CN110278596B - 无线感测网络合并系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线感测网络合并系统，包括：第一数据汇集点，用以发送合并指令、第一路由信息。多个第一节点，用以传递数据与指令，为边缘节点时广播发送合并指令。其中第一路由信息为第一无线感测网络中之传输路径。第二数据汇集点，用以接收合并指令、第一路由信息，并发送第二路由信息至第一数据汇集点。以及多个第二节点，用以传递数据与指令，其中第二路由信息是为第二无线感测网络之传输路径。第二节点根据封包识别符判断是否转发合并指令至第二数据汇集点。通过交换第一路由信息以及第二路由信息达到合并无线感测网络之通讯。

Description

无线感测网络合并系统及方法

技术领域

本发明系有关于一种结合并建立分布式无线感测网络之安全信道的系统及方法，尤指一种的可通过动态交换路由信息以扩增无线感测网络传输范围的分布式系统。

背景技术

本发明系有关于一种无线感测网络合并与建立安全信道的分布式系统，通过建立安全通道用以交换不同无线感测网络之路由信息，达到扩大无线感测网络传输范围的功效。

一般无线感测网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由一到数个数据收集点以及为数众多的感测节点所构成的网络系统，而组件之间则是采用无线通信的方式沟通，通过无线感测网络其低耗电、多重跳点、传输路径动态路由、支持多种网络拓扑之特点以达到感测数据传送与接收之功能。

所述习知无线感测网络受限于布建规模的限制，单一个无线感测网络的传输范围有限，无法弹性调整传输范围，若需扩大传输范围则需要额外布建感测节点，在同一环境下的不同感测网络，数据亦无法互相传输。

发明内容

鉴于本发明之目的，在本发明中，第一数据汇集点透过发送合并指令，取得第二无线感测网络之第二路由信息，第二数据汇集点亦透过合并指令，取得第一无线感测网络之第一路由信息，根据交换第一路由信息以及第二路由信息达到第一无线感测网络与第二无线感测网络之跨网络之无线通信，通过合并网络的方式克服单一无线感测网络传输距离的限制。

本发明提供一种无线感测网络合并系统，包括：第一无线感测网络以及第二无线感测网络。第一无线感测网络包括：第一数据汇集点以及多个第一节点。第一数据汇集点，用以发送合并指令以及第一路由信息。多个第一节点，用以传递第一无线感测网络内之数据与指令，当第一节点为第一无线感测网络中的边缘节点时，透过广播的方式发送合并指令，其中第一路由信息是根据第一节点与第一数据汇集点之间的传输路径而建立。第二无线感测网络，包括：第二数据汇集点以及多个第二节点。第二数据汇集点，用以接收合并指令以及根据合并指令由第一数据汇集点取得第一路由信息，并根据合并指令发送第二路由信息至第一数据汇集点；以及多个第二节点，用以传递第二无线感测网络内之数据与指令，其中上述第二路由信息是根据上述第二节点与上述第二数据汇集点之间的传输路径而建立，上述第二节点接收上述合并指令并根据上述合并指令之封包识别符判断是否转发上述合并指令至上述第二数据汇集点；其中，上述第一数据汇集点根据上述第一路由信息以及上述第二路由信息与上述第二数据汇集点进行通讯。

本发明提供一种无线感测网络合并方法，包括下列步骤：透过第一节点与第一数据汇集点之间的传输路径建立第一路由信息；透过第二节点与第二数据汇集点之间的传输路径建立第二路由信息；透过第一数据汇集点，发送合并指令；透过第一路由信息传递第一无线感测网络内之数据与指令；当第一节点为第一无线感测网络中的边缘节点时，边缘节点透过广播的方式发送合并指令；透过第二节点接收合并指令并根据封包识别符判断是否转发合并指令至第二数据汇集点；透过第二数据汇集点接收合并指令，发送第二路由信息至第一数据汇集点；透过第一数据汇集点发送第一路由信息至第二数据汇集点；根据第一路由信息；以及第二路由信息建立第一数据汇集点与第二数据汇集点之间通讯。

附图说明

图1系显示根据本发明一实施例所述之无线感测网络之合并系统方块图。

图2系显示根据本发明一实施例所述之无线感测网络之合并系统架构图。

图3系显示根据本发明一实施例所述之数据汇集点透过因特网连接时之无线感测网络之合并系统架构图。

图4系显示根据本发明另一实施例所述之无线感测网络之合并系统架构图。

图5系显示根据本发明一实施例所述之无线感测网络之合并方法流程示意图。

图6系显示根据本发明一实施例所述之数据汇集点合并指令之流程示意图。

图7系显示根据本发明一实施例所述之数据汇集点合并响应之流程示意图。

图8系显示根据本发明一实施例所述之节点接收合并指令之流程示意图。

图9系显示根据本发明一实施例所述之节点接收合并响应之流程示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施例对本发明进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1系显示根据本发明一实施例所述之无线感测网络之合并系统方块图。如图1所示，根据本发明一实施例所述之一种无线感测网络合并系统包括:第一无线感测网络110、第二无线感测网络120。第一无线感测网络110包括第一数据汇集点111、多个第一节点112，透过第一节点112与第一数据汇集点111之间的传输路径建立第一路由信息。第一数据汇集点111用以发送合并指令以及第一路由信息。多个第一节点112用以传递上述第一无线感测网络内之数据与指令，当第一节点112为第一无线感测网络110中的边缘节点时，透过广播的方式发送上述合并指令，其中第一路由信息是根据第一节点112与第一数据汇集点111之间的传输路径而建立。第二无线感测网络120包括第二数据汇集点121、多个第二节点122，透过第二节点122与第二数据汇集点121之间的传输路径建立第二路由信息。第二数据汇集点121用以接收合并指令以及根据合并指令由一数据汇集点111取得第一路由信息，并根据合并指令发送第二路由信息至第一数据汇集点111。多个第二节点122用以传递第二无线感测网络120内之数据与指令，其中第二路由信息是根据第二节点122与第二数据汇集点121之间的传输路径而建立，第二节点122接收合并指令并根据合并指令之封包识别符判断是否转发合并指令至第二数据汇集点121，封包识别符用于区别指令类型，指令类型分为相同无线感测网络之请求指令、不同无线感测网络之请求指令以及合并指令。

图2系显示根据本发明一实施例所述之无线感测网络之合并系统架构图。如图2所示，根据本发明一实施例所述之一种无线感测网络合并系统包括:第一无线感测网络210、第一数据汇集点211、多个第一节点212、第二无线感测网络220、第二数据汇集点221以及多个第二节点222。其中第一数据汇集点211与多个第一节点212构成第一无线感测网络210，第二数据汇集点221与多个第二节点222构成第二无线感测网络220。多个第一节点212收集第一无线感测网络210内的感测数据，并将感测数据传送至第一数据汇集点211。多个第二节点222收集第二无线感测网络220内的感测数据，并将感测数据传送至第二数据汇集点221。由于第一数据汇集点211与第二数据汇集点221分属于两个不同的无线感测网络，彼此也并不知道对方的路由信息，当第一数据汇集点211发送合并指令找寻可以合并的无线感测网络，当多个第一节点212收到第一数据汇集点211发出的合并指令，判断自己是否为第一无线感测网络210中的边缘节点，若第一节点212并非边缘节点，根据第一节点212之路由信息将合并指令传递至下一个节点；若第一节点212为第一无线感测网络210之边缘节点，透过广播的方式将合并指令发送至第二无线感测网络220，当多个第二节点222收到该合并指令，根据第二节点222之路由信息将合并指令传送至第二数据汇集点221，当第二数据汇集点221收到来自第一数据汇集点211的合并指令后，当第一数据汇集点211以及第二数据汇集点221未连接至网络时，第二数据汇集点221根据原路径传送合并响应以及第二路由信息至第一数据汇集点211，当第一数据汇集点211收到合并响应以及第二路由信息之后，根据第二路由信息发送第一路由信息至第二数据汇集点221，通过交换第一路由信息以及第二路由信息建立第一无线感测网络210以及第二无线感测网络220之间的通讯，第一数据汇集点根据第一路由信息以及第二路由信息与第二数据汇集点进行通讯。

图3系显示根据本发明一实施例所述之数据汇集点透过因特网连接时之无线感测网络之合并系统架构图。如图3所示，根据本发明一实施例所述之一种无线感测网络合并系统包括:第一无线感测网络310、第一数据汇集点311、多个第一节点312、第二无线感测网络320、第二数据汇集点321以及多个第二节点322。其中第一数据汇集点311与多个第一节点312构成第一无线感测网络310，第二数据汇集点321与多个第二节点322构成第二无线感测网络320。多个第一节点312收集第一无线感测网络310内的感测数据，并将感测数据传送至第一数据汇集点311。多个第二节点322收集第二无线感测网络320内的感测数据，并将感测数据传送至第二数据汇集点321。由于第一数据汇集点311与第二数据汇集点321分属于两个不同的无线感测网络，彼此也并不知道对方的路由信息，当第一数据汇集点311发送合并指令找寻可以合并的无线感测网络，当多个第一节点312收到第一数据汇集点311发出的合并指令，判断自己是否为第一无线感测网络310中的边缘节点，若第一节点312并非边缘节点，根据第一节点312之路由信息将合并指令传递至下一个节点；若第一节点312为第一无线感测网络310之边缘节点，透过广播的方式将合并指令发送至第二无线感测网络320，当多个第二节点322收到该合并指令，根据第二节点322之路由信息将合并指令传送至第二数据汇集点321，当第二数据汇集点321收到来自第一数据汇集点311的合并指令后，当第一数据汇集点311与第二数据汇集点321透过因特网330连接，第二数据汇集点321透过因特网330传送合并响应以及第二路由信息至第一数据汇集点311，当第一数据汇集点311收到合并响应以及第二路由信息之后，透过因特网330发送第一路由信息至第二数据汇集点321，通过交换第一路由信息以及第二路由信息建立第一无线感测网络310以及第二无线感测网络320之间的通讯，第一数据汇集点根据第一路由信息以及第二路由信息与第二数据汇集点进行通讯。

图4系显示根据本发明另一实施例所述之无线感测网络之合并系统架构图。如图4所示，根据本发明另一实施例所述之无线感测网络合并系统包括:第一基地台400、第一无线感测网络410、第二无线感测网络420以及第三无线感测网络430。第一基地台400，负责自数据汇集点收集无线感测网络之感测数据，但由于布建距离关系，仅第一数据汇集点位于第一基地台的通讯范围内，以无线通信的方式与上述第一数据汇集点连接。当第一基地台需要取得第二无线感测网络420、第三无线感测网络430传统作法是就近架设第二基地台、第三基地台。使用本发明之方法，由第一数据汇集点发起合并指令，取得第二无线感测网络420之第二路由信息以及第三无线感测网络430之第三路由信息，第一数据汇集点根据第二路由信息与上述第二无线感测网络420建立通讯，根据第三路由信息与第三无线感测网络430建立通讯。当第一基地台400欲取得第三无线感测网络430中的感测数据时，第一基地台400可透过第一无线感测网络410、第二无线感测网络420作为数据传输的路由路径与第三无线感测网络430进行无线通信。当无线感测网络合并系统之第二无线感测网络420包括第二基地台，以无线通信的方式与第二数据汇集点连接时(图4未显示)，第二数据汇集点根据第一路由信息与第一无线感测网络410建立通讯，第一基地台通过第一无线感测网络与第二无线感测网络的合并，可与第二基地台彼此建立通讯。

图5系显示根据本发明一实施例所述之无线感测网络之合并方法流程示意图。如图5所述，根据本发明一实施例所述之无线感测网络之合并流程包括以下步骤。首先，透过第一数据汇集点发送合并指令给第一无线感测网络中的第一节点(S501)，透过第一路由信息传递第一无线感测网络内之数据与指令，当第一节点收到合并指令之后，判断自己是否为边缘节点(S502)，当第一节点并非边缘节点时转发合并指令，根据第一节点之路由信息将合并指令传递至下一个节点(S503)，当第一节点为第一无线感测网络中的边缘节点时，透过广播的方式发送合并指令，将合并指令发送至第二无线感测网络(S504)，透过第二节点接收合并指令，并根据合并指令中之封包识别符判断属于来自不同无线感测网络之合并请求指令时，第二节点将合并指令传送至第二无线感测网络中的第二数据汇集点(S505)，第二数据汇集点判断是否接受合并指令(S506)，若不接收合并指令结束流程(S510)，若第二数据汇集点接收合并指令，第二数据汇集点发送合并响应并与第一数据汇集点交换第一无线感测网络及第二无线感测网络之路由信息(S507)，在发送合并响应时判断是否使用安全性服务(S508)，若使用安全性服务则使用VPN加密(S509)，若不使用安全性服务则直接发送合并响应，取得其他无线感测网络之路由信息后结束合并流程(S510)。

图6系显示根据本发明一实施例所述之数据汇集点合并指令之流程示意图。如图6所述，根据本发明一实施例所述之数据汇集点合并指令之流程包括以下步骤。首先，数据汇集点发起合并指令寻求第二无线感测网络(S601)，开始等待第二无线感测网络收到合并指令后第二数据汇集点会回传合并响应指令以及第二路由信息(S602)，当第一数据汇集点收到合并响应指令以及第二路由信息后，会将第一路由信息传送给第二数据汇集点，使第一数据汇集点以及第二数据汇集点彼此交换第一路由信息以及第二路由信息(S603)，在第一数据汇集点发送第一路由信息时，可以选择是否使用安全性服务(S604)，若需要则使用VPN加密的方式传送(S605)，若不用使用安全性服务则直接发送，结束数据汇集点端的合并指令流程(S606)。

图7系显示根据本发明一实施例所述之数据汇集点合并响应之流程示意图。如图7所述，根据本发明一实施例所述之资料汇集点合并响应之流程包括以下步骤。首先，第二数据汇集点自第一无线感测网络接收到合并指令(S701)，根据封包识别符判断是否接受此合并指令(S702)，当不接受此合并指令时，则忽略合并指令(S703)，并结束此流程(S708)，当接受此合并指令时，第二数据汇集点发送合并响应指令至第一数据汇集点(S704)，同时发送第二路由信息至第一数据汇集点，使第一数据汇集点以及第二数据汇集点彼此交换第一路由信息以及第二路由信息(S705)，在第二数据汇集点发送合并响应以及第二路由信息时，可选择是否使用安全性服务(S706)，若需要安全性的传送则使用VPN加密(S707)，若不使用安全性服务则直接发送，结束数据汇集点合并响应之流程(S708)。

图8系显示根据本发明一实施例所述之节点接收合并指令之流程示意图。如图8所述，根据本发明一实施例所述之节点接收合并指令之流程包括以下步骤。首先，节点接收到合并指令(S801)，根据合并指令之封包识别符判断所接收到的合并指令是否来自自身无线感测网络(S802)，若是来自自身无线感测网络时，代表是由自身无线感测网络的数据汇集点发起的，需要寻找可以合并的无线感测网络，因此节点需要作为路由的功能，将合并指令转发出去，但为了避免过多的广播封包造成无线感测网络过于吵杂，节点判断自己是否为无线感测网络中的边缘节点(S803)，若节点属于边缘节点才广播合并指令，使不同感测网络之节点也能接收到合并指令(S804)，若节点不属于边缘节点，根据节点本身之路由信息，将合并指令传送至下个节点(S805)。若合并指令并非来自自身无线感测网络时，代表来自其他无线感测网络所发起的合并指令，因此将合并指令回传给自身的数据汇集点(S806)，由于数据汇集点收到合并指令后会发送回应指令，因此节点确认是否接收到来自自身数据汇集点发出的响应指令(S807)，当收到响应指令时将响应指传送至下一个节点(S808)，结束节点接收合并指令之流程(S809)。

图9系显示根据本发明一实施例所述之节点接收合并响应之流程示意图。如图9所述，根据本发明一实施例所述之节点接收合并响应之流程包括以下步骤。首先，节点接收到合并响应(S901)，根据合并响应之封包识别符判断所接收到的合并回应是否来自自身无线感测网络(S902)，当合并响应来自自身无线感测网络时，根据路由信息传送响应指令至下一个节点(S903)，当合并响应来自非自身无线感测网络时，将响应指令传送至自身的数据汇集点(S904)，节点在收到合并响应时，仅作为路由节点，将合并响应往目的端传送后即结束流程(S905)。

现有的无线感测网络传输距离受限于数据汇集点与感测节点之所在范围，当超过节点所及范围时则无法取得感测数据，因此环境中可能布建了多个无线感测网络以涵盖大范围的应用情境，而在不同的无线感测网络中，彼此的网络封包是无法互相沟通的。利用本发明之技术透过发出合并指令要求不同的无线感测网络互相交换彼此的路由信息，以达到扩展无线感测网络的涵盖范围的限制，并且透过合并现有其他无线感测网络的方式减少基地台的布建，不仅提升了无线感测网络传输上的便利性，更降低了无线感测网络布建的成本。

综上所述，本发明符合发明专利要件，爰依法提出专利申请。惟，以上该者仅为本发明之较佳实施方式，本发明之范围并不以所述实施方式为限，举凡熟悉本案技艺之人士爰依本发明之精神所作之等效修饰或变化，皆应涵盖于以下申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种无线感测网络合并系统，其特征在于，包括：

第一无线感测网络，包括：

第一数据汇集点，用以发送合并指令以及第一路由信息；

多个第一节点，用以传递上述第一无线感测网络内之数据与指令，当上述第一节点为上述第一无线感测网络中的边缘节点时，透过广播的方式发送上述合并指令，其中上述第一路由信息是根据上述第一节点与上述第一数据汇集点之间的传输路径而建立；以及

第二无线感测网络，包括：

第二数据汇集点，用以接收上述合并指令以及根据上述合并指令由上述第一数据汇集点取得上述第一路由信息，并根据上述合并指令发送第二路由信息至上述第一数据汇集点；以及

多个第二节点，用以传递上述第二无线感测网络内之数据与指令，其中上述第二路由信息是根据上述第二节点与上述第二数据汇集点之间的传输路径而建立，上述第二节点接收上述合并指令并根据上述合并指令之封包识别符判断是否转发上述合并指令至上述第二数据汇集点；

其中，上述第一数据汇集点根据上述第一路由信息以及上述第二路由信息与上述第二数据汇集点进行通信。

2.如权利要求1所述之无线感测网络合并系统，其特征在于，

上述封包识别符用于区别指令类型，上述指令类型分为相同无线感测网络之请求指令、不同无线感测网络之请求指令以及上述合并指令。

3.如权利要求1所述之无线感测网络合并系统，其特征在于，

当上述第一数据汇集点与上述第二数据汇集点连接因特网时，透过上述因特网发送上述第一路由信息与上述第二路由信息；以及

当上述第一数据汇集点与上述第二数据汇集点未连接上述因特网时，透过单点传送的方式于上述边缘节点交换上述第一路由信息与上述第二路由信息。

4.如权利要求1所述之无线感测网络合并系统，其特征在于，上述第一无线感测网络还包括：

第一基地台，以无线通信的方式与上述第一数据汇集点连接，上述第一数据汇集点根据上述第二路由信息与上述第二无线感测网络建立通信。

5.如权利要求4所述之无线感测网络合并系统，其特征在于，上述第二无线感测网络还包括：

第二基地台，以无线通信的方式与上述第二数据汇集点连接，上述第二数据汇集点根据上述第一路由信息与上述第一无线感测网络建立通信。

6.一种无线感测网络合并方法，其特征在于，包括下列步骤：

透过第一节点与第一数据汇集点之间的传输路径建立第一路由信息；

透过第二节点与第二数据汇集点之间的传输路径建立第二路由信息；

透过上述第一数据汇集点，发送合并指令；

透过上述第一路由信息传递第一无线感测网络内之数据与指令；

当上述第一节点为上述第一无线感测网络中的边缘节点时，上述边缘节点透过广播的方式发送上述合并指令；

透过上述第二节点接收上述合并指令并根据封包识别符判断是否转发上述合并指令至上述第二数据汇集点；

透过第二数据汇集点接收上述合并指令，发送上述第二路由信息至上述第一数据汇集点；

透过上述第一数据汇集点发送上述第一路由信息至上述第二数据汇集点；以及

上述第一数据汇集点与上述第二数据汇集点之间根据上述第一路由信息以及上述第二路由信息建立通信。

7.如权利要求6所述之无线感测网络合并方法，其特征在于，

上述封包识别符用于区别指令类型，上述指令类型分为相同无线感测网络之请求指令、不同无线感测网络之请求指令以及上述合并指令。

8.如权利要求6所述之无线感测网络合并方法，其特征在于，

当上述第一数据汇集点与上述第二数据汇集点连接因特网时，透过上述因特网发送上述第一路由信息与上述第二路由信息；以及

当上述第一数据汇集点与上述第二数据汇集点未连接上述因特网时，透过单点传送的方式于上述边缘节点交换上述第一路由信息与上述第二路由信息。

9.如权利要求6所述之无线感测网络合并方法，其特征在于，上述第一无线感测网络还包括：

第一基地台，以无线通信的方式与上述第一数据汇集点连接，上述第一数据汇集点根据上述第二路由信息与第二无线感测网络建立通信。

10.如权利要求9所述之无线感测网络合并方法，其特征在于，上述第二无线感测网络还包括：

第二基地台，以无线通信的方式与上述第二数据汇集点连接，上述第二数据汇集点根据上述第一路由信息与上述第一无线感测网络建立通信。

Images