的组播组，组播组接收者端口列表为空白，发送者为无线传感网络接入设备；

d)Wi-FiAP侦听来自Wi-Fi无线传感器的组播组加入和离开请求，执行IGMPsnooping功能，根据接收到的组播请求消息，对相应组播组进行接收者端口增加或删除操作，维护组播转发表；

e)Wi-FiAP转发组播组加入和离开请求到无线传感网络接入设备。

3.根据权利要求1所述的Wi-Fi无线传感网络的命令分发方法，其特征在于，还包括Wi-Fi无线传感网络命令分发的传输流程，具体包括以下步骤：

a)无线传感网络接入设备的命令处理装置的第一接收装置接收来自无线传感网络接入设备的其他模块的无线传感器命令消息；

b)无线传感网络接入设备的命令处理装置的命令分发装置将利用指定组播地址将无线传感器命令封装到组播包内；

c)无线传感网络接入设备的命令处理装置的命令分发装置发送封装好的命令组播包到Wi-FiAP；

d)Wi-FiAP接收到来自无线传感网络接入设备的组播包后，根据相应组播组的组播转发表进行流量分发；

e)已加入该组播转发表的Wi-Fi无线传感器接收到内含无线传感器命令的组播流，Wi-Fi无线传感器的命令代理装置从组播流中提取出无线传感器命令，并转发给相应处理模块进行命令执行。

4.根据权利要求1所述的Wi-Fi无线传感网络的命令分发方法，其特征在于，还包括Wi-Fi无线传感器加入无线传感网络命令分发组播通道流程，具体包括以下步骤：

a)Wi-Fi无线传感器的命令代理装置根据预先配置的命令传输组播地址，通过Wi-Fi接口发送组播组加入请求；

b)Wi-FiAP侦听来自Wi-Fi无线传感器的组播组加入请求；

c)Wi-FiAP将该Wi-Fi无线传感器加入到指定组播地址的组播转发表；

d)Wi-FiAP转发组播组加入请求消息到无线传感网络接入设备。

5.根据权利要求1所述的Wi-Fi无线传感网络的命令分发方法，其特征在于，还包括Wi-Fi无线传感器退出无线传感网络命令分发组播通道的流程，具体包括以下步骤：

a)Wi-Fi无线传感器的命令代理装置通过Wi-Fi接口发送组播组离开请求；

b)Wi-FiAP侦听来自Wi-Fi无线传感器的组播组离开请求；

c)Wi-FiAP将该Wi-Fi无线传感器从相应组播转发表中删除；

d)Wi-FiAP转发组播组离开请求消息到无线传感网络接入设备。