CN104935678A - 一种电力无线传感网的通信方法、接入网关及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力无线传感网的通信方法、接入网关及系统，其中，该方法包括：接收外部用户发送的访问目标节点请求，访问目标节点请求包括虚拟IPV6地址；解析虚拟IPV6地址，确定汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型；根据汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型封装传感网络协议数据包，并访问目标节点。可以实现了外部用户到目标节点之间的快速映射，从而实现实时寻址，且不影响传感网络自身的特性，提高网络访问的透明性。虚拟IP与目标节点之间的映射通过哈希算法实现，有效减少查询时延，提高映射效率。

Description

一种电力无线传感网的通信方法、接入网关及系统
技术领域
本发明涉及传感器领域中电力无线传感网技术领域，具体地，涉及一种电力无线传感网的通信方法、接入网关及系统。
背景技术
在电力无线传感网系统架构中，无线传感网接入网关承担异构传感网络信息汇聚、外网TCP/IP连接、通信协议转换等功能，具有接入的网络种类多、传感节点数量巨大、更新频繁等特点。随着IPv6的演进，业务系统或用户普遍希望每一个传感节点拥有独一无二的IP地址，并支持通过IP方式直接访问，由此衍生出一些适用于无线传感网的裁剪版TCP/IP通信协议，如6LowPan等，但是电力无线传感网络受节点能耗、信道带宽等因素的限制，往往并不支持IP方式直接访问。因此迫切需要实现一种外部业务系统或用户能够对传感节点实时寻址，且不影响传感网络根据自身特性选择合适通信协议的方法，提高网络访问的透明性。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
(1)传感网络为一个个孤立的私有网络，支持ZigBee、WiFi、RFID等协议，传感节点不具备统一编码，外部用户访问需要经过复杂的地址映射。
(2)支持全IP访问的无线传感网通信协议往往需要较好的通信信道支持，而且传感节点对能耗要求高，难以满足电力物联网实际需求。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中无线传感网目标节点缺乏可供快速检索的编码方法，难以实现快速映射的协议转换、网络访问透明性差等缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种电力无线传感网的通信方法。
根据本发明实施例提供的一种电力无线传感网的通信方法，包括：接收外部用户发送的访问目标节点请求，访问目标节点请求包括虚拟IPV6地址；解析虚拟IPV6地址，确定汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型；根据汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型封装传感网络协议数据包，并访问目标节点。
在上述技术方案中，虚拟IPV6地址包括高64bit部分和低64bit部分；
高64bit部分包括接入网关IP地址；低64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID；或者
低64bit部分包括接入网关IP地址；高64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID。
在上述技术方案中，在接收外部用户发送的访问目标节点请求之后，还包括：判断本地IP地址与虚拟IPV6地址中的接入网关IP地址是否匹配，在本地IP地址与接入网关IP地址匹配时，继续步骤解析虚拟IPV6地址。
在上述技术方案中，在接收外部用户发送的访问目标节点请求之前，还包括：提取汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型。
在上述技术方案中，在提取汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型之后，还包括：根据提取的汇聚节点地址信息、目标节点地址信息、目标节点协议类型以及接入网关的IP地址，按照哈希算法生成虚拟IPV6地址，并存储虚拟IPV6地址。
本发明实施例提供的一种电力无线传感网的通信方法，实现了外部用户到目标节点之间的快速映射，从而实现实时寻址，且不影响传感网络自身的特性，提高网络访问的透明性。外部用户建立IPv6连接时，接入网关将自身IP地址与IPv6中的接入网关IP地址进行匹配，即可过滤掉非访问本网关的连接。虚拟IP与目标节点之间的映射通过哈希算法实现，有效减少查询时延，提高映射效率。
本发明是为了克服现有技术中无线传感网目标节点缺乏可供快速检索的编码方法，难以实现快速映射的协议转换、网络访问透明性差等缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种接入网关。
本发明实施例提供的一种电力无线传感网的接入网关，包括：
接口管理模块，用于接收外部用户发送的访问目标节点请求，访问目标节点请求包括虚拟IPV6地址；
虚拟IP管理模块，用于解析虚拟IPV6地址，确定汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型；
传感网络管理模块，用于根据汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型封装传感网络协议数据包，并访问目标节点。
在上述技术方案中，虚拟IPV6地址包括高64bit部分和低64bit部分；
高64bit部分包括接入网关IP地址；低64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID；或者
低64bit部分包括接入网关IP地址；高64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID。
在上述技术方案中，接口管理模块在接收到外部用户发送的访问目标节点请求之后，还用于：判断本地IP地址与虚拟IPV6地址中的接入网关IP地址是否匹配，在本地IP地址与接入网关IP地址匹配时，虚拟IP管理模块继续解析虚拟IPV6地址。
在上述技术方案中，传感网络管理模块还用于：提取汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型。
在上述技术方案中，虚拟IP管理模块，还用于：根据传感网络管理模块提取的汇聚节点地址信息、目标节点地址信息、目标节点协议类型以及接入网关的IP地址，按照哈希算法生成虚拟IPV6地址，并存储虚拟IPV6地址。
本发明实施例提供的一种电力无线传感网的通信方法，实现了外部用户到目标节点之间的快速映射，从而实现实时寻址，且不影响传感网络自身的特性，提高网络访问的透明性。外部用户建立IPv6连接时，接入网关将自身IP地址与IPv6中的接入网关IP地址进行匹配，即可过滤掉非访问本网关的连接。虚拟IP与目标节点之间的映射通过哈希算法实现，有效减少查询时延，提高映射效率。
本发明是为了克服现有技术中无线传感网目标节点缺乏可供快速检索的编码方法，难以实现快速映射的协议转换、网络访问透明性差等缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种电力无线传感网系统。
本发明实施例提供的一种电力无线传感网系统，包括如上述的接入网关、汇聚节点和目标节点；
目标节点用于将目标节点地址信息和目标节点协议类型发送至汇聚节点，目标节点协议类型包括ZigBee网络协议、RFID网络协议或WiFi网络协议；
汇聚节点用于将汇聚节点地址信息以及目标节点发送的目标节点地址信息和目标节点协议类型发送至接入网关。
根据本发明实施例提供的一种电力无线传感网系统，预想为每一目标节点分配唯一的虚拟IPV6地址，同时接入网关存储该虚拟IPV6地址，可以实现外部用户到目标节点之间的快速映射，提高网络访问的透明性。外部用户建立IPv6连接时，接入网关将自身IP地址与IPv6中的接入网关IP地址进行匹配，即可过滤掉非访问本网关的连接。虚拟IP与目标节点之间的映射通过哈希算法实现，有效减少查询时延，提高映射效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中电力无线传感网的通信方法流程图；
图2为本发明实施例一中电力无线传感网的通信方法详细流程图；
图3为本发明实施例一中虚拟IPV6地址编码示意图；
图4为本发明实施例中接入网关的结构示意图；
图5为本发明实施例中电力无线传感网系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
根据本发明实施例，提供了一种电力无线传感网的通信方法，参见图1所示，该方法具体包括：
步骤101：接收外部用户发送的访问目标节点请求，访问目标节点请求包括虚拟IPV6地址。
当外部的用户需要访问目标节点时，用户向接入网关发送访问目标节点请求，通过虚拟IP地址访问目标节点，其实质是与接入网关建立一个对应的TCP/IP连接，接入网关可以为外部用户的每一次请求建立一个对应的连接。
步骤102：解析虚拟IPV6地址，确定汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型。
其中，该汇聚节点地址信息具体包括汇聚节点物理MAC；
目标节点地址信息包括目标节点物理MAC；
目标节点协议类型具体包括无线传感网协议码。
步骤103：根据汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型封装传感网络协议数据包，并访问相对应的目标节点。
在本发明实施例中，该虚拟IPv6地址由128bit组成，具体包括：高64bit部分和低64bit部分，其中：
高64bit部分包括接入网关IP地址；低64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID；或者
低64bit部分包括接入网关IP地址；高64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID。
上述无线传感网协议虚拟ID、汇聚节点虚拟ID、目标节点虚拟ID分别由无线传感网协议码、汇聚节点物理MAC、目标节点物理MAC按照一致性哈希算法生成。
具体的，在步骤101之前接入网关需要预先存储虚拟IPV6地址，包括步骤A1-A2：
步骤A1、提取汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型。
步骤A2、根据提取的汇聚节点地址信息、目标节点地址信息、目标节点协议类型以及接入网关的IP地址，按照哈希算法生成虚拟IPV6地址，并存储虚拟IPV6地址。
在上述步骤A1中具体为提取汇聚节点物理MAC、目标节点物理MAC和无线传感网协议码，按照哈希算法生成汇聚节点虚拟ID、目标节点虚拟ID和无线传感网协议虚拟ID，再加上本地接入网关的IP地址，确定最终的虚拟IPV6地址，并将该虚拟IPV6地址存储于接入网关。
优选的，在上述步骤101之后，还包括：判断本地IP地址与虚拟IPV6地址中的接入网关IP地址是否匹配，在本地IP地址与接入网关IP地址匹配时，继续步骤解102。
本发明实施例提供的一种电力无线传感网的通信方法，实现了外部用户到目标节点之间的快速映射，从而实现实时寻址，且不影响传感网络自身的特性，提高网络访问的透明性。外部用户建立IPv6连接时，接入网关将自身IP地址与IPv6中的接入网关IP地址进行匹配，即可过滤掉非访问本网关的连接。虚拟IP与目标节点之间的映射通过哈希算法实现，有效减少查询时延，提高映射效率。
下面通过实施例一详细介绍电力无线传感网的通信方法流程。
实施例一
在实施例一中，接入网关预先存储虚拟IPV6地址，在接收到用户发送的访问请求后解析IPV6地址，进而使用户可以访问目标节点。
参见图2所示，实施例一中的电力无线传感网通信方法流程具体如下：
步骤201：接入网关根据传感网络独有的数据包提取汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型。
步骤202：将汇聚节点地址信息、目标节点地址信息、目标节点协议类型以及接入网关的IP地址按照哈希算法生成虚拟IPV6地址，并存储该虚拟IPV6地址。
其中，一个目标节点对应一个唯一的虚拟IPV6地址。在实施例一中，该虚拟IPv6地址由128bit组成，具体包括：高64bit部分和低64bit部分，其中：高64bit部分包括接入网关IP地址；低64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID。在实际中，由于接入网关IP地址为32bit，采用虚拟IPV6地址高64bit部分中的32bit作为接入网关的IP地址，其余可以置位为零或备用。该虚拟IPV6地址的编码图参见图3所示。
步骤203：接入网关接收外部用户发送的目标节点请求，该访问目标节点请求包括目标节点相对应的虚拟IPV6地址。
步骤204：接入网关判断本地IP地址与虚拟IPV6地址中高64bit中的接入网关IP地址是否匹配，在二者匹配时继续步骤205。
步骤205：解析虚拟IPV6地址，确定汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型。
步骤206：接入网关中的ZigBee管理模块或RFID管理模块根据汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型封装传感网络协议数据包。
步骤207：外部用户访问相对应的目标节点。
以上详细介绍了该电力无线传感网通信方法流程，该方法也可以通过装置实现，下面介绍该装置的结构和功能。
本发明实施例提供一种接入网关，参见图4所示，包括：接口管理模块401、虚拟IP管理模块402和传感网络管理模块403。
接口管理模块401用于接收外部用户发送的访问目标节点请求，访问目标节点请求包括虚拟IPV6地址；
虚拟IP管理模块402用于解析虚拟IPV6地址，确定汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型；
传感网络管理模块403用于根据汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型封装传感网络协议数据包，并访问目标节点。
优选的，上述虚拟IPV6地址包括高64bit部分和低64bit部分；其中，
高64bit部分包括接入网关IP地址；低64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID；或者
低64bit部分包括接入网关IP地址；高64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID。
优选的，接口管理模块401在接收到外部用户发送的访问目标节点请求之后，还用于：判断本地IP地址与虚拟IPV6地址中的接入网关IP地址是否匹配，在本地IP地址与接入网关IP地址匹配时，虚拟IP管理模块402继续解析虚拟IPV6地址。
优选的，传感网络管理模块403还用于：提取汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型。
优选的，虚拟IP管理模块402，还用于：根据传感网络管理模块403提取的汇聚节点地址信息、目标节点地址信息、目标节点协议类型以及接入网关的IP地址，按照哈希算法生成虚拟IPV6地址，并存储虚拟IPV6地址。
优选的，传感网络管理模块403包括ZigBee网络管理模块和RFID网络管理模块。
根据本发明实施例提供的一种接入网关，可以实现外部用户到目标节点之间的快速映射，提高网络访问的透明性。外部用户建立IPv6连接时，接入网关将自身IP地址与IPv6中的接入网关IP地址进行匹配，即可过滤掉非访问本网关的连接。虚拟IP与目标节点之间的映射通过哈希算法实现，有效减少查询时延，提高映射效率。
本发明实施例还提供一种电力无线传感网系统，参见图5所示，包括如上所述的接入网关10、汇聚节点20和目标节点30；
目标节点30用于将目标节点地址信息和目标节点协议类型发送至汇聚节点20，目标节点协议类型包括ZigBee网络协议、RFID网络协议或WiFi网络协议；
汇聚节点20用于将汇聚节点地址信息以及目标节点30发送的目标节点地址信息和目标节点协议类型发送至接入网关10。
根据本发明实施例提供的一种电力无线传感网系统，预想为每一目标节点分配唯一的虚拟IPV6地址，同时接入网关存储该虚拟IPV6地址，可以实现外部用户到目标节点之间的快速映射，提高网络访问的透明性。外部用户建立IPv6连接时，接入网关将自身IP地址与IPv6中的接入网关IP地址进行匹配，即可过滤掉非访问本网关的连接。虚拟IP与目标节点之间的映射通过哈希算法实现，有效减少查询时延，提高映射效率。
本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图1-图5为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (11)

1.一种电力无线传感网的通信方法，其特征在于，包括：
接收外部用户发送的访问目标节点请求，所述访问目标节点请求包括虚拟IPV6地址；
解析所述虚拟IPV6地址，确定汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型；
根据所述汇聚节点地址信息、所述目标节点地址信息和所述目标节点协议类型封装传感网络协议数据包，并访问目标节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟IPV6地址包括高64bit部分和低64bit部分；
所述高64bit部分包括接入网关IP地址；所述低64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID；或者
所述低64bit部分包括接入网关IP地址；所述高64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述接收外部用户发送的访问目标节点请求之后，还包括：
判断本地IP地址与所述虚拟IPV6地址中的接入网关IP地址是否匹配，在本地IP地址与接入网关IP地址匹配时，继续步骤解析所述虚拟IPV6地址。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，在所述接收外部用户发送的访问目标节点请求之前，还包括：
提取汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述提取汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型之后，还包括：
根据所述提取的汇聚节点地址信息、目标节点地址信息、目标节点协议类型以及接入网关的IP地址，按照哈希算法生成虚拟IPV6地址，并存储所述虚拟IPV6地址。
6.一种电力无线传感网的接入网关，其特征在于，包括：
接口管理模块，用于接收外部用户发送的访问目标节点请求，所述访问目标节点请求包括虚拟IPV6地址；
虚拟IP管理模块，用于解析所述虚拟IPV6地址，确定汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型；
传感网络管理模块，用于根据所述汇聚节点地址信息、所述目标节点地址信息和所述目标节点协议类型封装传感网络协议数据包，并访问目标节点。
7.根据权利要求6所述的接入网关，其特征在于，所述虚拟IPV6地址包括高64bit部分和低64bit部分；
所述高64bit部分包括接入网关IP地址；所述低64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID；或者
所述低64bit部分包括接入网关IP地址；所述高64bit部分包括8bit无线传感网协议虚拟ID、8bit汇聚节点虚拟ID和48bit目标节点虚拟ID。
8.根据权利要求7所述的接入网关，其特征在于，所述接口管理模块在接收到外部用户发送的访问目标节点请求之后，还用于：
判断本地IP地址与所述虚拟IPV6地址中的接入网关IP地址是否匹配，在本地IP地址与接入网关IP地址匹配时，虚拟IP管理模块继续解析所述虚拟IPV6地址。
9.根据权利要求6-8任一所述的接入网关，其特征在于，所述传感网络管理模块还用于：
提取汇聚节点地址信息、目标节点地址信息和目标节点协议类型。
10.根据权利要求9任一所述的接入网关，其特征在于，虚拟IP管理模块，还用于：
根据所述传感网络管理模块提取的汇聚节点地址信息、目标节点地址信息、目标节点协议类型以及接入网关的IP地址，按照哈希算法生成虚拟IPV6地址，并存储所述虚拟IPV6地址。
11.一种电力无线传感网系统，其特征在于，包括如权利要求6-10任一所述的接入网关、汇聚节点和目标节点；
所述目标节点用于将目标节点地址信息和目标节点协议类型发送至所述汇聚节点，所述目标节点协议类型包括ZigBee网络协议、RFID网络协议或WiFi网络协议；
所述汇聚节点用于将汇聚节点地址信息以及所述目标节点发送的所述目标节点地址信息和所述目标节点协议类型发送至所述接入网关。
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