一种支持多频段6LoWSN并行接入Internet的方法技术

本发明专利技术请求保护一种支持多频段6LoWSN并行接入Internet的方法，本发明专利技术针对无线传感网的频段和类别设计5个无线传感网接入通道，命名为F1-F5通道，采用轮询端口的方法判断每个接入通道的状态，采用433MHz、470MHz、780MHz、2.4GHz、WiFi5类传感网作为子网接入端，传感网网络层均是基于IPv6协议。传感网中边界节点负责管理和采集所属网络节点的数据信息，并将采集的数据向接入设备上传，接入设备完成数据通道标识和网络层协议(IPv6-IPv4)适配，最终将数据传输到IPv4的Internet中。所设计的接入设备可以较好地应用在传感网网络拓展和延伸场景中，实现外部网络对传感网内部资源的获取和共享，该多通道的接入方法具有良好的可扩展性。

【技术实现步骤摘要】
一种支持多频段6LoWSN并行接入Internet的方法
本专利技术属于通信
，涉及传感网接入方法、协议适配方法、数据包传输方法、系统及通信设备，具体是一种支持多频段6LoWSN并行接入Internet的方法。
技术介绍
无线传感网作为物理世界的感知网络，实现了对事物属性的信息采集，提供了物理世界的属性量化值。但是无线传感网的局域性限制了这些量化值的服务范围，因此使无线传感网内部信息资源能够被观察者远程监控和应用是当前无线传感网研究的关键技术，最终实现无线传感网资源拓展和网络延伸是研究的主要目的。无线传感网与Internet之间的互联互通是实现上述目标较好的网络架构，Internet丰富的网络资源给传感网的拓展提供了强有力的保障，两者中间架设的接入设备成了两者互联互通的重要组成部分，其功能和架构的优越性直接关系到两种网络资源共享的畅通问题。将多个IPv6传感网同时接入Internet中，并实现IPv6传感网数据信息与传统的IPv4网络互通和共享是探索的主要问题。通过使用设备标识符、接入通道标识符、IP头部适配、地址映射、端口轮询扫描等方法实现多通道传感网与Internet的接入。该接入方法可以实现多子网并行接入，可以广泛应用在智能家居、综合安防、智能电网、环境监测、智能交通、工业控制、智能医疗等领域。当前无线传感网接入Internet存在多种方法，如网关接入方法、重叠方法、全局IP化方法等。网关接入方法的特点是在传感网与Internet之间架设专用设备，该设备主要完成传感网协议和Internet协议对等层协议的适配工作，针对工作层次的不同可以将该专用的网关设备分为应用透明性网关和NAT(NetworkAddressTranslation)网关，网关接入方法需要架设专用设备，数据包类型和格式需要严格依赖于该网关的设置，针对于不同类型的传感网，该方法扩展性不强。重叠方法将传感网协议部分在IP网络中以负载的形式展示，传感网内部使用私有的传感网协议栈运行，当传感网信息需要进入Internet时，将传感网协议部分作为UDP/TCP/IP负载传输。该方法没有较好地按照协议对等层规则进行数据包的封装与解封装，针对于单向数据传输可行，当需要满足上行和下行数据传输要求时，该方法不能很好地满足需求。全局IP化方法将可通信节点全部IP化，互联互通的多个异构网络均采用IP协议进行通信。该方法确保每个网络设备均具有IP地址，全部使用IP路由寻址机制，只要按照标准协议封装数据包则可以将数据发送到指定节点。该方法的难度在于所提供的传感节点和设备必须运行相应的IP协议。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出了一种具有良好的可扩展性的支持多频段6LoWSN并行接入Internet的方法。本专利技术的技术方案如下：一种支持多频段6LoWSN并行接入Internet的方法，所述无线传感网WSN端采用IPv6协议，Internet端采用IPv4协议，其包括以下步骤：101、在所述无线传感网WSN端和Internet端之间设置接入设备，所述接入设备根据类别和频段设置有M个通道，所述接入设备与无线传感网WSN端之间还设置有边界节点，在接入设备中建立统一的设备标识符以唯一确定各个边界节点；102、当无线传感网WSN端有数据通过通道传入接入设备后，建立设备标识符轮询机制以得知标识符当前状态，有数据则将该通道的数据接收并添加通道标识符，所述通道标识符在数据包中标识数据来源；103、当添加通道标识符后，重新计算数据包的长度和校验字段，确保数据包正确到达目的IPv4主机；传感网传输的是IPv6协议类型的数据，当前Internet是IPv4，江IPv6协议和IPv4协议IP头部各个字段对应解析和适配。将数据传输到IPv4的Internet中。进一步的，当接入设备的类别和频段为2.4GHz、433MHz、470MHz、780MHz、WiFi5个类型时，则对应的设置有5个通道，即对应的通道标识符为F1、F2、F3、F4、F5，所述的F1-F5通道均可同时接入并完成数据从无线传感网WSN端到远端Internet主机的通信过程，边界节点与接入设备之间通信采用自定义协议封装格式或者标准SLIP协议封装格式。进一步的，步骤101中的接入设备是基于以下模块组成：三星ARM9处理器，与处理器连接的64MbytesSDRAM和64MbytesNand-Flash，2.4GHz无线射频收发模块UZ/US240，433MHz无线射频收发模块、470MHz无线射频收发模块、780MHz无线射频收发模块、STM32F103控制器，WiFi无线射频收发模块RT3070，嵌入式平台上运行linux操作系统。进一步的，所述的接入设备采用四层协议模型，链路层、网络层、传输层及应用层，传感网协议层次和标准TCP/IP协议层次实现对等层的适配。进一步的，所述无线传感网WSN端和Internet端端系统和接入设备中间系统均采用全局IP化方法实现端到端通信。赋予每一个节点IP地址，实现无线传感网WSN端和Internet的互联互通。进一步的，所述无线传感网WSN内每个节点具有一个IPv6地址和一个EUI-64位长地址，传感网在节点加入边界节点形成的网络时，边界节点利用节点的64位长地址并通过地址分配算法为节点分配16位短地址，用于无线传感网WSN内部通信。进一步的，所述无线传感网WSNIPv6协议与InternetIPv4协议之间的适配过程中运用了动态地址映射机制，地址类型包括源IPv6地址、目的IPv6地址、源IPv4地址、目的IPv4地址，源IPv6地址指代传感器节点的IPv6地址，目的IPv6地址使用内嵌IPv4地址的IPv6地址表示，该地址中第一部分是IPv6前缀信息，第二部分是以IPv4地址的十六进制表示，源IPv4地址是预先设定的一个IPv4地址池，以供源IPv6地址和源IPv4地址映射所需。本专利技术的优点及有益效果如下：本专利技术在传感网的多接入方法中比较新颖，其一，该方法能满足多类传感网同时接入Internet的需求，系统的接入端口可以实现热插拔，遵循相应IP协议的传感网可以随时将数据接入该接入设备；其二，该方法使用的协议适配机制能满足IPv4协议和IPv6协议的相互适配，当Internet端运行的是IPv4协议时，6LoWSN传感网的IPv6数据可以在接入设备中进行协议的适配，将传感网的IPv6协议适配为Internet运行的IPv4协议，最终将传感网的传感数据发送到远端指定的Internet主机，相反同理；其三，该接入设备还支持多种接入方式，传感网端包括串口接入，USB接入，SPI总线接入，Internet接入端包括WiFi通信方式接入，3G/4G通信方式接入，以太网口接入，实现了传感网和多种通信网的融合。该专利技术所涉及的方法具有广阔的应用前景，特别是在物联网或传感网的信息拓展领域可以得到充分应用。附图说明图1是按照本专利技术优选实施例多通道接入设备功能模块示意图；图2本专利技术中433MHz、470MHz、780MHz、WiFi频段数据流示意图；图3本专利技术中2.4GHz频段数据流示意图；图4本专利技术中边界节点与接入设备的链路层SLIP通信协议图；图5本专利技术中IPv4和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支持多频段6LoWSN并行接入Internet的方法，所述无线传感网WSN端采用IPv6协议，Internet端采用IPv4协议，其特征在于，包括以下步骤：101、在所述无线传感网WSN端和Internet端之间设置接入设备，所述接入设备根据类别和频段设置有M个通道，所述接入设备与无线传感网WSN端之间还设置有边界节点，在接入设备中建立统一的设备标识符以唯一确定各个边界节点；102、当无线传感网WSN端有数据通过通道传入接入设备后，建立设备标识符轮询机制以得知标识符当前状态，有数据则将该通道的数据接收并添加通道标识符，所述通道标识符在数据包中标识数据来源；103、当添加通道标识符后，重新计算数据包的长度和校验字段，确保数据包正确到达目的IPv4主机；传感网传输的是IPv6协议类型的数据，当前Internet是IPv4，将IPv6协议和IPv4协议IP头部各个字段对应解析和适配。将数据传输到IPv4的Internet中。

【技术特征摘要】
1.一种支持多频段6LoWSN并行接入Internet的方法，网络中，无线传感网WSN端采用IPv6协议，Internet端采用IPv4协议，其特征在于，包括以下步骤：101、在所述无线传感网WSN端和Internet端之间设置接入设备，所述接入设备根据类别和频段设置有M个通道，所述接入设备与无线传感网WSN端之间还设置有边界节点，在接入设备中建立统一的设备标识符以唯一确定各个边界节点；102、当无线传感网WSN端有数据通过通道传入接入设备后，建立设备标识符轮询机制以得知标识符当前状态，有数据则将该通道的数据接收并添加通道标识符，所述通道标识符在数据包中标识数据来源；103、当添加通道标识符后，重新计算数据包的长度和校验字段，确保数据包正确到达目的IPv4主机；传感网传输的是IPv6协议类型的数据，当前Internet是IPv4，将IPv6协议和IPv4协议IP头部各个字段对应解析和适配，将数据传输到IPv4的Internet中。2.根据权利要求1所述的支持多频段6LoWSN并行接入Internet的方法，其特征在于，当接入设备的类别和频段为2.4GHz、433MHz、470MHz、780MHz、WiFi5个类型时，则对应的设置有5个通道，即对应的通道标识符为F1、F2、F3、F4、F5，所述的F1-F5通道均可同时接入并完成数据从无线传感网WSN端到远端Internet主机的通信过程，边界节点与接入设备之间通信采用自定义协议封装格式或者标准SLIP协议封装格式。3.根据权利要求1所述的支持多频段6LoWSN并行接入Internet的方法，其特征在于，步骤101中的接入设备是基于以下模块组成：三星ARM9处理器，与处理器连接的64MbytesSDRAM和64MbytesNand-Flash，2.4GHz无线射频收...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿道渠，代富江，王平，陈慧，朱大鹏，尹仕准，于彦平，张庆明，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85