專利名稱：基于移動主體的無線傳感網絡異構互連系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種網絡異構互連系統，尤其涉及一種無線傳感網絡異構互連系統。二、 背景技術無線傳感網絡具有廣闊的應用前景，被認為是將對21世紀產生巨大影響力 的技術之一。異構性是無線傳感網絡的一個重要特性，無線傳感網絡的異構性大 致可以分為兩類，網絡內異構和網絡間異構，關鍵的異構因素又包括節點系統 的異構、通信協議的異構、數據管理和優化的異構等。現有無線傳感網絡的研究 都基于單一的應用系統研究，局限于實驗室內部和小型的驗證性的研究，均部署 相同的傳感節點，而系統設計也往往采用定制的方式，基本上忽略了應用中無線 傳感網絡的異構互連問題。解決異構互連是無線傳感網絡研究的一個核心問題， 是無線傳感網絡從實驗室走向產業化的關鍵。20世紀90年代初，General Magic公司第一次提出了移動主體(即Mobile Agent,簡寫為MA)的概念，即一個能在異構網絡環境中自主地從一臺主機遷 移到另一臺主機，并可與其他主體或者資源交互的軟件實體。由于移動主體可以 在異構的軟、硬件網絡環境中自由移動，可以有效降低分布式計算中的網絡負載、 提高通信效率和動態適應網絡環境的變化等，因此可以用于探索解決無線傳感網 絡的異構互連問題。到目前為止，支持無線傳感網絡異構互連的理論和方法非常少。通過檢索， 目前關于無線通信網絡的異構互連的專利有-2007-8-15公開的專利CN101019460，題目《用于異構網絡中互連的快速 上下文建立》，發明人詹斯 巴克曼；羅爾夫 哈肯伯格。該發明涉及一種在 異構無線接入網絡之間的切換中、配置移動終端與目標無線接入網絡之間的連接 的連接參數的方法，其中移動終端被從發起無線接入網絡切換到目標無線接入網 絡。另外，本發明提供用于參加與執行該配置方法的部分步驟的分組數據網關以 及驗證服務器。為了提供用于盡快建立到無線接入網絡(例如WLAN)的連接 的解決方案，本發明提出根據巳經為分組數據服務維護的上下文信息，預配置 要在分組數據網關與移動終端之間建立的用于通過目標無線接入網絡提供分組 數據服務的隧道。2007-5-9公開的專利CN1961604，題目《用于跨異構無線網絡的無縫連 接的方案》，發明人V 古普塔；C 馬奇爾科。該發明公開了支持異構無線網絡上的虛擬連接的方法和裝置。第一設備上的虛擬連接管理器提供該裝置上的應 用程序和第二設備之間經由無線鏈路的通信路徑。該虛擬連接管理器可將該無線 鏈路改為另一無線鏈路而不關閉該通信路徑。上述技術為異構無線網絡的互連接入奠定了的基礎，然而并沒有專門針對無 線傳感網絡及其應用中網絡內和網絡間的異構互連技術的專利。本發明針對實際 應用中無線傳感網絡面臨的異構性特點，設計了一種基于移動主體的無線傳感網 絡異構互連系統，具有屏蔽平臺異構、占用資源少、網絡靈活性、自治性和擴展 性強的優點。 三、發明內容1、 技術問題本發明要解決的技術問題是提供一種應用于無線傳感網絡異構互 連系統，其基于移動主體進行設計。2、 技術方案為了解決上述的技術問題，本發明的基于移動主體的無線傳感網絡異構互連 系統，包括節點異構硬件系統、服務主體和移動主體，其中，節點異構硬件系統 為無線傳感網絡節點異構硬件系統，服務主體向節點異構硬件系統中本地節點的 移動主體或者來訪的移動主體提供服務。建立本發明的異構互連系統實質上為異 構互連節點的架構本發明定義的異構互連節點架構由節點異構硬件系統(定義 為移動主體環境，即Mobile Agent Enviroment，簡寫為MAE)、系統軟件(定義 為服務主體，即Service Agent,簡寫為SA)、基于跨平臺設計語言的應用軟件(定 義為移動主體，即MobileAgent,簡寫為MA)組成。節點異構硬件系統包括異構傳感和數據采集單元、異構控制和處理單元、異 構無線通信單元、異構電源管理單元和異構存儲單元。根據實際應用中不同的傳 感器極其信號特點，異構傳感和數據采集單元的設計具有異構性，并且不同的傳 感器需要設計不同的微型低功耗信號調理電路；上述的異構控制和處理單元的設 計從應用需求分為單處理器/多處理器結構設計、傳感信號信息處理方法設計和 異構性接口設計。對于靜態、低速信號處理的監測應用中僅僅需要單一處理器的 設計，對于高速動態信號的處理就需要增加高速數據采集和數字信號處理設計； 上述的異構無線通信單元的設計必須以通用的無線傳感網絡通信協議為標準，例 如IEEE802.15.4/ZigBee;上述的異構電源管理單元的設計與應用網絡的布置緊 密關聯，對于結構密封或者不便引線的異構傳感節點必須采用電池供電，僅需要 電池電壓監測模塊的設計；對于網絡路由節點和終端節點屬于高能耗設備，盡可 能同時采用固定電源和電池兩種供電方式，以保證系統的魯棒性，因此還需要設計電源轉換和充電模塊。異構存儲單元用于存儲基于移動主體的軟件，包括系統 軟件(服務主體)和應用軟件(移動主體)。服務主體以跨平臺設計語言Java為基礎，包括異構傳感和數據采集單元、 異構控制和處理單元、異構無線通信單元、異構電源管理單元的硬件庫函數、接 口和文件系統，向本地節點的移動主體或者來訪的移動主體提供服務。服務主體 不具有移動的能力，主要是向本地節點的移動主體(應用軟件)或者來訪的移動 主體提供服務；并且來訪的移動主體不能直接訪問服務主體，必須通過其接口調 用其庫函數、文件系統等系統資源，保證了系統的安全性。另外，服務主體具有 設計開發語言的轉換接口，可以使得其它非主體系統集成到本主體系統中來。移動主體為基于Java的應用軟件，以跨平臺Java語言為基礎，支持無線傳 感網絡的異構互連。所謂移動主體的移動是指移動主體為完成應用指定的任務， 自主地移動到各相關節點中進行交互，使用其資源和服務。移動主體主要實現通 信功能，包括移動主體和服務主體的通信、移動主體和其他移動主體的通信以及 移動主體和用戶的通信，其中前兩種通信包括網絡協作和優化等。本發明實現的異構互連網絡架構由基于跨平臺設計語言的網絡開發環境、異 構節點和網絡應用接口組成，主要涉及上述的移動主體的移動、通信和程序設計 等。移動主體的程序設計以跨平臺設計語言為基礎，可以屏蔽無線傳感網絡節點 和網絡平臺的異構，完全支持無線傳感網絡應用的異構互連。 3、有益效果本發明針對無線傳感網絡的異構互連問題，提供了一種基于移動主體的網絡 異構互連系統，能夠使得其它非主體異構無線傳感網絡系統集成到基于移動主體 的無線傳感網絡系統中來，采用統一的跨平臺設計語言開發網絡節點、網絡服務 器和網絡應用接口，可以屏蔽無線傳感網絡節點和網絡平臺的異構，能夠解決目 前無線傳感網絡及其應用中網絡內和網絡間的異構互連問題。四

圖l是無線傳感網絡異構互連節點架構的原理框圖；圖2是節點異構硬件系統的原理框圖；圖3是無線傳感網絡異構互連網絡架構的原理框圖；圖4基于移動主體的異構互連無線傳感網絡軟件設計流程圖。五具體實施方式
本實施例為一種基于移動主體的無線傳感網絡異構互連系統。如圖1所示，本實施例的一種基于移動主體的無線傳感網絡異構互連系統包 括節點異構硬件系統(定義為MAE)、服務主體即系統軟件和移動主體，其中， 節點異構硬件系統為無線傳感網絡節點異構硬件系統，服務主體向節點異構硬件系統中本地節點的移動主體或者來訪的移動主體提供服務。其中，移動主體為基 于Java的應用軟件。如圖2所示，節點異構硬件系統包括異構傳感和數據采集單元、異構控制和 處理單元、異構無線通信單元、異構電源管理單元和異構存儲單元，并以異構存 儲單元為中心實現異構互連。其中，根據實際應用中不同的傳感器及其信號特點，傳感和數據采集單元的設計具有異構性，并且不同的傳感器需要設計不同的微型 低功耗信號調理電路；上述的控制和處理單元的設計從應用需求分為單處理器/ 多處理器結構設計、傳感信號信息處理方法設計和異構性接口設計。對于靜態、 低速信號處理的監測應用中僅僅需要單一處理器的設計，對于高速動態信號的處 理就需要增加基于FPGA的數據采集和基于DSP的數字信號處理設計；上述的 無線通信單元的設計必須以通用的無線傳感網絡通信協議為標準，如ZigBee協 議；上述的電源管理單元的設計與應用網絡的布置緊密關聯。對于結構密封或者 不便引線的異構傳感節點必須采用電池供電，僅需要電池電壓監測模塊的設計； 對于網絡路由節點和終端節點屬于高能耗設備，盡可能同時采用固定電源和電池 兩種供電方式，以保證系統的魯棒性，因此還需要設計電源轉換和充電模塊。如圖3、圖4所示，本實施例定義的異構互連網絡架構由基于Java的網絡開 發環境、異構節點和網絡應用接口組成，主要涉及移動主體的移動、通信和程序 設計等。移動主體為完成應用指定的任務，自主地移動到各相關節點中進行交互， 使用其資源和服務。移動主體的通信包括移動主體和服務主體的通信、移動主體 和其他移動主體的通信以及移動主體和用戶的通信，其中前兩種通信包括網絡協 作和優化等。
權利要求
1、一種基于移動主體的無線傳感網絡異構互連系統，其特征在于，包括節點異構硬件系統、服務主體和移動主體，其中，節點異構硬件系統為無線傳感網絡節點異構硬件系統，服務主體向節點異構硬件系統中本地節點的移動主體或者來訪的移動主體提供服務。
2、 如權利要求1所述的基于移動主體的無線傳感網絡異構互連系統，其特征在 于，節點異構硬件系統包括異構傳感和數據采集單元、異構控制和處理單元、 異構無線通信單元、異構電源管理單元和異構存儲單元，并以異構存儲單元 為中心實現異構互連。
3、 如權利要求1或2所述的基于移動主體的無線傳感網絡異構互連系統，其特 征在于，服務主體以跨平臺設計語言Java為基礎，包括異構傳感和數據采集 單元、異構控制和處理單元、異構無線通信單元、異構電源管理單元的硬件 庫函數、接口和文件系統，向本地節點的移動主體或者來訪的移動主體提供 服務。
4、 如權利要求1或2所述的基于移動主體的無線傳感網絡異構互連系統，其特 征在于，服務主體具有Java和c語言的轉換接口，使得其它非主體系統集成 到服務主體系統本主體系統中。
5、 如權利要求1所述的基于移動主體的無線傳感網絡異構互連系統，其特征在 于，移動主體為基于Java的應用軟件，以跨平臺Java語言為基礎，支持無線 傳感網絡的異構互連。
6、 如權利要求1或5所述的基于移動主體的無線傳感網絡異構互連系統，其特 征在于，移動主體可自動移動至相關節點中進行交互并使用其資源，所述的 相關節點是指處于活動工作狀態下分配有指定任務的無線傳感網絡節點。
7、 如權利要求1或5所述的基于移動主體的無線傳感網絡異構互連系統，其特 征在于，移動主體與服務主體、其他移動主體和用戶進行通信。
全文摘要
本發明涉及一種基于移動主體的無線傳感網絡異構互連系統，包括節點異構硬件系統、服務主體和移動主體，其中，節點異構硬件系統為無線傳感網絡節點異構硬件系統，服務主體向節點異構硬件系統中本地節點的移動主體或者來訪的移動主體提供服務。該系統能夠使得其它非主體異構無線傳感網絡系統集成到基于移動主體的無線傳感網絡系統中來，采用統一的跨平臺設計語言開發網絡節點、網絡服務器和網絡應用接口，可以屏蔽無線傳感網絡節點和網絡平臺的異構，能夠解決目前無線傳感網絡及其應用中網絡內和網絡間的異構互連問題。
文檔編號H04L12/56GK101262404SQ20081002324
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月3日 優先權日2008年4月3日
發明者鍵 吳, 孫紅兵, 袁慎芳, 霞 趙 申請人:南京航空航天大學