专利名称：传感信息网络的架构及实现方法
技术领域：
本发明涉及一种无线传感器网络的架构，尤其涉及一种用手机等掌上通信设备作
为信息终端的传感信息网络的结构及实现方法。
背景技术：
通常无线传感器网络中的各节点之间采用不同于商用移动通信网络(如GSM、 CDMA以及3G等无线通信网络)的通信技术，如ZigBee， RFID等技术；如果要把无线传感网 络中各节点采集或者存储的数据传输到用户的终端，同时和用户终端实现交互，就需要用 户的终端也支持无线传感器网络的无线通信技术。目前商用无线手机已相当普及，几乎人 手一个，所以考虑到携带和使用的方便性，利用已有的手机来实现无线传感网络的信息终 端是一种非常诱人的方案。 在传统的无线传感器网络应用中，需要开发专门的用户信息终端来处理与传感器 网络的信息与交互，并且专用信息终端的成本较高，不能与已有的其他信息设备集成，使用 不便。已有的方案中往往使用双模手机的方式，这就要求用户更换原有的手机，新的手机在 支持原有的无线网络通信的同时还必须支持无线传感器网络的通信模式。
发明内容
鉴于上述现有无线传感器网络技术的缺陷，以及手机等便携的掌上通信设备日趋
普及，本发明的目的旨在提出一种传感信息网络的架构及实现方法，以手机作为信息收发
的终端，提供一种无线传感器网络应用的新思路。 本发明的一个目的，将通过以下技术方案来实现 传感信息网络的架构，其特征在于包括基于无线信息传输与相互连接的至少一 部任意通信制式的掌上通信设备；至少一个支持无线传感网络且与所述掌上通信设备预设 号码绑定关系的便携式节点设备；任意形式的无线传感网络；广域通信网络；以及用于桥 接无线传感网络和广域通信网络的传感器网络网关。 进一步地，前述传感信息网络的架构，其中该掌上通信设备包括手机、对讲机或掌 上电脑。 进一步地，前述传感信息网络的架构，其中该便携式节点设备是指能自动接入无 线传感网络，并同该网络中其它任意节点进行点对点或历经路由、中继通信的无线射频识 别卡。 更进一步地，该便携式节点设备为采用ZigBee无线个域网通信协议标准的有源 RFID卡，与掌上通信设备分立设置、一并携带；或者该便携式节点设备为配合使用掌上通
信设备中扩展记忆卡接口供电的无线射频识别卡，与掌上通信设备一体化组装。 进一步地，前述传感信息网络的架构，其中该广域通信网络包括有线或无线的现
有商用通信网络、互联网及各网络之间的桥接和路由设备。 本发明的另一个目的，将通过以下技术方案来实现
传感信息网络的实现方法，其特征在于包括至少一部任意通信制式的掌上通信 设备、至少一个支持无线传感网络且与所述掌上通信设备预设号码绑定关系的便携式节点 设备、任意形式的无线传感网络、广域通信网络，以及以用于桥接无线传感网络和广域通信 网络的传感器网络网关；先将掌上通信设备与便携式节点设备以预设号码绑定关系结合作 为信息终端，再将便携式节点设备以自组网的方式接入无线传感网路，继而由无线传感网 络感测便携式节点设备与掌上通信设备的号码绑定关系，而后实现无线传感网络与掌上通 信设备之间的无线双向数据通信。 进一步地，前述传感信息网络的实现方法，其中无线双向数据通信指的是将无线 传感网络中的数据经由传感器网络网关及广域通信网络发送给对应的掌上通信设备，而掌 上通信设备上的信息在匹配了号码后也通过广域通信网络及传感器网络网关发送到无线 传感网络中。 进一步地，前述传感信息网络的实现方法，其中广域通信网络包括有线或无线的 现有商用通信网络、互联网及各网络之间的桥接和路由设备，其中无线的现有商用通信网 络包括GSM、 CDMA及3G、4G网络。 本发明提供了一种以手机等通用掌上通信设备作为信息终端的传感信息网络的 架构和实现方法，有效融合了传感器网络和无线通讯网络等传输技术，提供了一个低成本 的无线传感器网络应用的解决方案。
图1是采用本发明架构方案实现的无线传感器网络系统结构图。
具体实施例方式以下结合附图，详细说明本发明技术方案的实施途径及突出效果。如图1所示的
无线传感器网络系统结构图可见，该实施例是以掌上通信设备中最具代表性的通用手机作
为无线传感器网络的信息终端实现的，即通过一个可自组网接入无线传感器网络的易携带
的节点设备(例如一个有源RFID卡)，以通用的手机作为用户终端，结合传感器网络和无
线网络的技术，实现了用户和传感器网络之间的有效及时互动，同时提供了一个利用现有
成熟的商用移动和固网通信网络的低成本的应用方案。
具体来看该传感信息网络的架构只要包括以下部分 1.用户终端包含普通的手机和一个便携传感器网络的节点设备。普通手机包含任意通信制式，如GSM、 GPRS、 CDMA以及后续的3G和4G等通信制式。 便携传感器网络的节点设备该设备的特点在于支持传感器网络的通信制式，该 便携式节点设备可以自动的接入无线传感器网络，并同传感器网络中的其它任意节点设备 进行点对点的或者历经路由/中继的通信(如无线传感器网络中的单跳或多跳的通信方 式)。 示例性来看该便携式节点设备可以是一张支持短距离无线通信和无线自组网的 无线射频识别卡，如采用ZigBee无线个域网通信协议标准的有源RFID卡，使用时与手机分 立设置并由用户一并携带。除了这种独立于手机的有源无线射频识别卡外，也可以是配合使用现在手机终端中的智能卡(SD卡等)的接口供电的一个无线射频识别卡，与手机一体 化组装而成。 需要关注的是手机和便携传感器网络节点设备的绑定关系某一用户终端中的手 机号码和便携传感器网络节点设备ID之间存在一定的映射和绑定关系。传感信息系统至 少可以通过以下两种方式来实现这种绑定关系一是在无线传感器网络中储存有这种映射 关系，当便携节点设备接入无线传感器网络之后，系统通过识别便携节点设备的ID号再经 过查询就可得到信息应当发往对应的手机号；另一方法是，可以在便携节点设备中存储这 些绑定信息，当便携节点设备接入无线传感器网络时，系统可以调用存储在便携节点中的 这些信息。 2.无线传感器网络这里所指的传感器网络不具体涉及其中传感器的功能，只对 网络中各节点设备之间的通信和网络的组网方式加以定义，本无线传感器网络可以泛指任 意形式的无线自组织网络。 3.传感器网络网关桥接无线传感网络和无线商用广域网的设备。这里所指的无 线广域网可以是现有的GSM、 CDMA网络等，也可以是3G和后续的4G网络。需要指出的是， 这里的无线广域网络和终端中的手机无需是同一个制式。 4.通讯网络包括现有的成熟商用的无线通信网络，有线通信网络，互连网等以 及各个网络之间的桥接和路由设备。 由上述各终端及多个网络有机结合架构而成的传感信息网络，其应用后的实际工 作过程，简述如下 当便携传感网络节点设备以自组网的方式接入传感器网络后，网络感知到用户的 存在，并且通过便携传感网络节点设备的ID和用户手机号码的绑定关系，知道用户的手机 号；这时传感信息系统可以把来自无线传感器网络中的数据或者信息中心的数据，以及通 信网关的ID(例如一个移动电话号码，或者IP)经由通信网络发送到手机；手机在接收到通 信网关的ID后同样可以把信息发送到无线传感器网络，实现无线传感器网络和现有成熟 无线通讯网络等传输技术的有机融合，也为低成本的无线传感器网络信息传输应用提供了 一种低成本的解决方案。 综上所述的具体实施范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变 换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明专利申请权利保护范围之内。
权利要求
传感信息网络的架构，其特征在于包括基于无线信息传输与相互连接的至少一部任意通信制式的掌上通信设备；至少一个支持无线传感网络且与所述掌上通信设备预设号码绑定关系的便携式节点设备；任意形式的无线传感网络；广域通信网络；以及用于桥接无线传感网络和广域通信网络的传感器网络网关。
2. 根据权利要求1所述的传感信息网络的架构，其特征在于所述掌上通信设备包括 手机、对讲机或掌上电脑。
3. 根据权利要求1所述的传感信息网络的架构，其特征在于所述便携式节点设备是 指能自动接入无线传感网络，并同该网络中其它任意节点进行点对点或历经路由、中继通 信的无线射频识别卡。
4. 根据权利要求3所述的传感信息网络的架构，其特征在于所述便携式节点设备为 采用ZigBee无线个域网通信协议标准的有源RFID卡，与掌上通信设备分立设置、一并携 带。
5. 根据权利要求3所述的传感信息网络的架构，其特征在于所述便携式节点设备为 配合使用掌上通信设备中扩展记忆卡接口供电的无线射频识别卡，与掌上通信设备一体化 组装。
6. 根据权利要求1所述的传感信息网络的架构，其特征在于所述广域通信网络包括有线或无线的现有商用通信网络、互联网及各网络之间的桥接和路由设备。
7. 权利要求1所述传感信息网络的实现方法，其特征在于包括至少一部任意通信制 式的掌上通信设备、至少一个支持无线传感网络且与所述掌上通信设备预设号码绑定关系 的便携式节点设备、任意形式的无线传感网络、广域通信网络，以及以用于桥接无线传感网 络和广域通信网络的传感器网络网关；先将掌上通信设备与便携式节点设备以预设号码绑 定关系结合作为信息终端，再将便携式节点设备以自组网的方式接入无线传感网路，继而 由无线传感网络感测便携式节点设备与掌上通信设备的号码绑定关系，而后实现无线传感 网络与掌上通信设备之间的无线双向数据通信。
8. 根据权利要求7所述的传感信息网络的实现方法，其特征在于所述无线双向数据 通信指的是将无线传感网络中的数据经由传感器网络网关及广域通信网络发送给对应的 掌上通信设备，而掌上通信设备上的信息在匹配了号码后通过广域通信网络及传感器网络 网关发送到无线传感网络中。
9. 根据权利要求7所述的传感信息网络的实现方法，其特征在于所述广域通信网络 包括有线或无线的现有商用通信网络、互联网及各网络之间的桥接和路由设备，其中无线的现有商用通信网络包括GSM、 CDMA及3G、4G网络。
全文摘要
本发明揭示了一种传感信息网络的架构及实现方法，其特征在于包括至少一部任意通信制式的掌上通信设备、至少一个支持无线传感网络且与所述掌上通信设备预设号码绑定关系的便携式节点设备、任意形式的无线传感网络、广域通信网络，以及以用于桥接无线传感网络和广域通信网络的传感器网络网关；先将掌上通信设备与便携式节点设备结合作为信息终端，再以自组网的方式接入无线传感网路，继而由无线传感网络感测节点设备ID与信息终端号码的绑定关系，而后实现无线传感网络与信息终端之间的无线双向数据通信。本发明技术方案的应用，有效融合了传感器网络和无线通讯网络等传输技术，提供了一个低成本的无线传感器网络应用的解决方案。
文档编号H04W84/18GK101772201SQ20101012277
公开日2010年7月7日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者何磊, 朱雄伟 申请人:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所