CN103139871B - 一种在泛在传感器网络中用于支持多家乡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种在泛在传感器网络中用于支持多家乡的方法。在该方法中，传感器网络网关向传感器网络控制器发送配置请求，该配置请求用于查询该传感器网络网关所辖的传感器网络是否支持多家乡；然后，传感器网关接收来自传感器网络控制器的配置文件，该配置文件用于指示该传感器网络是否支持多家乡；当传感器网络支持多家乡时，向传感器网络控制器发送绑定更新消息，其中，该绑定更新消息中包含所述传感器网络的标识，以及用于指示该传感器网络支持多家乡的指示符。采用本发明的方案，使得传感器节点或传感器网络能够同时以多种接口方式接入到因特网中。

Description

一种在泛在传感器网络中用于支持多家乡的方法

技术领域

本发明涉及泛在传感器网络，尤其涉及在泛在传感器网络中用于支持多家乡的方法。

背景技术

传感器网络是集无线技术、嵌入式技术和传感器网络技术于一体的综合智能信息系统，可用于公共安全、生态环保、应急指挥、智能交通、反恐、智能家居等诸多领域。例如，智能化家居中的传感器/控制器网络、工业现场各种参数收集、控制器的统一联网调控等，都可以通过传感器网络实现。

在现有的泛在传感器网络(UbiquitousSensorNetwork，USN)环境中，传感器节点或传感器网络的数量以及传感器应用用户的数量都是巨大的。随着传感器节点或传感器网络的数量以及传感器应用用户的数量的增加，因特网中的单一的用于将传感器网络接入到因特网中的接入点负载过重，从而传感器节点或传感器网络以及传感器应用用户受到在接入点排队所产生的延迟的影响，从而增加了端到端的延迟。此外，传感器节点或传感器网络将来将支持越来越多的应用。这些传感器应用中的一部分有较高的QoS要求，例如，医疗系统QoS要求不能丢包，因此适合于运行于3GPP接入系统中；而另一些应用，例如天气预报数据的传输，对丢包并不敏感，适合于运行于其他补充的接入系统中，例如WiFi接入网络。

现有的移动节点的多家乡以及负载均衡的解决方案包括采用代理移动IPv6(ProxyMobileIPv6，PMIPv6)技术。

在传统PMIPv6多家乡技术中，当通过一个新的接口新关联到一个新的移动接入网关(MobileAccessGateway，MAG)时，新的MAG向本地移动锚点(LocalMobilityAnchor，LMA)发送代理绑定更新消息，以注册新的代理转交地址(care-of-address)。在代理绑定更新消息中，新的MAG设置接入技术(例如，是采用Wifi接入技术或者采用3G接入技术等)和切换指示符(HandoffIndicator，HI)的值。如果接入技术的类型不同于当前绑定缓存表项中的对应的该节点的值、并且HI的值为2，LMA确定发生了在不同接入技术之间的切换。LMA然后向MAG响应一条代理绑定确认消息，在该确认消息中，HI被设置为2。

如果将传统PMIPv6多家乡技术用于大规模的泛在传感器网络中，将会产生以下问题：

在传统PMIPv6多家乡技术中，HI的值必须设置为2。然而，在实际应用中，当一个新的接口被激活并接入到一个新的MAG，该新的MAG通常将HI值设置为1，以指示关联到一个新的接口，而并非将该HI值设置为2。

在传统PMIPv6多家乡技术中，新的MAG在发往LMA的代理绑定更新消息中设置HI的值。这意味着终端节点需要告知新的MAG该终端节点是一个多家乡节点。但是，在USN环境中，由于传感器节点通常能量低，处理能力差，因此，这些传感器节点不会告诉新的MAG本节点是否为多家乡节点。因此，新的MAG应该以其他方式确定该节点是否为多家乡节点。

此外，正确地设置接入技术的类型对于支持单一的接入技术的MAG和LMA是容易的。然而，在USN环境下，传感器节点或传感器网络可能同时通过不同的接入技术接入到因特网中。也即，MAG和LMA可能具有不同的接入技术。在多接入技术的环境中，很难正确地设置接入技术。

发明内容

为了解决上述技术问题，有利地可以提供一种方法，使得传感器节点或传感器网络能够同时以多种接口方式接入到因特网中(该技术被称为多家乡)。考虑到传感器节点的通常功率和处理能力较低，因此，本发明提出了一种基于网络的泛在传感器网络多家乡方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种在传感器网络网关中支持传感器网络多家乡的方法，该方法包括以下步骤：向传感器网络控制器发送配置请求，该配置请求用于查询该传感器网络网关所辖的传感器网络是否支持多家乡；接收来自所述传感器网络控制器的配置文件，该配置文件用于指示该传感器网络是否支持多家乡；当所述传感器网络支持多家乡时，向所述传感器网络控制器发送绑定更新消息，其中，该绑定更新消息中包含所述传感器网络的标识，以及用于指示该传感器网络支持多家乡的指示符。

根据本发明的第二方面，提供了一种在传感器网络控制器中用于处理传感器网络的位置信息的方法，包括以下步骤：接收来自传感器网络网关的配置请求；根据该配置请求，查询预先配置好的本地数据库，以确定该传感器网络是否支持多家乡；向所述传感器网络网关发送配置文件，该配置文件用于指示该传感器网络是否支持多家乡。

采用本发明的方案，接入网络中可选用的网络资源被整合，因此，增强了可扩展性；匹配了单独的传感器网络数据流和接入网络链路之间的成本、安全、QoS(QualityofService，服务质量)等参数；达到了无损切换，从而提高了可靠性。

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、目的和优势将会更为明显。

图1示出了示出了根据本发明的一个具体实施例的网络拓扑结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个具体实施例的系统方法流程图；

图3示出了根据本发明的一个具体实施例的绑定缓存表项；

图4示出了示出了根据本发明的一个具体实施例的示例的绑定更新消息的格式；

图5示出了根据本发明的一个具体实施例的绑定确认消息的格式。

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

以下，首先对本发明中的主要的技术术语进行解释。

传感器网络：在本文中，包括传感器网络和传感器网络节点。

多家乡：传感器网络能够同时以多种方式接入到因特网中，这种多接入的方式，称为多家乡。

网络架构：

图1示出了根据本发明的一个具体实施例的网络拓扑结构示意图。整个网络被划分为几个域，每个域称为UC域。每个域具有集中的协调器，也即泛在传感器网络控制器(UbiquitousSensorNetworkController，UC)，传感器网络控制器转发来自或者发往其域中的数据包。

图1示出的架构包括以下的主要的实体：

传感器网络网关(SensornetworkGateway，SGW)：位于因特网中，负责将传感器网络连入因特网中。SGW周期地发送信标，该信标中包括SGW的扩展设备标识(ExtendedUniqueIdentifier，EUI)和个域网标识(PersonalAreaNetworkID，PANID)。每个SGW在该网络中具有独特的PAN标识。如果传感器网络接收到信标，传感器网络查看由SGW发送的PANID，并确定该传感器网络是否连接到新的SGW中。

传感器网络控制器(UbiquitousSensorNetworkController，UC)：传感器网络控制器是一个协调器，用于负责该UC域中的传感器网络和传感器网关的管理。UC还转发来自或者发往其域中的数据包。此外，UC还为传感器网络创建绑定缓存表项。

以下，将介绍UC建立绑定缓存表项(bindingcacheentry)的过程

传感器网络控制器建立绑定缓存表项

当传感器网络新注册到因特网中时，传感器网络需要通过传感器网络网关进行注册。传感器网络首先将注册请求发送给传感器网络网关，该注册请求中包括该传感器网络的标识。

然后，传感器网络网关发送注册请求至传感器网络控制器，在该注册请求中，包括传感器网络的标识。

然后，传感器网络控制器接收来自传感器网络控制器所辖的各个传感器网络网关的注册信息，其中，该注册信息中包含该各个传感器网络网关所辖的各个传感器网络标识。

传感器网络控制器根据该注册信息，建立绑定缓存表项，其中，该绑定缓存表项中包含该各个传感器网络网关地址与该各个传感器网络网关分别所辖的各个传感器网络标识之间的对应关系。

负载均衡过程

以下，将介绍负载均衡过程，在负载均衡过程中，优选地，传感器网络可以以利用多种接入方式接入到因特网中。以下，参照图2，对负载均衡的过程进行具体的描述。

图2示出了根据本发明的一个具体实施例的系统方法流程图。

首先，在步骤S20中，传感器网络网关向传感器网络发送信标。该信标中包括该传感器网络网关的EUI和PAN_ID。

然后，在步骤S21中，传感器网络根据由SGW发来的信标中的EUI和PAN_ID，传感器网络确定传感器网络是否移动到了新的SGW所辖的区域。

具体地，传感器网络通过比较新SGW和旧SGW发送的信标中的PANID来进行移动性检测。如果新SGW的信标中的PANID与旧SGW的信标中的PANID相同，那么传感器网络(sensornetwork，SN)就获知它仍在相同SGW中移动。如果新SGW的信标中的PANID与旧SGW的信标中的PANID不同，那么传感器网络就获知它移动到了新的SGW。

如果传感器网络希望连接到新的SGW，则在步骤S22中，传感器网络向新的SGW发送关联请求。该关联请求中包括用于通知SGW该传感器网络对于该PAN是新的并且该传感器网络希望关联到该PAN中。该关联请求中还包括该传感器网络的标识(sensorID)。

然后，在步骤S23中，SGW接收到来自传感器网络的关联请求后，SGW向传感器网络发送关联响应。

然后，在新的SGW和UC的协助下，认证、授权、鉴权服务器(Authentication，AuthorizationandAccountingserver，3Aserver)与传感器网络进行相互认证。由于本发明并不涉及鉴权，因此，在此不予赘述，且图2中也未示出3A服务器。

然后，在成功地进行认证以后，SGW将从UC下载配置文件。具体地，首先，在步骤S24中，SGW向UC发送配置请求。

然后，在UC接收来自传感器网络网关的配置请求后，在步骤S25中，UC根据该配置请求，查询预先配置好的本地数据库，以确定该传感器网络是否支持多家乡。

然后，在步骤S26中，UC向传感器网络网关发送配置文件，该配置文件用于指示该传感器网络支持多家乡。当然，如果UC通过查询本地数据库，发现传感器网络不支持多家乡，则在步骤S26中，UC向传感器网络网关发送的配置文件指示该传感器网络不支持多家乡。当然，考虑到SGW所接入的传感器网络的个数可能不唯一，因此，该网络网关配置文件中还应该包括该传感器网络的标识。

然后，如果传感器网络支持多家乡，则在步骤S27中，SGW向UC发送绑定更新消息，该绑定更新请求例如是以IPv6数据包形式发送的，在该IPv6数据包的包头中的IPv6源地址就是该新的SGW的IPv6地址。在该绑定更新消息中，Mu标志被设置为1，且移动选项域中的HI的值也被设置为1。在绑定更新消息中的移动选项域中还包括传感器网络的标识。图4示出了示例的绑定更新消息的格式。与在传统的PMIPv6中定义的传统的绑定更新消息相比，本发明中的示例的绑定更新消息新引入了Mu标记，该Mu标记特别设计用于泛在传感器网络的负载平衡。

然后，当UC接收到来自SGW的绑定更新消息后，在步骤S28中，UC更新绑定缓存表项，为该新的接口分配新的移动会话。在绑定缓存表项中，原始的SGW被标记为M(主，master)，新增的SGW被标记为S(从，slavery)。参见图3，图3示出了示例的绑定缓存表项格式。

然后，在步骤S29中，UC向新的SGW返回绑定确认消息，也即，绑定更新确认消息。在该绑定确认消息中，Mu被设置为1，且在移动选项域中的HI的值为1。本发明提出的示例的绑定确认消息的格式如图5所示。与在传统的PMIPv6中定义的传统的绑定确认消息相比，本发明中的示例的绑定确认消息新引入了Mu标记，该Mu标记特别设计用于泛在传感器网络的负载平衡。

以上对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于特定的系统、设备和具体协议，本领域内技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。在本发明中，“第一”、“第二”仅表示名称，不代表次序关系。在发明的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (8)

1.一种在传感器网络网关中支持传感器网络多家乡的方法，该方法包括以下步骤：

A.向传感器网络控制器发送配置请求，该配置请求用于查询该传感器网络网关所辖的传感器网络是否支持多家乡；

B.接收来自所述传感器网络控制器的配置文件，该配置文件用于指示该传感器网络是否支持多家乡；

C.当所述传感器网络支持多家乡时，向所述传感器网络控制器发送绑定更新消息，其中该绑定更新消息中包含所述传感器网络的标识，以及用于指示该传感器网络支持多家乡的指示符。

2.根据权利要求1所述的方法，其中当所述传感器网络发生切换时，所述绑定更新消息中还包含切换指示符，其中该切换指示符的值为1。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤A之前还包括：

-向该传感器网络发送信标，该信标中包含该传感器网络网关的扩展唯一标识、以及该传感器网络网关的个域网标识；

-接收来自所述传感器网络的关联请求，该关联请求中包含该传感器网络的标识；

-根据来自所述传感器网络的关联请求，发送关联响应。

4.一种在传感器网络控制器中用于处理传感器网络的位置信息的方法，包括以下步骤：

I.接收来自传感器网络网关的配置请求；

II.根据该配置请求，查询预先配置好的本地数据库，以确定该传感器网络是否支持多家乡；

III.向所述传感器网络网关发送配置文件，该配置文件用于指示该传感器网络是否支持多家乡。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述步骤III之后还包括：

IV.向所述传感器网络网关发送响应消息，该响应消息中包含指示该传感器网络支持多家乡的指示符以及切换指示符，其中该切换指示符的值为1。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述步骤III之后还包括：

-接收来自传感器网络网关的绑定更新消息，其中该绑定更新消息中包含所述传感器网络的标识，以及用于指示该传感器网络支持多家乡的指示符；

-根据该绑定更新消息，更新绑定缓存表项。

7.根据权利要求要求6所述的方法，其中当所述传感器网络支持多家乡时，所述绑定缓存表项还包含指示该传感器网络网关是主网关还是从网关的信息。

8.根据权利要求4所述的方法，其中所述步骤I之前还包括：

-接收来自传感器网络控制器所辖的各个传感器网络网关的注册信息，其中该注册信息中包含该各个传感器网络网关所辖的各个传感器网络标识；

-根据该注册信息，建立绑定缓存表项，其中该绑定缓存表项中包含该各个传感器网络网关地址与该各个传感器网络网关分别所辖的各个传感器网络标识之间的对应关系。