CN102573021A - 对无线传感器网络消息进行处理的方法和网关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了对无线传感器网络消息进行处理的方法和网关，此方法包括：无线传感器网络网关收到发往无线传感器网络节点的消息后，根据预设策略对所述消息进行预处理后向所述无线传感器网络节点进行转发，或者根据预设策略无需与所述无线传感器网络节点交互直接处理此消息。本发明通过WSN网关对用户向WSN节点发送的消息进行预处理，提高此网关以及所维护的无线传感器网络节点的网络性能，同时降低网络损耗。

Description

对无线传感器网络消息进行处理的方法和网关

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及对无线传感器网络消息进行处理的方法和网关。

背景技术

无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）技术作为计算、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。WSN网络和电信网技术结合使用，例如与第二代移动通讯技术（Second Generation，简称2G）、第三代移动通讯技术（Third Generation，简称3G）、数字用户线路(Digital Subscribe Line，简称DSL)技术、光纤通信网络（Fiber To The x，简称FTTx）、宽带无线接入技术、卫星/微波网络等技术结合使用，可以使无线传感网作为现有网络的延伸，扩展通信网络的能力，使通信对象从人扩展到物理世界，具有良好的发展前景。WSN网络与现有的电信网络结合后，可以使WSN网络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用户获取自然世界的数据的方式，同时也能够对WSN节点进行集中的管理，解决目前分散在各处的WSN节点难以管理的问题。

无线传感网和电信网的结合一般采用无线传感网络通过网关连接至电信网平台的方式。电信网平台包括管理平台和业务平台等功能实体。管理平台负责实施设备管理功能；业务平台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，负责完成整个业务流程。

WSN网关作为连接无线传感器网络与电信网的设备，主要完成无线传感器网络配置与组网、协议转换、地址映射和数据转发等功能。WSN节点通过网关设备连接至电信网平台。WSN节点设备为构成无线传感器网络的传感器节点，通过一跳或多跳与网关连接。终端设备负责采集并上传数据，以及接收并执行命令。组成WSN网络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MESH方式组网，其中某些设备或具有较强的组网和数据转发能力。WSN节点为延伸网的最末端设备。

一般情况下，WSN节点的能量、处理能力、存储能力和通信能力十分有限，所以，无线传感器网络的很重要的设计目标就是能源的高效利用。

用户通过业务平台使用WSN业务时，如果用户在较短的时间间隔内向同一WSN节点的请求/命令存在内容或逻辑上的重复，WSN节点就可能在处理这些命令时消耗大量的电池能量，也会造成网络带宽的巨大浪费。另外，WSN节点大规模密集部署的特点导致部分感知数据是重复的，同时，用户数目众多且彼此独立，向WSN节点发送的命令存在较大的冗余，包括，目标节点的重复、命令种类的重复或重叠，例如，用户甲向某WSN节点请求查询温度、湿度数据，而用户乙向该WSN节点请求查询温度和火灾指数数据。另外，用户在使用与WSN节点有关的业务时，并不知道WSN节点所处的状态，实际上，为了节省通信能耗，WSN节点会有一段时间处于休眠状态，在这种情况下，当用户发起针对该节点的请求/命令后，节点不会对命令做出响应，而网关和中继节点却会因为此次命令而消耗无谓的能量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供对无线传感器网络消息进行处理的方法和网关，提高此网关以及所维护的无线传感器网络节点的网络性能，同时降低网络损耗。

为了解决上述技术问题，本发明提供了对无线传感器网络消息进行处理的方法，包括：无线传感器网络网关收到发往无线传感器网络节点的消息后，根据预设策略对所述消息进行预处理后向所述无线传感器网络节点进行转发，或者根据预设策略无需与所述无线传感器网络节点交互直接处理此消息。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述无线传感器网络网关在第一预设时间间隔内非首次收到针对同一无线传感器网络节点的同一请求内容的消息后，根据已缓存的针对此消息的应答数据对发送此消息的功能实体进行回应。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述无线传感器网络网关在第二预设时间间隔内收到多个功能实体针对同一无线传感器网络节点的消息后，将各消息的内容合并后统一发送至所述无线传感器网络节点。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述无线传感器网络网关收到发往无线传感器网络节点的消息后，判断此消息无效时，直接丢弃此消息。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述无线传感器网络网关收到发往无线传感器网络节点的消息后，判断所述无线传感器网络节点处于休眠状态时，缓存此消息，待所述无线传感器网络节点恢复工作状态时，向所述无线传感器网络节点转发此消息。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了对无线传感器网络消息进行处理的网关；无线传感器网络网关包括消息预处理模块；所述消息预处理模块，用于收到发往无线传感器网络节点的消息后，根据预设策略对所述消息进行预处理后向所述无线传感器网络节点进行转发，或者根据预设策略无需与所述无线传感器网络节点交互直接处理此消息。

进一步地，上述网关还可以具有以下特点：

所述消息预处理模块包括判别单元和处理单元；所述判别单元，用于判断是否在第一预设时间间隔内非首次收到针对同一无线传感器网络节点的同一请求内容的消息，并在判断满足上述情况时，向处理单元发送通知消息；所述处理单元，用于在收到所述通知消息后，根据已缓存的针对此消息的应答数据对发送此消息的功能实体进行回应。

进一步地，上述网关还可以具有以下特点：

所述消息预处理模块包括判别单元和处理单元；所述判别单元，用于判别是否在第二预设时间间隔内收到多个功能实体针对同一无线传感器网络节点的消息，并在判断满足上述情况时，向处理单元发送通知消息；所述处理单元，用于在收到所述通知消息后，将各消息的内容合并后统一发送至所述无线传感器网络节点。

进一步地，上述网关还可以具有以下特点：

所述消息预处理模块包括判别单元和处理单元；所述判别单元，用于收到发往无线传感器网络节点的消息后，判断此消息是否无效，判断无效时，向处理单元发送通知消息；所述处理单元，用于在收到所述通知消息后，直接丢弃此消息。

进一步地，上述网关还可以具有以下特点;

所述消息预处理模块包括判别单元和处理单元；所述判别单元，用于收到发往无线传感器网络节点的消息后，判断所述无线传感器网络节点是否处于休眠状态，判断处于休眠状态时通知处理单元缓存此消息，判断从休眠状态恢复为工作状态时，通知处理单元向所述无线传感器网络节点转发此消息；所述处理单元，用于根据所述判别单元的指示缓存此消息或向所述无线传感器网络节点转发此消息。

本发明通过WSN网关对用户向WSN节点发送的消息进行预处理，提高此网关以及所维护的无线传感器网络节点的网络性能，同时降低网络损耗。

附图说明

图1是实施例中对无线传感器网络消息进行处理的方法流程图。

具体实施方式

本发明中考虑到WSN网关为用户向WSN节点发送的消息的重要转换点，通过WSN网关对用户向WSN节点发送的消息进行预处理，从而提高此网关以及所维护的无线传感器网络节点的网络性能。

本发明中，对无线传感器网络消息进行处理的网关为无线传感器网络网关，此网关中包括消息预处理模块。

消息预处理模块用于收到发往无线传感器网络节点的消息后，根据预设策略对所述消息进行预处理后向所述无线传感器网络节点进行转发，或者根据预设策略无需与所述无线传感器网络节点交互直接处理此消息。

所述消息预处理模块包括判别单元和处理单元。

在实施例一中，判别单元用于判断是否在第一预设时间间隔内非首次收到针对同一无线传感器网络节点的同一请求内容的消息，并在判断满足上述情况时，向处理单元发送通知消息；处理单元用于在收到所述通知消息后，根据已缓存的针对此消息的应答数据对发送此消息的功能实体进行回应。

在实施例二中，判别单元用于判别是否在第二预设时间间隔内收到多个功能实体针对同一无线传感器网络节点的消息，并在判断满足上述情况时，向处理单元发送通知消息；处理单元用于在收到所述通知消息后，将各消息的内容合并后统一发送至所述无线传感器网络节点。

在实施例三中，判别单元用于收到发往无线传感器网络节点的消息后，判断此消息是否无效，判断无效时，向处理单元发送通知消息；处理单元用于在收到所述通知消息后，直接丢弃此消息。

在实施例四中，判别单元用于收到发往无线传感器网络节点的消息后，判断所述无线传感器网络节点是否处于休眠状态，判断处于休眠状态时通知处理单元缓存此消息，判断从休眠状态恢复为工作状态时，通知处理单元向所述无线传感器网络节点转发此消息；处理单元用于根据所述判别单元的指示缓存此消息或向所述无线传感器网络节点转发此消息。

如图1所示，对无线传感器网络消息进行处理的方法，包括：无线传感器网络网关收到发往无线传感器网络节点的消息后，根据预设策略对所述消息进行预处理后向所述无线传感器网络节点进行转发，或者根据预设策略无需与所述无线传感器网络节点交互直接处理此消息。

发往无线传感器网络节点的消息不仅限于来自于用户终端这一功能实体，还可以来自于电信网与无线传感网结合的网络中的其他功能实体。

发往无线传感器网络节点的消息为请求消息或命令消息，此消息至少包括用户的标识、请求获得的数据类型、目标WSN节点的标识和/或目的地址。

无线传感器网络网关对上述消息的应答消息中至少包括应答数据、数据来源节点的标识或地址。在非正常情况，例如，目标节点处于休眠或无效状态时，将汇报节点的状态作为应答内容。

实施例一

在第一种应用场景下，WSN网关在第一预设时间间隔内非首次收到针对同一无线传感器网络节点的同一请求内容的消息后，根据已缓存的针对此消息的应答数据对发送此消息的功能实体进行回应。

此方法中，WSN网关在第一预设时间间隔内首次收到针对某一WSN节点的消息后，转发至此WSN节点，收到此WSN节点回复的应答消息后，将应答消息中的应答内容进行缓存。在此第一预设时间间隔再收到针对此同一WSN节点的同一请求内容的消息后，则无需与WSN节点交互，直接应答发送此消息的用户，减少了WSN节点的处理任务，节省WSN耗电量，同时减少网络信息交互量。

WSN网关直接应答发送此消息的用户时，用符合相关通信标准的正常的命令应答格式对应答数据进行封装，数据来源节点的标识或地址设为用户发送的消息中的目标WSN节点的标识或地址。

第一预设时间间隔由网关或电信网平台根据业务的具体情况预先设定或预先设定后动态调整。例如，通过使用经验值或统计值设置第一预设时间间隔。再例如，初步将第一预设时间间隔设置为用户发出请求的时刻与WSN节点采集到所需数据的时刻之间的最大时间间隔，后续运行过程中，网关或电信网平台可以根据相关参数的变化动态调整此第一预设时间间隔，此相关参数可以是应用的地点、实时性要求以及用户设置的数据优先级程度等。

实施例二

在第二种应用场景下，WSN网关在第二预设时间间隔内收到多个功能实体针对同一无线传感器网络节点的消息后，将各消息的内容合并后统一发送至所述无线传感器网络节点。

此方法中，WSN收到用户针对WSN节点的消息后，并不立刻转发至此WSN节点，在第二预设时间间隔内将目标节点均为此WSN节点的消息缓存，在第二预设时间间隔的定时器到时后，将各消息的内容合并后统一发送，待收到WSN节点的应答后，将应答内容拆分后对应反馈至发送上述消息的各用户。

第二预设时间间隔由网关或电信网平台根据业务的具体情况预先设定或预先设定后动态调整。一般情况下，第二预设时间间隔小于第一预设时间间隔。

实施例三

在第三种应用场景下，WSN网关收到发往无线传感器网络节点的消息后，判断此消息无效时，直接丢弃此消息。

消息无效的情况包括消息的格式不符合WSN网络通信标准，或者消息是无意义的消息，或者消息中指示的目标WSN节点已失效。

实施例四

在第四种应用场景下，WSN网关收到发往无线传感器网络节点的消息后，判断所述无线传感器网络节点处于休眠状态时，缓存此消息，待所述无线传感器网络节点恢复工作状态时，向所述无线传感器网络节点转发此消息。

多WSN节点联合监测的情况，即，同一目标或区域有若干节点进行共同监测，回传的数据采取取平均值等方式提高监测精度，某一个节点的休眠并不影响对目标的监测，只要联合监测的WSN节点中有处于工作状态的节点，WSN网关便可继续向处于工作状态的节点转发消息。

上述各实施例中的策略可单独使用，也可以结合使用。

例如实施一中策略与实施例三中策略结合使用，WSN网关在第一预设时间间隔内非首次收到针对同一无线传感器网络节点的同一请求内容的消息后，增加判断此消息是否无效的操作，判断此消息无效时，则直接丢弃此消息，判断此消息有效时，根据已缓存的针对此消息的应答数据对发送此消息的功能实体进行回应。

再例如，实施二中策略与实施例三中策略结合使用，WSN网关在第二预设时间间隔内收到多个功能实体针对同一无线传感器网络节点的消息后，增加判断各消息是否无效的操作，判断请求无效时，则直接丢弃无效的请求，判断此消息有效时，将有效的各消息的内容合并后统一发送至WSN节点。

再例如，实施一或实施例二中策略与实施例四的策略结合使用，实施例四的策略不影响实施一或实施例二中预设时间间隔的定时器的使用。

下面结合具体实施例详细说明本发明。

具体实施例一

本具体实施例适用于实施例一的应用场景，具体对无线传感器网络消息进行处理的方法包括：

步骤101，WSN网关设置预设时间间隔定时器一，启动此定时器一。

步骤102，WSN网关收到用户发往某一WSN节点的请求/命令消息后，判断此消息是在定时器一的定时时间内针对此WSN节点的第一个消息时，将此请求/命令消息转发给此WSN节点，根据此WSN节点的应答数据反馈给用户，并将此次应答数据缓存在本地。

步骤103，WSN网关在定时器一的定时时间内非首次收到上述用户或其它发往上述WSN节点的与上述请求/命令消息中请求内容相同的请求/命令消息后，根据已缓存的应答数据直接回应此用户。

此请求内容是指一项或多项业务数据的请求，例如，要求获得温度的请求、要求获得湿度的请求。

WSN网关用符合相关通信标准的正常的命令应答格式对应答数据进行封装，数据来源节点的标识或地址设为用户发送的消息中的目标WSN节点的标识或地址。WSN网关代替WSN节点为的应答过程对用户和WSN节点来说均是透明的。

步骤104，定时器一的定时时间到期后，重新启动此定时器一，转到步骤102。

具体实施例二

本具体实施例适用于实施例三的应用场景，具体对无线传感器网络消息进行处理的方法包括：

步骤201，WSN网关收到用户发往某一WSN节点的请求/命令消息后，缓存此消息并启动此定时器二。

步骤202，WSN网关在定时器二的有效时间内收到的上述用户或其它用户发往上述WSN节点的消息后，缓存收到的消息；

步骤203，定时器二的定时时间到期后，WSN网关将缓存的发往上述WSN节点的各请求/命令消息的内容进行合并后统一发送至上述WSN节点。

步骤204，WSN网关收到上述WSN节点的响应后，将应答内容拆分后对应反馈至发送上述消息的各用户。

具体实施例三

本具体实施例适用于实施例三的应用场景，具体对无线传感器网络消息进行处理的方法包括：

步骤301，WSN网关收到用户对WSN节点的请求/命令；

步骤302，WSN网关判别此请求/命令的格式是否符合WSN网络通信标准格式或者消息是无意义的消息，如果是，执行步骤303，否则执行步骤304；

步骤303，WSN网关按照正常流程转发请求/命令；

步骤304，直接丢弃此消息。

具体实施例四

本具体实施例适用于实施例四的应用场景，WSN网关可以获知WSN节点的工作状态，例如，WSN节点通常采取周期性工作方式，每个周期结束时会向中继节点汇报当前的状态，网关可利用这些状态信息或者从节点工作期间发生的数据中或者从它在节点工作期间向节点发送的管理命令（例如，命令节点休眠）等信息中获取节点的工作状态。具体对无线传感器网络消息进行处理的方法包括：

步骤401，WSN网关收到用户对WSN节点的请求/命令消息；

步骤402，WSN网关判断目标WSN节点是否处于休眠状态，如果是，执行步骤403，否则，执行步骤404；

步骤403，WSN网关不向WSN节点转发请求/命令消息，缓存此消息并向用户报告该节点正处于休眠，等待WSN节点离开休眠状态处于工作状态时，WSN网关向该节点转发缓存在本地的请求/命令，并把结果上报给用户。

步骤404，WSN网关按照正常流程转发请求/命令。

多WSN节点联合监测的情况，即，同一目标或区域有若干节点进行共同监测，回传的数据采取取平均值等方式提高监测精度，某一个节点的休眠并不影响对目标的监测，只要联合监测的WSN节点中有处于工作状态的节点，WSN网关便可继续向处于工作状态的节点转发消息。这种情况下步骤403中可替换为WSN网关只向处于工作状态的WSN节点发送来自用户的请求/命令消息。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (10)

1.对无线传感器网络消息进行处理的方法，其特征在于，

无线传感器网络网关收到发往无线传感器网络节点的消息后，根据预设策略对所述消息进行预处理后向所述无线传感器网络节点进行转发，或者根据预设策略无需与所述无线传感器网络节点交互直接处理此消息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 

所述无线传感器网络网关在第一预设时间间隔内非首次收到针对同一无线传感器网络节点的同一请求内容的消息后，根据已缓存的针对此消息的应答数据对发送此消息的功能实体进行回应。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 

所述无线传感器网络网关在第二预设时间间隔内收到多个功能实体针对同一无线传感器网络节点的消息后，将各消息的内容合并后统一发送至所述无线传感器网络节点。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于， 

所述无线传感器网络网关收到发往无线传感器网络节点的消息后，判断此消息无效时，直接丢弃此消息。

5.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于， 

所述无线传感器网络网关收到发往无线传感器网络节点的消息后，判断所述无线传感器网络节点处于休眠状态时，缓存此消息，待所述无线传感器网络节点恢复工作状态时，向所述无线传感器网络节点转发此消息。

6.对无线传感器网络消息进行处理的网关，其特征在于， 

无线传感器网络网关包括消息预处理模块；

所述消息预处理模块，用于收到发往无线传感器网络节点的消息后，根据预设策略对所述消息进行预处理后向所述无线传感器网络节点进行转发，或者根据预设策略无需与所述无线传感器网络节点交互直接处理此消息。

7.如权利要求6所述的网关，其特征在于，

所述消息预处理模块包括判别单元和处理单元；

所述判别单元，用于判断是否在第一预设时间间隔内非首次收到针对同一无线传感器网络节点的同一请求内容的消息，并在判断满足上述情况时，向处理单元发送通知消息；

所述处理单元，用于在收到所述通知消息后，根据已缓存的针对此消息的应答数据对发送此消息的功能实体进行回应。

8.如权利要求6所述的网关，其特征在于，

所述消息预处理模块包括判别单元和处理单元；

所述判别单元，用于判别是否在第二预设时间间隔内收到多个功能实体针对同一无线传感器网络节点的消息，并在判断满足上述情况时，向处理单元发送通知消息；

所述处理单元，用于在收到所述通知消息后，将各消息的内容合并后统一发送至所述无线传感器网络节点。

9.如权利要求6、7或8所述的网关，其特征在于，

所述消息预处理模块包括判别单元和处理单元；

所述判别单元，用于收到发往无线传感器网络节点的消息后，判断此消息是否无效，判断无效时，向处理单元发送通知消息；

所述处理单元，用于在收到所述通知消息后，直接丢弃此消息。

10.如权利要求6、7或8所述的网关，其特征在于，

所述消息预处理模块包括判别单元和处理单元；

所述判别单元，用于收到发往无线传感器网络节点的消息后，判断所述无线传感器网络节点是否处于休眠状态，判断处于休眠状态时通知处理单元缓存此消息，判断从休眠状态恢复为工作状态时，通知处理单元向所述无线传感器网络节点转发此消息；

所述处理单元，用于根据所述判别单元的指示缓存此消息或向所述无线传感器网络节点转发此消息。

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