專利名稱：一種無線傳感器網絡標識解析方法
技術領域：
本發明屬于無線傳感器網絡技術領域，具體涉及一種無線傳感器網絡標識解析系統架構及標識解析的實現方法。
背景技術：
隨著無線傳感器網絡技術的飛速發展與 日漸成熟，加速了社會發展進程，提高了人們的生活質量，而且使信息交流與應用領域變得更加廣泛與深入。無線傳感器網絡擴展了人們與現實世界進行遠程交互的能力，具有低功耗、低成本、分布式、自組織和靈活的特點，成為眾多應用領域中高速發展的關鍵技術之一，引領了智能系統的未來發展方向。然而，目前的無線傳感器網絡架構、路由協議等技術都采用了以“數據為中心”的設計思想，但隨著無線傳感器網絡使用范圍和規模的日益擴大，如在家庭網絡、智能工業、智能電網等典型領域中的應用，暴露了無線傳感器網絡以數據為中心設計思想的局限性。無線傳感器網絡是一種任務型網絡，用戶使用無線傳感器網絡查看事件時，直接將所關心的事件通告給網絡，而不是通告給某個確定編號的傳感節點，網絡在獲得指定事件的信息后匯報給用戶。例如，在應用于目標跟蹤的無線傳感器網絡中，跟蹤目標可能出現在任何地方，對目標感興趣的用戶只關心目標出現的位置和時間，并不關心由哪個傳感節點監測到目標。事實上，在目標移動的過程中，必然是由不同的傳感節點提供目標的位置消息。隨著無線傳感器網絡應用領域的拓展，應用環境和網絡結構日趨復雜，以“數據為中心”這一特點給無線傳感器網絡的應用管理帶來了極大的挑戰，并進一步阻礙了無線傳感器網絡在信息時代的整體發展。因此，無線傳感器網絡急需引入一個能夠在高層面、大范圍、互聯網中唯一標識傳感節點的標識符，通過解析該標識符可以對傳感節點進行信息隨時提取與標識實時管理的無線傳感器網絡標識解析系統。目前國內外的標識解析主要是針對無線射頻識別(RFID)編碼進行開展的。無線射頻識別(RFID)編碼解析體系主要是基于分布式架構的編碼解析，對所請求的無線射頻識別(RFID)電子標簽編碼返回其信息所在的互聯網地址，其地位和作用類似于互聯網中的域名解析服務(DNS)。而在無線傳感器網絡方面，由于與無線射頻識別(RFID)系統本質上有很大的區別，而且其網絡結構相對復雜，應用基于無線射頻識別(RFID)編碼解析體系無法對傳感節點進行身份標識符的解析。在專利《結合網絡、處理WSN終端處理數據的方法及WSN網關》中，僅僅介紹了處理無線傳感器網絡(WSN)終端處理數據的方法以及無線傳感器網絡(WSN)網關按無線傳感器網絡(WSN)終端上報數據的類型采用對應的處理策略，并沒有提及無線傳感器網絡標識解析系統架構以及實現對無線傳感網中傳感節點的標識解析。因此，無線傳感器網絡標識解析架構的設計以及實現對傳感節點的標識解析顯得尤為重要。

發明內容
本發明針對無線傳感器網絡結構復雜，應用基于無線射頻識別編碼解析體系無法對傳感節點進行身份標識符的解析問題。提出一種無線傳感器網絡標識解析方法，提供了一種通過網關的地址映射作用建立傳感節點身份標識符與傳感節點在無線傳感器網絡中內部通信地址之間的映射關系進而追溯到傳感節點，并對傳感節點身份標識符進行對象標識符(OID)解析和域名解析服務(DNS)后獲取傳感節點詳細應用屬性信息，并將其存入到本地服務器數據庫中，以備用戶或數據中心進行信息查詢與應用管理。該標識解析系統的工作主要包括傳感節點接收標識解析請求命令、網關建立地址映射、身份標識符的對象標識符(OID)解析和域名解析服務(DNS)以及網關進行網絡的標識管理四個方面的內容。傳感節點接收標識解析請求命令。傳感節點入網后，網關接收到來自本地服務器的標識解析請求命令，將包含在該命令中的傳感節點身份標識符提取出來，并將其與傳感節點在無線傳感器網絡中的內部通信地址建立地址映射關系；傳感節點接收到來自網關的標識解析請求命令后，將由網內通信短地址與傳感節點應用屬性標識符組成的數據序列發送給網關；網關建立地址映射。網關將標識解析請求命令中傳感節點的身份標識符提取出來并建立其與傳感節點網內源地址的映射關系，進而對無線傳感器網絡內對應的傳感節點進行辨識與應用管理；身份標識符的對象標識符(OID)解析和域名解析服務(DNS)。本地服務器對傳感節點身份標識符進行對象標識符(OID)解析和域名解析服務(DNS)后獲取傳感節點詳細應用屬性信息，并將其存入到本地服務器數據庫中。 本地服務器通過對象標識符(OID)解析獲得相應傳感節點的生產商查詢服務器的統一資源定位符(URL)，將獲得的統一資源定位符(URL)向域名解析系統發出域名解析請求，獲得相應傳感器生產廠商查詢服務器的IP地址，通過該IP地址訪問生產商查詢服務器，查詢傳感節點的詳細應用屬性；網關進行網絡的標識管理。網關作為一種無線傳感器網絡標識管理工具，主要用于將解析到的傳感節點標識符發送給本地服務器，并將該標識符存儲在本地服務器數據庫中，以及建立傳感節點身份標識符與本地服務器數據庫目錄的一一映射關系，以便用戶或數據中心訪問到具有相應訪問權限的傳感節點的對應信息。本發明的無線傳感器網絡標識解析系統以無線傳感器網絡通信協議為基礎，實現了對無線傳感器網絡的傳感節點標識解析。通過網關建立傳感節點身份標識符與傳感節點網內通信地址的映射關系，以及在本地服務器中建立傳感節點身份標識符與本地服務器數據庫目錄的一一映射關系，不僅實現了通過傳感節點身份標識符追溯到對應的傳感節點，還可以查找傳感節點的詳細應用屬性信息在本地服務器數據庫中的存儲位置。因此，無線傳感器網絡標識解析系統不但實現了對傳感節點數據信息的查詢，而且還可以查詢到傳感節點的詳細應用屬性信息以及對其進行應用管理。


為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述圖I :無線傳感器網絡標識解析系統整體架構圖；圖2 :傳感節點接收解析請求命令流程示意圖；圖3 :網關建立地址映射流程不意圖；圖4 :身份標識符到內部通信地址的映射規則；圖5 :解析傳感節點身份標識符具體過程圖；圖6 :基于標識解析系統的網絡管理示意圖。
具體實施例方式在無線傳感器網絡中，傳感節點標識符包括身份標識符和應用屬性標識符，用于唯一標識網絡中的傳感節點，使得所標識的傳感節點在無線傳感器網絡中有確認的身份。本發明提供了一種通過網關的地址映射作用建立傳感節點身份標識符與傳感節點在無線傳感器網絡中內部通信地址之間的映射關系進而追溯到傳感節點，并對傳感節點身份標識符進行對象標識符(OID)解析和域名解析服務(DNS)后獲取傳感節點詳細應用屬性信息，并將其存入到本地服務器數據庫中，以備用戶或數據中心進行信息查詢與應用管理。傳感節點的標識符包括身份標識符和應用屬性標識符。身份標識符用于全球范圍內唯一地、無二義性地標識傳感節點身份，可為網絡應用和管理提供信息。應用屬性標識符用于描述傳感節點應用屬性，由生產廠商依據相關標準確定。其中，身份標識符為必選，應用屬性標識符為可選。在無線傳感器網絡中，傳感節點標識符是用于唯一標識網絡中的傳感節點，使得所標識的傳感節點在無線傳感器網絡中有確認的身份。 本發明基于無線傳感器網絡通信協議進行設計，通過一套在網關和傳感節點間標識解析請求的命令和傳輸數據的命令實現對無線傳感器網絡中傳感節點的追溯與應用管理。本發明提供一種通過網關的地址映射作用建立傳感節點身份標識符與傳感節點在無線傳感器網絡中內部通信地址之間的映射關系進而追溯到傳感節點，并對傳感節點身份標識符進行對象標識符(OID)解析和域名解析服務(DNS)后獲取傳感節點詳細應用屬性信息，并將其存入到本地服務器數據庫中，以備用戶或數據中心進行信息查詢與應用管理的方法。該標識解析的工作主要包括傳感節點接收標識解析請求命令、網關建立地址映射、身份標識符的對象標識符(OID)解析和域名解析服務(DNS)以及網關進行網絡的標識管理四個方面的內容。如圖I所示為無線傳感器網絡標識解析系統整體架構，此架構由傳感節點、網關、本地服務器、生產商查詢服務器、數據中心以及標識注冊管理機構共同構成。在該標識解析系統中，本地服務器、用戶、生產商查詢服務器、數據中心以及標識注冊管理機構通過互聯網進行相互之間的通信。其中，本地服務器用于存儲傳感節點的身份標識符、應用屬性標識符以及解析到的傳感節點的詳細應用屬性信息；生產商查詢服務器用于存儲傳感節點出廠前的詳細信息；數據中心主要用于存儲所有傳感節點的詳細應用屬性及其實時數據信息；標識注冊管理機構主要用于對傳感節點身份標識符的注冊、合法性的驗證以及對訪問該標識解析系統的用戶進行身份驗證；網關作為該標識解析系統的核心部分，不僅建立傳感節點身份標識符與網內通信地址的映射關系，而且對整個無線傳感器網絡標識進行管理。無線傳感器網絡標識解析具體包括，網關接收到來自本地服務器的標識解析請求命令后，提取出傳感節點身份標識符，將其映射為傳感節點網內源地址進而追溯到傳感節點，傳感節點給網關回應一個由傳感節點網內通信短地址與其應用屬性標識符組成的數據序列；網關收到該數據序列后將其中包含的網內通信短地址映射為傳感節點身份標識符，并與應用屬性標識符組成傳感節點標識符，發送給本地服務器，通過身份標識符的對象標識符(OID)解析和域名解析服務(DNS)得到傳感節點的詳細應用屬性信息，存入本地服務器數據庫中，以備用戶或數據中心查詢及應用管理。下面對無線傳感器網絡標識解析系統做詳細的敘述。
圖2所示為傳感節點接收解析請求命令流程示意圖。傳感節點入網成功后打開接收中斷，等待標識解析請求命令。如果傳感節點接收到來自網關的標識解析請求命令，向網關返回數據序列，即刻關閉接收中斷，并將由傳感節點的網內通信短地址與傳感節點應用屬性標識符組成的數據序列傳送給網關，如果傳感節點沒有接收到來自網關的標識解析請求命令，則接收中斷一直處于打開狀態。當本地服務器向傳感節點發出標識解析請求命令時,該標識解析請求命令首先在網關中進行地址映射，具體映射流程如圖3所示。由于網關通過網口接收本地服務器發送的標識解析請求命令，所以當網關接收程序啟動后會先打開接收中斷，等待標識解析請求命令。當網關接收到來自本地服務器的標識解析請求命令后，網關會立刻關閉接收中斷，并將標識解析請求命令輸入串口緩存區。由于該標識解析請求命令中包含了傳感節點的身份標識符，所以網關先將標識解析請求命令中的身份標識符提取出來，并對其進行判斷，判斷其是否符合標準編碼規則。如果不符合標準編碼規則，則說明該身份標識符在傳遞過程中或網關提取過程中出現了差錯，或是身份標識符在本身編碼時出現了問題，網關自動將其丟棄；如果網關提取到的傳感節點身份標識符符合標準編碼規則，則對該身份標識符進行 地址映射，其具體映射過程如圖4所示。圖4所示為身份標識符到內部通信地址的映射關系，在該標識解析的系統設計中，每個傳感節點的身份標識符都有一個固定的長度，而在無線傳感器網絡中每個傳感節點的網內源地址也有固定長度，因此，由傳感節點身份標識符到傳感節點網絡內部源地址的映射關系為截取傳感節點身份標識符的生產商代碼段與產品代碼段并且為其加上一個幀頭作為其內部源地址。例如網關截取傳感節點內部源地址的后8位(生產商代碼段與產品代碼段)，并為其加上一個幀頭作為其在網絡內部通信短地址。通過網關的地址映射建立傳感節點身份標識符與傳感節點網內通信源地址之間的對應關系，進而追溯到無線傳感器網絡中的傳感節點，并對其進行辨識與應用管理。當網關收到來自傳感節點發送的數據序列后，將包含在該數據序列中的傳感節點網內通信短地址提取出來映射為傳感節點身份標識符，并將此身份標識符與其應用屬性標識符共同構成傳感節點標識符，之后發送給本地服務器。本地服務器接收到傳感節點標識符后，將其拆分為傳感節點身份標識符與傳感節點應用屬性標識符，并將其分別存儲到本地服務器數據庫中。由于通過傳感節點應用屬性標識符只可以得到傳感節點的部分應用屬性信息，想要查看傳感節點的詳細應用屬性信息必須通過解析傳感節點身份標識符得到，如圖5所示為解析傳感節點身份標識符具體實現過程。I)本地服務器以“傳感節點身份標識符”的前綴+廠商編號向對象標識符(OID)解析系統發出標識解析請求；2)對象標識符(OID)解析系統返回相應傳感節點的生產商查詢服務器的統一資源定位符(URL)給數據中心；3)本地服務器將獲得的統一資源定位符(URL)向域名解析系統(DNS)發出域名解析請求，獲得相應傳感器生產廠商查詢服務器的IP地址，通過該IP地址即可訪問生產商查詢服務器；4)通過訪問生產廠商查詢服務器即能得到每個傳感節點的詳細應用屬性，并將該信息保存在本地服務器數據庫中以備用戶或數據中心查詢與應用管理。在無線傳感器網絡標識解析中，網關進一步實現了對整個無線傳感器網絡的標識管理，如圖6所示為基于標識解析系統的網絡管理示意圖。其對整個標識解析系統的標識管理可以從兩個方面進行分析第一，網關作為一種無線傳感器網絡標識管理工具，將解析到的傳感節點標識符發送給本地服務器，并將該標識符存儲在本地服務器數據庫中，以備用戶或數據中心進行查詢與應用管理。第二，網關作為一種簡單網絡管理協議(SNMP)標識服務代理，用于建立傳感節點身份標識符與本地服務器數據庫目錄的一一映射關系，以便用戶或數據中心訪問到具有相應訪問權限的傳感節點的對應信息。無線傳感器網絡標識管理，當網關接收到傳感節點發送的數據序列后，將數據序列中的網內通信短地址提取出來，并將其映射為傳感節點的身份標識符，由傳感節點身份標識符與傳感節點應用屬性標識符共同構成傳感節點標識符，網關將該傳感節點標識符發送給本地服務器。當本地服務器接收到網關發送過來的傳感節點標識符后，按照傳感節點標識符編 碼規則將其分解為傳感節點身份標識符與傳感節點應用屬性標識符，并分別將其存入到對應的本地服務器數據庫列表中。用戶或數據中心通過解析傳感節點應用屬性標識符獲得傳感節點的一些主要應用屬性信息，但如果需要查看傳感節點詳細應用屬性及其實時數據信息，則須通過身份標識符的對象標識符(OID)解析和域名解析服務(DNS)才可以獲得。簡單網絡管理協議(SNMP)標識服務代理，當用戶或數據中心查詢本地服務器數據庫中傳感節點的詳細應用屬性信息時，則須通過傳感節點身份標識符才可以追溯到，因此，將傳感節點身份標識符存入到本地服務器數據庫后，需要將傳感節點身份標識符與本地服務器數據庫的目錄建立一一映射關系，即建立起相應的目錄服務，以便用戶或數據中心可以訪問到具有相應訪問權限的傳感節點的對應信息。隨著周圍環境的變化，可能有新的傳感節點需要加入到無線傳感器網絡中。首先，新加入網絡的傳感節點需要向網關發送一個請求命令，該命令由傳感節點的網內通信源地址與命令幀幀頭組成，網關接收到該請求命令后將傳感節點網內通信地址映射為傳感節點的身份標識符，并向無線傳感器網絡標識解析注冊管理機構發送驗證請求，查看該身份標識符是否有效如果該身份標識符為有效，則網關為新入網的傳感節點發送連接請求，并為該傳感節點分配網內通信短地址，以使其成功入網，與此同時，將該身份標識符存入到本地服務器數據庫中，以備用戶或數據中心進行查詢與應用管理；如果無線傳感器網絡標識解析注冊管理機構發現該身份標識符無效，則網關不會向該傳感節點發送連接請求，則該傳感節點無法加入到網絡中。無線傳感器網絡標識解析系統具有統一安全身份認證功能，以用戶信息、系統權限為核心，集成各類認證信息，使系統具有高度集成且統一的認證體系。該標識解析系統支持用戶名/密碼認證方式，欲訪問該標識解析系統的用戶需在無線傳感器網絡標識注冊認證管理機構進行身份注冊。無線傳感器網絡標識注冊認證管理機構根據用戶提供的注冊信息為用戶分配訪問權限，否則用戶無法訪問該標識解析系統。無線傳感器網絡標識解析系統還具有統一的用戶管理權限機制，主要包括用戶功能權限和用戶權限的數據范圍。用戶功能權限即檢查用戶是否擁有執行某項功能的權限，例如，在該標識解析系統中，普通用戶是無法查看傳感節點服務所在地，而高級用戶則具有該項權利；用戶權限的數據范圍是在每個功能的實現中來控制用戶操作到的數據的范圍。因此，網關在無線傳感器網絡標識解析中不僅是作為連接無線傳感器網絡與互聯 網的中間橋梁，而且還完成了由傳感節點身份標識符到無線傳感器網絡內部通信地址的映射，實現了對傳感節點應用屬性信息查詢并對其進行應用管理；最后通過對網關進行標識管理功能的擴充，對整個標識解析系統的傳感節點標識進行管理。
權利要求
1.一種無線傳感器網絡標識解析的方法，其特征在于，網關接收到來自本地服務器的標識解析請求命令，將包含在該命令中的傳感節點身份標識符提取出來，并將其與傳感節點在無線傳感器網絡中的內部通信地址建立地址映射關系；傳感節點接收到來自網關的標識解析請求命令后，將由網內通信短地址與傳感節點應用屬性標識符組成的數據序列發送給網關；網關將標識解析請求命令中傳感節點的身份標識符提取出來并建立其與傳感節點網內源地址的映射關系，進而對傳感節點進行辨識與應用管理；本地服務器對傳感節點身份標識符進行對象標識符(OID)解析和域名解析服務(DNS)后獲取傳感節點應用屬性信息，并將其存入到本地服務器數據庫中。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，網關接收到來自傳感節點的數據序列后，先將數據序列中的網內通信短地址映射為傳感節點身份標識符，由傳感節點身份標識符與應用屬性標識符構成傳感節點標識符，然后網關將該傳感節點標識符發送給本地服務器。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，由傳感節點身份標識符到傳感節點網絡內部源地址的映射關系為截取傳感節點身份標識符的生產商代碼段與產品代碼段并為其加上一個幀頭作為其內部源地址。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，本地服務器通過對象標識符(OID)解析獲得傳感節點的生產商查詢服務器的統一資源定位符(URL)，將統一資源定位符向域名解析系統發出域名解析請求，獲得相應傳感器生產廠商查詢服務器的IP地址，通過該IP地址訪問生產商查詢服務器，查詢傳感節點的應用屬性。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，本地服務器接收到網關傳來的傳感節點標識符后，將其分解為傳感節點身份標識符與傳感節點應用屬性標識符，然后分別存儲到本地服務器數據庫中。
全文摘要
本發明公開一種無線傳感器網絡標識解析方法，涉及無線傳感器網絡技術。本發明提供了一種通過網關的地址映射作用建立傳感節點身份標識符與傳感節點在無線傳感器網絡中內部通信地址之間的映射關系進而追溯到傳感節點，并對傳感節點身份標識符進行對象標識符(OID)解析和域名解析服務(DNS)后獲取傳感節點詳細應用屬性信息，并將其存入到本地服務器數據庫中，以備用戶或數據中心進行信息查詢與應用管理。實現了對無線傳感器網絡的傳感節點標識解析。
文檔編號H04L29/08GK102882990SQ20121036379
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者羅志勇, 王平, 王青青, 張蓉, 王晴, 李重陽 申請人:重慶郵電大學