【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信组网技术,具体地说明是一种基于IEEE 802. 15. 4的网状及 星型混合拓扑无线传感器网络构建方法。
技术介绍
人类进入二十一世纪以来,微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、计算机、通信、自动控制和人工智能等学科的飞速发展孕育了一种新型的测控网 络-无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)。无线传感器网络是由大量无处不在的,具有通信与计算能力的微小传感器节点密 集布设在无人值守的监控区域而构成的能够根据环境自主完成指定任务的“智能”自治测 控网络系统。无线传感器网络是一种超大规模、无人值守、资源严格受限的全分布系统,采 用多跳对等的通信方式,其网络拓扑动态变化,具有自组织、自治、自适应等智能属性。无线 传感器网络是继因特网之后,将对二十一世纪人类生活方式产生重大影响的IT热点技术。 如果说因特网改变了人与人之间交流、沟通的方式,那么无线传感器网络则将逻辑上的信 息世界与真实物理世界融合在一起,将改变人与自然交互的方式。无线传感器网络的出现 引起了全世界范围的广泛关注。.在目前的无线通信标准中,IEEE 802. 15. 4以其低功耗、低成本和简单灵活等特 点,最有希望地成为无线传感器网络底层通信协议的无线标准。无线传感器网络,特别是 工业无线网络已经成为IEEE 802. 15.4的主要市场对象。网状及星型混合拓扑结构网络 是无线传感器网络经常采用的一种拓扑结构。而现有无线传感器网络构建方法对IEEE 802. 15. 4不兼容,且目前基于IEE ...
【技术保护点】
一种基于IEEE 802.15.4的网状及星型混合拓扑无线传感器网络构建方法,其特征在于包括以下步骤:将无线传感器网络中的各种节点搭建成网状及星型混合拓扑结构;在上述拓扑结构基础上建立基于IEEE 802.15.4的无线传感器网络通信协议栈模型;基于上述拓扑结构和协议栈模型定义基于IEEE 802.15.4的超帧结构;定义基于IEEE 802.15.4的网络层的加入请求、指示、响应和证实原语;定义基于IEEE 802.15.4的网络层的加入请求命令包格式和加入响应命令包格式;基于上述超帧结构、原有IEEE 802.15.4的介质访问控制层加入原语和命令帧以及网络层加入原语和命令包,实现网络中节点的加入过程。
【技术特征摘要】
1.一种基于IEEE 802. 15. 4的网状及星型混合拓扑无线传感器网络构建方法,其特征 在于包括以下步骤将无线传感器网络中的各种节点搭建成网状及星型混合拓扑结构;在上述拓扑结构基础上建立基于IEEE 802. 15. 4的无线传感器网络通信协议栈模型;基于上述拓扑结构和协议栈模型定义基于IEEE 802. 15. 4的超帧结构;定义基于IEEE 802. 15. 4的网络层的加入请求、指示、响应和证实原语;定义基于IEEE 802. 15. 4的网络层的加入请求命令包格式和加入响应命令包格式;基于上述超帧结构、原有IEEE 802. 15. 4的介质访问控制层加入原语和命令帧以及网 络层加入原语和命令包,实现网络中节点的加入过程。2.按权利要求1所述的基于IEEE802. 15. 4的网状及星型混合拓扑无线传感器网络构 建方法,其特征在于所述网状及星型混合拓扑结构包括星型网络,由路由节点和传感器节点构成,又称为簇;传感器节点之间不直接通信,传 感器节点只和一个路由节点通信;网状网络,由路由节点、汇聚节点及上位机构成;路由节点至少和一个传感器节点通 信,路由节点和汇聚节点通信,或者路由节点至少和一个其它路由节点通信,上位机和汇聚 节点通信;所述上位机为用户及管理者提供与无线传感器网络交互的平台;汇聚节点提供无线传 感器网络与其它无线传感器网络之间的接口 ;路由节点完成网络互连、传感器节点数据的 简单处理和局部的网络管理功能;传感器节点将传感器或执行器接入无线传感器网络。3.按权利要求2所述的基于IEEE802. 15. 4的网状及星型混合拓扑无线传感器网络构 建方法,其特征在于还具有手持节点,是用户临时访问无线传感器网络的接入节点,用于 现场维护与网络配置。4.按权利要求1所述的基于IEEE802. 15. 4的网状及星型混合拓扑无线传感器网络构 建方法,其特征在于所述通信协议栈模型包括物理层、介质访问控制层、数据链路子层、网络层和应用层, 其中物理层和介质访问控制层分别采用IEEE 802. 15. 4的物理层和介质访问控制层,数据 链路子层对介质访问控制层的超帧进行扩展,负责控制节点的加入过程。5.按权利要求1所述的基于IEEE802. 15. 4的网状及星型混合拓扑无线传感器网络构 建方法,其特征在于所述超帧结构包括信标帧阶段、CAP阶段、CFP阶段、簇内通信阶段、簇间通信阶段和 休眠阶段;其中信标帧用于时隙同步和发布超帧信息;CAP阶段用于节点加入和簇内管理; CFP阶段用于紧急通信和移动节点与簇首间通信,由路由节点自主分配;簇内通信阶段用 于相对稳定的簇内通信;簇间通信阶段用于簇间通信和管理。6.按权利要求5所述的基于IEEE802. 15. 4的网状及星型混合拓扑无线传感器网络构 建方法,其特征在于在CAP阶段中路由节点、传感器节点和手持节点采用CSMA方式竞争加 入网络。7.按权利要求6所述的基于IEEE802. 15. 4的网状及星型混合拓扑无线传感器网络构 建方法,其特征在于传感器节点和手持节点的加入需要已在网的路由节点转发该节点的 加入请求和加入响应;路由节点在无法一跳到达汇聚节点的情况下,也需要其它路由节点转发该节点的加入请求和加入响应;将一跳范围内用于转发加入请求和加入响应的在网路 由节点称为代理路由节点;代理路由节点转发加入请求和加入响应的过程是在网络层实现 的,包括网络层的加入原语、加入请求命令包和加入响应命令包。8.按权利要求1所述的基于IEEE802. 15. 4的网状及星型混合拓扑无线传感器网络构 建方法,其特征在于超帧长度为基本超帧长度的2N倍,N为正整数,其中定义...
【专利技术属性】
技术研发人员:梁炜,张晓玲,于海斌,曾鹏,徐伟杰,杨淼,郑萌,
申请(专利权)人:中国科学院沈阳自动化研究所,
类型:发明
国别省市:89[中国|沈阳]
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