CN102724660A - 无线传感器网络及其编址、寻址方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线传感器网络及其编址、寻址方法，用于多sink节点的无线传感器网络及其编址、寻址方法，上述无线传感器网络包括传感节点、sink节点以及标签服务器，上述标签服务器用于生成标签表和地址映射表，并将sink节点的信息记录到地址映射表中，或者在地址映射表中查找符合条件的sink节点；上述sink节点用于用标签标记收到的业务数据并存储；并在收到查询请求后，将查询条件发送给上述标签服务器，以及收到的地址信息访问相应的sink节点并获取预查询数据，将获取到的数据返回给用户。本发明实现了WSN基于内容和/或位置寻址，提高了用户体验。

Description

无线传感器网络及其编址、寻址方法

技术领域

本发明涉及无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)技术领域，尤其涉及一种多sink节点的WSN及其编址、寻址方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)编址技术主要考虑的是在WSN内如何实现高效的节点地址分配以及地址的表示等问题。目前与WSN编寻址相关的已有方法大致可以归为两类：有状态方法和无状态方法。

有状态方法：这类方法通过维护所有地址的有效状态，从而为每个sink节点分配唯一的合法地址，其思想最初来自IP(Internet Protocol，互联网协议)网络的动态主机设置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)。

无状态方法：这类方法无须维护每个地址的状态，而是节点自己产生地址，然后用重复地址检测算法(Duplicate Address Detection，DAD)确保地址的唯一性。

上述方法均属于基于地址的编寻址方式，适合对某个具体sink节点寻址的应用。而在WSN中的应用通常是以数据为中心的，尤其是信息的查询，用户往往关心的是某一类信息或者某个区域的信息，这些信息可能对应多个传感节点，而并不只是某一个传感节点，传统的编址方法无法支持。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种无线传感器网络及其编址、寻址方法，以解决目前WSN应用仅能基于地址寻址的问题。

本发明提供一种无线传感器网络，包括传感节点、sink节点，上述传感节点用于将采集到的传感信息发送给相应的sink节点；上述sink节点用于收集上述传感节点发送的传感信息；上述WSN还包括标签服务器，

上述标签服务器，用于生成标签表及地址映射表，将sink节点的信息记录到地址映射表中；

上述sink节点，用于从上述标签服务器上获取标签表，从传感信息中提取业务类型和业务数据，并用提取到的业务类型对应的标签标记上述业务数据后存储，以及判断当前业务类型对应的标签是否已向上述标签服务器注册，并在上述标签未注册时，向所述标签服务器发起注册请求。

优选地，上述sink节点用于接收用户的查询请求，并解析上述查询请求，将得到的查询条件转发给上述标签服务器；以及根据从标签服务器返回的地址信息，访问相应的sink节点并获取预查询数据，将获取到的数据返回给用户；

上述标签服务器用于根据查询条件在地址映射表中查找相应的sink节点，并将找到的sink节点的地址信息返回给相应的sink节点。

优选地，上述sink节点用于判断收到的地址信息的类型，以及对获取到的数据进行融合处理。

优选地，上述标签服务器位于互联网内，上述sink节点通过互联网与上述标签服务器互通。

本发明还提供一种无线传感器网络编址方法，上述方法包括以下步骤：

标签服务器生成标签表和地址映射表；

sink节点从上述标签服务器中获取标签表；

上述sink节点提取收到的传感信息中的业务类型及业务数据，并用上述业务类型对应的标签标记上述业务数据后存储；

上述sink节点判断上述标签是否已向上述标签服务器注册，若未注册，则发起注册请求；

上述标签服务器将上述sink节点的信息记录到上述地址映射表的相应位置。

优选地，上述sink节点通过向上述标签服务器发送标签请求，从上述标签服务器中获取标签表。

优选地，上述sink节点用提取到的业务类型对应的标签标记业务数据前，首先在本地标签表中查找上述提取到的业务类型对应的标签。

优选地，上述注册请求中携带有当前业务类型的标签、sink节点的位置以及互联网协议(Internet Protocol，IP)地址。

本发明进一步提供一种无线传感器网络寻址方法，上述方法包括以下步骤：

接入sink节点解析收到的用户查询请求，并将解析得到的查询条件发送给上述标签服务器；

上述标签服务在上述地址映射表中查找符合查询条件的sink节点，并返回地址信息给上述接入sink节点；

上述接入sink节点根据收到的地址信息，访问相应的sink节点并获取预查询数据，返回给用户。

优选地，上述查询请求携带有位置信息和/或业务类型信息。

优选地，若上述标签服务器在地址映射表中找到的符合查询条件的sink节点为两个或者两个以上，则返回的地址信息为一地址列表；若没有找到符合查询条件的sink节点，则返回的地址信息为空。

优选地，上述接入sink节点收到地址信息后，具体执行以下步骤：

判断上述地址信息的类型，若为空，则返回0给用户；若为地址列表，则依次访问相应的sink节点，获取预查询数据，并对获取到的数据进行融合处理后返回给用户；若为单地址，则访问相应的sink节点，并获取预查询数据，返回给用户。

本发明采用标签编址方式，不影响现有的WSN内部节点的原有编址方式，实现了WSN基于内容和/或位置寻址，提高了用户体验，可在任何一种或多种WSN环境下应用，本发明在符合查询条件的sink节点不止一个时，对返回给用户的数据进行融合处理，节省了整个网络的能耗，提高了WSN的应用能力，本发明尤其适用于大规模异构WSN的综合数据查询应用场景。

附图说明

图1是本发明WSN示意图；

图2是本发明WSN编址方法流程图；

图3是本发明中sink节点获取标签表过程示意图；

图4是本发明WSN的应用场景示意图；

图5是本发明WSN寻址方法流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明WSN示意图；包括传感节点、sink节点以及标签服务器，标签服务器位于互联网内，sink节点通过互联网与标签服务器互通。本实施例仅以一个传感节点和一个sink节点为例说明，本发明适用于大规模异构WSN的综合应用场景。

传感节点用于将采集到的传感信息发送给相应的sink节点；

sink节点用于收集传感节点发送的传感信息；并在初始化时，从标签服务器上获取标签表，在收到传感信息时，提取传感信息中的业务类型和业务数据，在本地标签表中查找提取到的业务类型对应的标签，并用上述标签标记提取到的业务数据后存储，以及判断当前业务类型对应的标签是否已向标签服务器注册，在未注册时，向标签服务器发起注册请求，注册请求中同时包含位置信息和IP地址信息；

sink节点还用于接收用户的查询请求，并解析上述查询请求，将得到的查询条件转发给标签服务器，以及根据标签服务器返回的地址信息，访问相应的sink节点，获取预查询数据，对获取到的数据进行融合处理，并返回给用户；

sink节点具有两种地址：一个是WSN内部通信地址；一个是IP地址，其通信地址遵循WSN内部节点编址方式；IP地址可以指定也可以动态分配，也就是说，本发明中，sink节点的地址遵循WSN内部的编址方式，为现有技术，本发明不再详细说明。

标签服务器，用于生成标签表及地址映射表，并根据各sink节点的注册请求，将sink节点的信息记录到地址映射表中，或者根据查询条件在地址映射表中查找相应的sink节点，并返回地址信息给相应的sink节点。

如图2所示，是本发明WSN编址方法流程图；具体包括以下步骤：

步骤S10：标签服务器为当前应用的每个业务类型编码，生成标签表，同时生成一个空的地址映射表；

假设WSN的当前应用具有三个业务类型，分别为温度、压力、湿度，则标签服务器分别为其进行编码为Lab1、Lab2、Lab3，生成的标签表如表1所示。

表1

Lab1	温度
		Lab2	压力
Lab3	湿度

步骤S11：sink在初始化时向标签服务器发送标签请求Lab Req，请求标签服务器发送标签表；

步骤S12：标签服务器收到标签请求后，通过应答消息Lab Rep返回标签表给sink节点；

Sink节点获取标签表的过程示意图如图3所示。

步骤S13：sink节点提取收到的传感信息中的业务类型信息及业务数据；

步骤S14：在本地标签表中查找提取到的业务类型对应的标签；

步骤S15：用找到的标签标记提取到的业务数据并存储；

步骤S16：判断上述标签是否已向标签服务器注册，若是，则结束；否则执行步骤S17；

步骤S17：sink节点向标签服务器发起注册请求；

上述标签注册请求中携带有当前业务类型对应的标签、sink节点的位置、IP地址等。

步骤S18：标签服务器将sink节点的注册信息中携带的信息记录到地址映射表中。

标签服务器收到注册请求后，首先解析注册请求，得到sink节点当前要注册的标签及其位置、IP地址等，存到地址映射表中。

如图4所示，是本发明WSN的应用场景示意图；假设WSN具有四个区域，分别为Pos1、Pos2、Pos3、Pos4，Pos1中有一个sink节点，为sink1，Pos2中有两个sink节点，分别为sink2、sink3，Pos3中有两个sink节点、分别为sink4、sink6，Pos4中有一个sink节点，为sink5；结合表1，假设sink1支持的业务类型的标签为Lab1、Lab3；sink2支持的业务类型的标签为Lab1；sink3、sink4支持的业务类型的标签为Lab3；sink5支持的业务类型的标签为Lab1；sink6支持的业务类型的标签为Lab2；则所有sink节点支持的业务类型的标签全部注册后的地址映射表如表2所示。需要说明的是，表2仅是地址映射表的最简单的形式之一，并不是地址映射表的唯一形式，在其他实施例中，可根据实际应用选择其他形式，比如将位置作为表的第一列等。

表2

节点	位置	IP地址	支持的业务类型对应的标签
				sink1	Pos1	地址1	Lab1、Lab3
sink2	Pos2	地址2	Lab1
				sink3	Pos2	地址3	Lab3
sink4	Pos3	地址4	Lab2、Lab3
				sink5	Pos4	地址5	Lab1
sink6	Pos3	地址6	Lab2

如图5所示，是本发明WSN寻址方法流程图；具体包括以下步骤：

步骤S20：接入sink节点收到用户查询请求后，解析所述查询请求，得到查询条件，并将查询条件发送给标签服务器；

接入sink节点是指收到用户查询请求的sink节点。

用户可以通过位置查询，也可以通过业务类型查询，还可以通过位置和业务类型同时进行查询。

假设用户预查询区域4中的温度信息，根据表1，温度对应的标签为Lab1，则本步骤中解析得到的查询条件即为：Pos4+Lab1。

步骤S21：标签服务器在地址映射表中查找符合查询条件的sink节点，并将找到的sink节点的地址信息返回给接入sink节点；

标签服务器在表2中查找位置为Pos4且支持的业务类型的标签为Lab1的sink节点，找到sink5，则返回sink5的IP地址。

在其他实施例中，若地址映射表中符合查询条件的sink节点有多个，比如，用户需要查询区域2中的所有数据，则sink2、sink3都符合条件，此时，标签服务器返回的地址信息为一地址列表，表中包括sink2、sink3的IP地址；若地址映射表中没有符合查询条件的sink节点，比如，用户需要查询区域3中的温度信息，即查询条件为Pos3+Lab1，则标签服务器返回的地址信息为空。

步骤S22：接入sink节点判断收到的地址信息的类型，若为单地址，则执行步骤S23；若为地址列表，则执行步骤S24；若为空，则执行步骤S26；

步骤S23：访问相应的sink节点并获取预查询数据，返回给用户，结束；

结合表2，假设查询条件为Pos4+Lab1，则接入sink节点收到的地址为地址5，接入sink节点访问sink5，并获取其中标签为Lab1的数据。

步骤S24：依次访问相应的sink节点并获取预查询数据；

结合表2，假设查询条件为Lab2，则地址列表中包括地址地址4、地址6，则接入sink节点依次访问sink4并获取标签为Lab2的数据；然后再访问sink6并获取标签为Lab2的数据。

步骤S25：对获取到的数据进行融合处理，返回给用户，结束；

步骤S26：返回0给用户。

在其他实施例中，接入节点收到的地址信息中可能包括自身的IP地址，此时，接入节点直接从自身的缓存区中获取预查询数据即可。结合图4及表2，假设sink1为接入sink节点，而查询条件为Pos1，则标签服务器返回的地址信息为地址1，则sink1读取自身缓存区中的所有数据，融合处理后返回给用户。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种无线传感网络，包括传感节点、sink节点，所述传感节点用于将采集到的传感信息发送给相应的sink节点；所述sink节点用于收集所述传感节点发送的传感信息；其特征在于，所述无线传感网络还包括标签服务器，

所述标签服务器，用于生成标签表及地址映射表，将sink节点的信息记录到地址映射表中；

所述sink节点，用于从所述标签服务器上获取标签表，从传感信息中提取业务类型和业务数据，并用标签表中与提取到的业务类型对应的标签标记所述业务数据后存储，以及判断当前业务类型对应的标签是否已向所述标签服务器注册，并在所述标签未注册时，向所述标签服务器发起注册请求。

2.根据权利要求1所述的无线传感网络，其特征在于，

所述sink节点用于接收用户的查询请求，并解析所述查询请求，将得到的查询条件转发给所述标签服务器；以及根据从所述标签服务器返回的地址信息，访问相应的sink节点并获取预查询数据，将获取到的数据返回给用户；

所述标签服务器用于根据查询条件在地址映射表中查找相应的sink节点，并将找到的sink节点的地址信息返回给相应的sink节点。

3.根据权利要求2所述的无线传感网络，其特征在于，

所述sink节点用于判断收到的地址信息的类型，以及对获取到的数据进行融合处理。

4.根据权利要求1或2所述的无线传感网络，其特征在于，所述标签服务器位于互联网内，所述sink节点通过互联网与所述标签服务器互通。

5.一种无线传感网络编址方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

标签服务器生成标签表和地址映射表；

sink节点从所述标签服务器中获取标签表；

所述sink节点提取收到的传感信息中的业务类型及业务数据，并用所述业务类型对应的标签标记所述业务数据后存储；

所述sink节点判断所述标签是否已向所述标签服务器注册，若未注册，则发起注册请求；

所述标签服务器将收到的注册请求中携带的信息记录到所述地址映射表的相应位置。

6.根据权利要求5所述的无线传感网络编址方法，其特征在于，所述sink节点通过向所述标签服务器发送标签请求，从所述标签服务器中获取标签表。

7.根据权利要求5所述的无线传感网络编址方法，其特征在于，所述sink节点用提取到的业务类型对应的标签标记业务数据前，首先在本地标签表中查找所述提取到的业务类型对应的标签。

8.根据权利要求5所述的无线传感网络编址方法，其特征在于，所述注册请求中携带有当前业务类型的标签、sink节点的位置以及互联网协议IP地址。

9.一种无线传感网络寻址方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

接入sink节点解析收到的用户查询请求，并将解析得到的查询条件发送给所述标签服务器；

所述标签服务在所述地址映射表中查找符合查询条件的sink节点，并返回地址信息给所述接入sink节点；

所述接入sink节点根据收到的地址信息，访问相应的sink节点并获取预查询数据，返回给用户。

10.根据权利要求9所述的无线传感网络寻址方法，其特征在于，所述查询请求携带有位置信息和/或业务类型信息。

11.根据权利要求9所述的无线传感网络寻址方法，其特征在于，若所述标签服务器在地址映射表中找到的符合查询条件的sink节点为两个或者两个以上，则返回的地址信息为一地址列表；若没有找到符合查询条件的sink节点，则返回的地址信息为空。

12.根据权利要求9或11所述的无线传感网络寻址方法，其特征在于，所述接入sink节点收到地址信息后，具体执行以下步骤：

判断所述地址信息的类型，若为空，则返回0给用户；若为地址列表，则依次访问相应的sink节点，获取预查询数据，并对获取到的数据进行融合处理后返回给用户；若为单地址，则访问相应的sink节点，并获取预查询数据，返回给用户。

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