无线传感网络系统、运行方法、运行装置与存储介质与流程

本技术涉及网络，特别涉及一种无线传感网络系统、数据交换方法、设备连接方法、数据处理方法、通信控制方法、数据交换装置、设备连接装置、数据处理装置、通信控制装置以及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、无线传感器网络(wsn)是各个研究领域中非常流行的对象。它们在许多领域都有应用，如智能建筑、医疗保健等。目前的相关技术中，无线传感网络协议并没有解决常见的无线传感器网络具有的固有缺点，例如随时可能发生的中断与通信延迟状况、外来网络攻击等问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种无线传感网络系统、数据交换方法、设备连接方法、数据处理方法、通信控制方法、数据交换装置、设备连接装置、数据处理装置、通信控制装置以及计算机可读存储介质。

2、本技术的无线传感网络系统，包括：

3、基站，所述基站在所述系统中的网络层级高于所述系统中所有其他节点；

4、控制器节点，与位于同一区域内的传感器节点连接，用于实现数据交换功能、设备连接功能、数据处理功能以及通信控制功能中的至少一项；

5、传感器节点，用于收集数据信息、执行所述控制器节点发送来的数据指令以及向所述控制器节点发送反馈数据；

6、汇聚节点，与所述控制器节点以及所述基站连接，用于采集所述控制器节点的数据并上传至所述基站，以及从所述基站接收数据并下发至所述控制器节点。

7、如此，本技术基于网络协议建立了一个以基站为网络核心、汇聚节点为网络中继、控制器节点为区域网络中心、传感器节点为功能设备的网状网络结构，能够实现网络内数据的交换与处理、新设备的连接以及节点间通信的控制，根据预设的程序实现提高通信质量、降低通信延迟与保证网络安全的技术效果。

8、在某些实施方式中，所述控制器节点具有第一特征值，所述第一特征值用于描述所述控制器节点的网络环境；在所述传感器节点向所述控制器节点转发数据时，若所述第一特征值不为预设值，则所述传感器节点不执行数据转发动作。

9、如此，传感器节点向控制器节点转发数据时仅向特定的控制器节点转发，降低了网络拥塞程度，有效提高了网络效率，降低网络延迟。

10、在某些实施方式中，所述控制器节点还用于：获取新的传感器节点发送的入网请求数据；

11、当所述新的传感器节点在设备白名单内时，将所述新的传感器节点并入网络，并在在线设备名单中添加所述新的传感器节点的信息；以及

12、当所述新的传感器节点不在设备白名单内时，丢弃所述新的传感器节点的设备信息，拒绝所述新的传感器节点的入网请求。

13、如此，本技术提供的系统可以根据设备白名单，将列入设备白名单的新设备通过数据连接并入系统所在的网络，保证设备连接的安全性。

14、在某些实施方式中，所述控制器节点还用于：

15、获取传感器节点发送的传感器数据；

16、当所述传感器节点在设备白名单内时，缓存所述传感器数据；

17、向所述传感器节点发送确认字符数据；

18、根据所述传感器数据，在所述传感器数据中添加控制器信息，确定待发送数据；

19、将所述待发送数据经所述汇聚节点发送至所述基站；以及

20、当所述传感器节点不在设备白名单内时，丢弃所述传感器节点的设备信息，拒绝所述传感器节点的入网请求。

21、本技术提供的系统中，控制器节点在接收传感器节点发出的数据时优先校验传感器节点是否位于设备白名单内，以保证接收数据的可信度以及网络连接的安全度，同时当传感器节点不在设备白名单内时，控制器节点直接丢弃传感器数据不再进行接下来的处理，提高安全性的同时保证了网络通畅，避免网络拥塞，另外避免了拒绝服务攻击等大流量外部攻击。

22、本技术的数据交换方法，基于上述系统，用于实现所述控制器节点的数据交换功能，由所述控制器节点当中的第一子控制器节点执行，包括：

23、根据预设的网络协议，确定用于描述与第一子控制器节点相邻的其他控制器节点的邻居节点信息，所述第一子控制器节点的邻居节点为所述与第一子控制器节点相邻的其他控制器节点；

24、根据所述邻居节点信息中的第一信息，确定目标邻居节点；

25、向所述目标邻居节点转发数据。

26、如此，本技术通过邻居节点包括的信息对邻居节点进行评估，筛选出综合状况最适合的邻居节点进行数据交换。

27、在某些实施方式中，所述根据所述邻居节点信息中的第一信息，确定目标邻居节点，包括：

28、根据所述邻居节点信息中的连接质量信息以及邻居节点电源储能信息，确定目标邻居节点，所述邻居节点电源储能信息表现为所述邻居节点电源的电动势。

29、如此，本技术可以根据邻居节点的连接质量与电源储能情况选定最适合进行数据交换的邻居节点。

30、本技术的设备连接方法，基于上述系统，用于实现所述控制器节点的设备连接功能，包括：

31、获取新的传感器节点发送的入网请求数据；

32、当所述新的传感器节点在设备白名单内时，将所述新的传感器节点并入网络，并在在线设备名单中添加所述新的传感器节点的信息。

33、如此，本技术可以根据设备白名单，将列入设备白名单的新设备通过数据连接并入系统所在的网络，保证设备连接的安全性。

34、在某些实施方式中，所述设备连接方法还包括：

35、当所述新的传感器节点不在设备白名单内时，丢弃所述新的传感器节点的设备信息，拒绝所述新的传感器节点的入网请求。

36、如此，本技术可以根据设备白名单，拒绝未列入设备白名单的设备连入系统所在网络，保证设备连接的安全性。

37、本技术的数据处理方法，基于上述系统，用于实现所述控制器节点的数据处理功能，包括：

38、获取传感器节点发送的传感器数据；

39、当所述传感器节点在设备白名单内时，缓存所述传感器数据；

40、向所述传感器节点发送确认字符数据；

41、根据所述传感器数据，在所述传感器数据中添加控制器信息，确定待发送数据；

42、将所述待发送数据经所述汇聚节点发送至所述基站。

43、如此，本技术在接收传感器节点发出的数据时优先校验传感器节点是否位于设备白名单内，以保证接收数据的可信度以及网络连接的安全度。

44、在某些实施方式中，所述数据处理方法还包括：

45、当所述传感器节点不在设备白名单内时，丢弃所述传感器数据，终止所述接收并处理传感器节点发送的数据信息的过程。

46、如此，当传感器节点不在设备白名单内时，控制器节点直接丢弃传感器数据不再进行接下来的处理，提高安全性的同时保证了网络通畅，避免网络拥塞，另外避免了拒绝服务攻击等大流量外部攻击。

47、本技术的通信控制方法，基于上述系统，用于实现所述控制器节点的通信控制功能，包括：

48、从所述基站经所述汇聚节点获取配置信息；

49、当所述配置信息为数据请求信息时，向各所述传感器节点发送数据请求信息；

50、根据所述配置信息，估计所述传感器节点转发数据的时隙分布；

51、根据所述时隙分布的估计结果，向各传感器节点发送信标信息，所述信标信息包括各传感器节点转发数据的时隙安排信息。

52、如此，本技术从基站获取到信道配置信息后，根据配置信息的类型安排各个传感器节点的转发数据的时隙，并向传感器节点下发时隙安排，提高网络运行效率，避免网络拥塞。

53、在某些实施方式中，所述通信控制方法还包括：

54、当所述配置信息为网络请求信息时，确定网络生成请求信息；

55、以预设第一时长为周期，向各传感器节点发送所述网络生成请求信息，以使各所述传感器节点以预设第二时长为时隙进行反馈。

56、如此，当配置信息的类型是网络请求信息时，则以周期广播的形式向各传感器节点发送时隙安排的反馈信息。

57、本技术的数据交换装置，包括：

58、设备探测模块，用于根据预设的网络协议，确定用于描述与第一子控制器节点处于同一网络环境下的其他控制器节点的信息为邻居设备信息；

59、设备选择模块，用于根据所述邻居设备信息中的第一信息，确定目标邻居设备；

60、第一数据转发模块，用于向所述目标邻居设备转发数据。

61、本技术的设备连接装置，包括：

62、请求获取模块，用于获取传感器节点发送的连接请求数据；

63、设备并入模块，用于当所述传感器节点在预设白名单内时，将所述传感器节点并入网络，并向在线设备名单中添加所述传感器节点的信息。

64、本技术的数据处理装置，包括：

65、第一数据获取模块，用于获取传感器节点发送的传感器数据；

66、数据缓存模块，用于当所述传感器节点在设备白名单内时，缓存所述传感器数据；

67、第二数据转发模块，用于向所述传感器节点发送确认字符数据；

68、数据写入模块，用于根据所述传感器数据，在所述传感器数据中添加控制器信息，确定待发送数据；

69、所述第二数据转发模块还用于将所述待发送数据经所述汇聚节点发送至所述基站。

70、本技术的通信控制装置，包括：

71、第二数据获取模块，用于从基站经汇聚节点获取配置信息；

72、第三数据转发模块，用于当所述配置信息为数据请求信息时，向各所述传感器节点发送数据请求信息；

73、数据估算模块，用于根据所述配置信息，估计所述传感器节点转发数据的时隙分布；

74、所述第三数据转发模块还用于根据所述时隙分布的估计结果，向各传感器节点发送信标信息。

75、本技术的计算机可读存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现上述的方法。

76、本技术的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实施方式的实践了解到。