無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network)是隨機(jī)分布的傳感器節(jié)點(diǎn)通過分布式協(xié)議以自組織的方式形成的網(wǎng)絡(luò)，它作為一個(gè)全新的研究領(lǐng)域，在基礎(chǔ)理論和工程技術(shù)方面向科技工作者提出了大量的挑戰(zhàn)性研究課題，其中一個(gè)重要研究課題就是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理是保障無線傳感器網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、可靠、高效運(yùn)行的重要條件。基于此，本文深入討論研究了現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，并結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和實(shí)際需求，在對(duì)基

2、于策略的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理框架、策略發(fā)布架構(gòu)的分類、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分簇管理機(jī)制幾方面進(jìn)行研究設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于策略和移動(dòng)代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)。本文主要研究工作如下： (1)總結(jié)了現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的需求和遇到的主要挑戰(zhàn)，并將概念上集中式的PBNM(Policy-based Network Management)思想應(yīng)用到分布式和分散式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。在此基礎(chǔ)上，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提出了一種基于

3、策略的網(wǎng)絡(luò)管理框架，同時(shí)將此框架分解成為幾個(gè)重要的組成部分分別進(jìn)行了描述和分析。該網(wǎng)絡(luò)管理框架能較好的體現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)所期望的理想管理需求和關(guān)鍵管理特征，本文著重研究了其中用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的一些關(guān)鍵組成部分。 (2)對(duì)基于策略的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來說，其策略發(fā)布架構(gòu)的選擇是影響系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵因素之一。在對(duì)策略發(fā)布架構(gòu)的一組相關(guān)特性進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，提出了一種適用于低帶寬的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的混合型策略發(fā)布架構(gòu)

4、。其基本方法是將策略發(fā)布架構(gòu)按各個(gè)特性的不同進(jìn)行分類組合的設(shè)計(jì)，通過對(duì)各類架構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)研究，闡明了各種策略發(fā)布架構(gòu)的不同操作特性和性能；分析和比較了在各種可能的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，不同的策略發(fā)布架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)和不足。最后通過仿真實(shí)驗(yàn)得出混合型策略發(fā)布架構(gòu)對(duì)于低帶寬的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來說是一個(gè)比較好的選擇，并用多跳的策略發(fā)布架構(gòu)的仿真結(jié)果闡明了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理中保持最小跳數(shù)的分簇管理機(jī)制的必要性。 (3)分簇機(jī)制是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織管理框架

5、的關(guān)鍵機(jī)制之一，在研究分析了基于能量考慮的傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法的基礎(chǔ)上，從管理的角度提出并實(shí)現(xiàn)了一種隨機(jī)分布式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇管理機(jī)制，并將策略應(yīng)用到能量受限的分簇的無線傳感器環(huán)境中。其基本思想是限制每一個(gè)策略服務(wù)器的服務(wù)覆蓋范圍，大大地提高分簇的靈活性以及網(wǎng)絡(luò)的管理效率和自組織管理能力。同時(shí)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性，并為了將能量的使用擴(kuò)展到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，提出了基于服務(wù)自適應(yīng)性和資源定位的簇頭復(fù)選方法，以實(shí)現(xiàn)簇結(jié)構(gòu)的重復(fù)選擇和調(diào)整，用于增強(qiáng)上述

6、分簇算法。 (4)在比較了現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理體系的優(yōu)劣，研究剖析了移動(dòng)代理技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)管理中應(yīng)用的優(yōu)越性的基礎(chǔ)上，針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量有限、網(wǎng)絡(luò)流量不均衡等網(wǎng)絡(luò)管理的特殊性，將策略管理技術(shù)和移動(dòng)代理技術(shù)相結(jié)合，給出了策略代理(PA)的概念，并提出了一種基于策略和移動(dòng)代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)(PABNM)。該網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)充分融合了策略管理和移動(dòng)代理的優(yōu)勢(shì)，管理任務(wù)采用策略規(guī)則定義的形式，使用移動(dòng)代理作為運(yùn)載工具