专利名称：基于移动主体的无线传感网络异构互连系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种网络异构互连系统，尤其涉及一种无线传感网络异构互连系统。二、 背景技术无线传感网络具有广阔的应用前景，被认为是将对21世纪产生巨大影响力 的技术之一。异构性是无线传感网络的一个重要特性，无线传感网络的异构性大 致可以分为两类，网络内异构和网络间异构，关键的异构因素又包括节点系统 的异构、通信协议的异构、数据管理和优化的异构等。现有无线传感网络的研究 都基于单一的应用系统研究，局限于实验室内部和小型的验证性的研究，均部署 相同的传感节点，而系统设计也往往采用定制的方式，基本上忽略了应用中无线 传感网络的异构互连问题。解决异构互连是无线传感网络研究的一个核心问题， 是无线传感网络从实验室走向产业化的关键。20世纪90年代初，General Magic公司第一次提出了移动主体(即Mobile Agent,简写为MA)的概念，即一个能在异构网络环境中自主地从一台主机迁 移到另一台主机，并可与其他主体或者资源交互的软件实体。由于移动主体可以 在异构的软、硬件网络环境中自由移动，可以有效降低分布式计算中的网络负载、 提高通信效率和动态适应网络环境的变化等，因此可以用于探索解决无线传感网 络的异构互连问题。到目前为止，支持无线传感网络异构互连的理论和方法非常少。通过检索， 目前关于无线通信网络的异构互连的专利有-2007-8-15公开的专利CN101019460，题目《用于异构网络中互连的快速 上下文建立》，发明人詹斯 巴克曼；罗尔夫 哈肯伯格。该发明涉及一种在 异构无线接入网络之间的切换中、配置移动终端与目标无线接入网络之间的连接 的连接参数的方法，其中移动终端被从发起无线接入网络切换到目标无线接入网 络。另外，本发明提供用于参加与执行该配置方法的部分步骤的分组数据网关以 及验证服务器。为了提供用于尽快建立到无线接入网络(例如WLAN)的连接 的解决方案，本发明提出根据巳经为分组数据服务维护的上下文信息，预配置 要在分组数据网关与移动终端之间建立的用于通过目标无线接入网络提供分组 数据服务的隧道。2007-5-9公开的专利CN1961604，题目《用于跨异构无线网络的无缝连 接的方案》，发明人V 古普塔；C 马奇尔科。该发明公开了支持异构无线网络上的虚拟连接的方法和装置。第一设备上的虚拟连接管理器提供该装置上的应 用程序和第二设备之间经由无线链路的通信路径。该虚拟连接管理器可将该无线 链路改为另一无线链路而不关闭该通信路径。上述技术为异构无线网络的互连接入奠定了的基础，然而并没有专门针对无 线传感网络及其应用中网络内和网络间的异构互连技术的专利。本发明针对实际 应用中无线传感网络面临的异构性特点，设计了一种基于移动主体的无线传感网 络异构互连系统，具有屏蔽平台异构、占用资源少、网络灵活性、自治性和扩展 性强的优点。 三、发明内容1、 技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种应用于无线传感网络异构互 连系统，其基于移动主体进行设计。2、 技术方案为了解决上述的技术问题，本发明的基于移动主体的无线传感网络异构互连 系统，包括节点异构硬件系统、服务主体和移动主体，其中，节点异构硬件系统 为无线传感网络节点异构硬件系统，服务主体向节点异构硬件系统中本地节点的 移动主体或者来访的移动主体提供服务。建立本发明的异构互连系统实质上为异 构互连节点的架构本发明定义的异构互连节点架构由节点异构硬件系统(定义 为移动主体环境，即Mobile Agent Enviroment，简写为MAE)、系统软件(定义 为服务主体，即Service Agent,简写为SA)、基于跨平台设计语言的应用软件(定 义为移动主体，即MobileAgent,简写为MA)组成。节点异构硬件系统包括异构传感和数据采集单元、异构控制和处理单元、异 构无线通信单元、异构电源管理单元和异构存储单元。根据实际应用中不同的传 感器极其信号特点，异构传感和数据采集单元的设计具有异构性，并且不同的传 感器需要设计不同的微型低功耗信号调理电路；上述的异构控制和处理单元的设 计从应用需求分为单处理器/多处理器结构设计、传感信号信息处理方法设计和 异构性接口设计。对于静态、低速信号处理的监测应用中仅仅需要单一处理器的 设计，对于高速动态信号的处理就需要增加高速数据采集和数字信号处理设计； 上述的异构无线通信单元的设计必须以通用的无线传感网络通信协议为标准，例 如IEEE802.15.4/ZigBee;上述的异构电源管理单元的设计与应用网络的布置紧 密关联，对于结构密封或者不便引线的异构传感节点必须采用电池供电，仅需要 电池电压监测模块的设计；对于网络路由节点和终端节点属于高能耗设备，尽可 能同时采用固定电源和电池两种供电方式，以保证系统的鲁棒性，因此还需要设计电源转换和充电模块。异构存储单元用于存储基于移动主体的软件，包括系统 软件(服务主体)和应用软件(移动主体)。服务主体以跨平台设计语言Java为基础，包括异构传感和数据采集单元、 异构控制和处理单元、异构无线通信单元、异构电源管理单元的硬件库函数、接 口和文件系统，向本地节点的移动主体或者来访的移动主体提供服务。服务主体 不具有移动的能力，主要是向本地节点的移动主体(应用软件)或者来访的移动 主体提供服务；并且来访的移动主体不能直接访问服务主体，必须通过其接口调 用其库函数、文件系统等系统资源，保证了系统的安全性。另外，服务主体具有 设计开发语言的转换接口，可以使得其它非主体系统集成到本主体系统中来。移动主体为基于Java的应用软件，以跨平台Java语言为基础，支持无线传 感网络的异构互连。所谓移动主体的移动是指移动主体为完成应用指定的任务， 自主地移动到各相关节点中进行交互，使用其资源和服务。移动主体主要实现通 信功能，包括移动主体和服务主体的通信、移动主体和其他移动主体的通信以及 移动主体和用户的通信，其中前两种通信包括网络协作和优化等。本发明实现的异构互连网络架构由基于跨平台设计语言的网络开发环境、异 构节点和网络应用接口组成，主要涉及上述的移动主体的移动、通信和程序设计 等。移动主体的程序设计以跨平台设计语言为基础，可以屏蔽无线传感网络节点 和网络平台的异构，完全支持无线传感网络应用的异构互连。 3、有益效果本发明针对无线传感网络的异构互连问题，提供了一种基于移动主体的网络 异构互连系统，能够使得其它非主体异构无线传感网络系统集成到基于移动主体 的无线传感网络系统中来，采用统一的跨平台设计语言开发网络节点、网络服务 器和网络应用接口，可以屏蔽无线传感网络节点和网络平台的异构，能够解决目 前无线传感网络及其应用中网络内和网络间的异构互连问题。四
图l是无线传感网络异构互连节点架构的原理框图；图2是节点异构硬件系统的原理框图；图3是无线传感网络异构互连网络架构的原理框图；图4基于移动主体的异构互连无线传感网络软件设计流程图。五具体实施方式
本实施例为一种基于移动主体的无线传感网络异构互连系统。如图1所示，本实施例的一种基于移动主体的无线传感网络异构互连系统包 括节点异构硬件系统(定义为MAE)、服务主体即系统软件和移动主体，其中， 节点异构硬件系统为无线传感网络节点异构硬件系统，服务主体向节点异构硬件系统中本地节点的移动主体或者来访的移动主体提供服务。其中，移动主体为基 于Java的应用软件。如图2所示，节点异构硬件系统包括异构传感和数据采集单元、异构控制和 处理单元、异构无线通信单元、异构电源管理单元和异构存储单元，并以异构存 储单元为中心实现异构互连。其中，根据实际应用中不同的传感器及其信号特点，传感和数据采集单元的设计具有异构性，并且不同的传感器需要设计不同的微型 低功耗信号调理电路；上述的控制和处理单元的设计从应用需求分为单处理器/ 多处理器结构设计、传感信号信息处理方法设计和异构性接口设计。对于静态、 低速信号处理的监测应用中仅仅需要单一处理器的设计，对于高速动态信号的处 理就需要增加基于FPGA的数据采集和基于DSP的数字信号处理设计；上述的 无线通信单元的设计必须以通用的无线传感网络通信协议为标准，如ZigBee协 议；上述的电源管理单元的设计与应用网络的布置紧密关联。对于结构密封或者 不便引线的异构传感节点必须采用电池供电，仅需要电池电压监测模块的设计； 对于网络路由节点和终端节点属于高能耗设备，尽可能同时采用固定电源和电池 两种供电方式，以保证系统的鲁棒性，因此还需要设计电源转换和充电模块。如图3、图4所示，本实施例定义的异构互连网络架构由基于Java的网络开 发环境、异构节点和网络应用接口组成，主要涉及移动主体的移动、通信和程序 设计等。移动主体为完成应用指定的任务，自主地移动到各相关节点中进行交互， 使用其资源和服务。移动主体的通信包括移动主体和服务主体的通信、移动主体 和其他移动主体的通信以及移动主体和用户的通信，其中前两种通信包括网络协 作和优化等。
权利要求
1、一种基于移动主体的无线传感网络异构互连系统，其特征在于，包括节点异构硬件系统、服务主体和移动主体，其中，节点异构硬件系统为无线传感网络节点异构硬件系统，服务主体向节点异构硬件系统中本地节点的移动主体或者来访的移动主体提供服务。
2、 如权利要求1所述的基于移动主体的无线传感网络异构互连系统，其特征在 于，节点异构硬件系统包括异构传感和数据采集单元、异构控制和处理单元、 异构无线通信单元、异构电源管理单元和异构存储单元，并以异构存储单元 为中心实现异构互连。
3、 如权利要求1或2所述的基于移动主体的无线传感网络异构互连系统，其特 征在于，服务主体以跨平台设计语言Java为基础，包括异构传感和数据采集 单元、异构控制和处理单元、异构无线通信单元、异构电源管理单元的硬件 库函数、接口和文件系统，向本地节点的移动主体或者来访的移动主体提供 服务。
4、 如权利要求1或2所述的基于移动主体的无线传感网络异构互连系统，其特 征在于，服务主体具有Java和c语言的转换接口，使得其它非主体系统集成 到服务主体系统本主体系统中。
5、 如权利要求1所述的基于移动主体的无线传感网络异构互连系统，其特征在 于，移动主体为基于Java的应用软件，以跨平台Java语言为基础，支持无线 传感网络的异构互连。
6、 如权利要求1或5所述的基于移动主体的无线传感网络异构互连系统，其特 征在于，移动主体可自动移动至相关节点中进行交互并使用其资源，所述的 相关节点是指处于活动工作状态下分配有指定任务的无线传感网络节点。
7、 如权利要求1或5所述的基于移动主体的无线传感网络异构互连系统，其特 征在于，移动主体与服务主体、其他移动主体和用户进行通信。
全文摘要
本发明涉及一种基于移动主体的无线传感网络异构互连系统，包括节点异构硬件系统、服务主体和移动主体，其中，节点异构硬件系统为无线传感网络节点异构硬件系统，服务主体向节点异构硬件系统中本地节点的移动主体或者来访的移动主体提供服务。该系统能够使得其它非主体异构无线传感网络系统集成到基于移动主体的无线传感网络系统中来，采用统一的跨平台设计语言开发网络节点、网络服务器和网络应用接口，可以屏蔽无线传感网络节点和网络平台的异构，能够解决目前无线传感网络及其应用中网络内和网络间的异构互连问题。
文档编号H04L12/56GK101262404SQ20081002324
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月3日 优先权日2008年4月3日
发明者键 吴, 孙红兵, 袁慎芳, 霞 赵 申请人:南京航空航天大学