[发明专利]一种可靠的无线传感器网络管理方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，涉及一种应可靠的无线传感器网络管理方法，特别是针对智能家居、智能楼宇、工业等领域应用的无线传感器网络高性能管理和维护的方法。

背景技术

随着微电子技术、计算机技术和无线通信技术等的不断发展和融合，推动了低功耗、多功能的传感器的快速发展，研制开发了具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器，而无线传感器网络就是由部署在一定区域的传感器节点组成，通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织网络系统。

无线传感器网络是一种多跳自组织网络，综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些数据进行处理，获得详尽准确的信息，并传送给需要这些信息的用户。因此无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一。

随着无线传感器网络的发展，应用从最初的军事应用逐渐扩展到环境质量检测控制、交通管理、医疗救助、智能家居、自动化生产等各个方面。与此同时，应用的复杂性，如数据传输的可靠性要求、组网方式趋向小范围高密度化、设备种类和功能多样化、射频环境复杂化（遮挡产生的多径干扰、电磁干扰、同频无线干扰等），在无线传感器网络可靠性方面提出了较高要求。

近年来，各种大规模、低成本、高可靠的近距离无线网络应运而生，但是相当多的方法仍然处于理论研究阶段，真正实用的大规模无线传感器网络更是少之又少，而应用过程中无线的可靠性也成为制约无线传感器网络大范围应用的重要因素之一，因此无线传感器网络应用过程中迫切需要一套可靠的行之有效的无线网络管理方法。

发明内容

本发明的目的在于为无线传感器网络应用提供一种行之有效的无线网络管理方法，能够便捷有效地实现无线设备入网管理、动态网络管理、可靠地无线通信等目的，该方法具有高可靠性、网络状态动态实时性和抗干扰性特点，能够满足无线传感器网络在智能家居、自动化生产等的应用需求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种实时可靠的无线传感器网络管理方法，所述方法中涉及四种类型设备：无线协调器、无线路由器、无线终端、无线移动终端。

无线协调器为网络中的集中设备，负责网络信息的集中管理和维护，在同一个网络中无线协调器是唯一的。

无线路由器为网络中继设备，负责组建无线传感器网络主干网，同时具有网络管理能力。无线路由器作为网络中路由设备可以将无线终端设备数据转发到协调器，同时维护与无线路由器相关的无线终端子节点，实时维护网络拓扑结构。

无线终端为网络中低功耗无线模块，为有无线低功耗需求的设备提供无线服务。无线终端直接与无线路由器或者无线协调器相连，作为无线网络中的叶子节点，无线终端没有路由功能。

无线移动终端为网络中一类特殊设备，在移动过程中可以快速发现网络并将数据直接上传至无线协调器。无线移动终端主要用于无线网络中的一些特殊移动设备，如遥控器，手持设备等。

本发明所述无线传感器网络管理方法包含如下内容：

S110）网络状态切换，根据用户需求在允许入网状态和禁止入网两种状态间切换；

S120）入网管理，待入网无线设备发起网络扫描，根据入网过程的不同分为首次入网和再次入网；

S130）网络动态维护，包括周期性的主动维护和面向子节点的被动维护；

进一步地，所述网络状态切换包括：

S111）所述无线协调器在允许入网状态和禁止入网状态的切换由用户主动发起，包括按键触发或者命令触发。无线协调器上电后处于等待用户命令状态，用户可以通过按键或者触摸屏等向无线协调器发送允许入网指令和禁止入网命令，无线协调器根据用户命令向网络中无线路由器广播当前是否允许入网；

S112）所述无线路由器只有在入网完成后，进行允许入网状态和禁止入网状态切换才有意义，这种状态切换应当是与无线协调器同步。无线路由器收到网络状态切换命令后，根据命令切换自身状态，并通过广播投递该命令，直到网络中所有路由都收到该命令。

进一步地，所述入网管理包括：

S121）待入网无线设备在网络扫描时应当遍历所有可用无线频点，并依据信号质量和入网状态选择最优网络加入，如果无可用网络，则继续进行扫描，扫描超过一定次数则进行休眠扫描，即休眠一定时间后重新扫描，如果仍然无可用网络，重复进行上述休眠和扫描过程；