传感网学术研究现状

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1、传感网数据管理系统学术研究现状       随着无线通信、微机电系统、嵌入式计算技术的飞速发展和日益成熟,现代传感器节点具备了感知能力、计算能力、存储能力和通信能力，同时，它们低成本、低功耗、多功能的特点,使得大量传感器节点能以adhoc方式组织成无线传感器网络，协作的监测，感知，处理网络分布区域各种物理对象的信息，并将有用的信息提供给用户。传感器网络为用户和物理世界架起了一座桥梁，可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取大量详实可靠的物理世界的信息，在国防军事，环境检测，医疗服务，交通控制等领域有着广泛的应用前景。       传感器网

2、络有着广泛的应用前景，但由于传感器网络具有分布性、大规模性、传感器节点计算能力、存储能力和通信能力不足，能量有限以及感知数据不确定等特性，开发传感器网络上的应用十分困难。为了能够快捷地实现传感器网络上的大量应用且保证应用程序的运行性能，需要强大的开发平台的支持。传统的运行于个人计算机之上的分布式中间件(如DCM，CORBA)没有考虑存储能力、计算能力、网络带宽和能量等方面的限制，更没有关注网络的动态变化，使得它们不适用于传感器网络。迫切需要重新设计满足传感器网络应用需求的开发平台。       根据传感器网络的特点，其开发平台需要满足以下四个方

3、面的要求：       ⑴跨平台性。传感器节点的硬件特性和性能各不相同，如MicaZ和Telos平台使用了KB级的RAM和8位的CPU,而Intel的iMote2和Yale的XYZ则配备了MB级的RAM和32位的CPU[64]。另外，传感器网络节点的操作系统设计思想、编程接口、应用开发语言也不相同，如TinyOS操作系统采用了基于组件的思想和事件触发的机制，使用nesc语言开发应用程序。而Contiki[65]操作系统采用了轻量级线程，使用c语言开发应用程序。因此，要求开发平台能够屏蔽不同平台的异构性，为开发者提供统一的开发环境。       

4、(2)易用性。传感器网络具有多方面的复杂性，如其上的应用通常是分布式的、嵌入式的，传感器节点资源也十分有限等，因而要求开发平台能够屏蔽这些复杂性，为开发者提供简单的开发接口以简化应用的开发。       ⑶高性能。传感器网络部署后，通常无法更换电池。因此，为了使得网络的生命周期满足要求，要求开发平台合理且高效地利用资源，尽量减少能量的消耗。       ⑷可扩展性。由于传感器网络的复杂性，其应用程序中经常包含一些错误或漏洞。另外，在许多传感器网络应用中，随着部署区域感知数据的不断获取，应用需求不断的发生变化。因此，要求开发平台具有扩展新的功能和

5、更新应用程序的能力。       目前，主要的传感器网络开发平台有两种：操作系统和传感器网络中间件。直接基于传感器网络操作系统开发应用程序是目前普遍采用的方式。典型的操作系统是UCBerkeley的TinyOS。它是一种基于事件驱动和组件模型的操作系统。用户基于TinyOS提供的接口使用Nesc语言开发传感器网络应用程序。基于TinyOS开发应用程序的优势在于与底层直接交互，代码执行效率高。但其缺点是需要开发人员熟悉TinyOS的大量细节，实现复杂度高。另外，当应用程序部署后，更新应用程序代价较大。       传感器网络中间件是介于操作系统和

6、各种分布式应用程序之间的一个软件层。用于屏蔽底层分布式环境的复杂性和异构性，为应用程序的开发提供运行和开发环境，以方便应用系统的实现。现有的传感器网络中间件主要分为以下三种类型：       1，基于虚拟机的中间件。虚拟机定义了一套抽象的虚拟指令系统，并基于操作系统提供的接口，实现了这些虚拟指令系统的解释程序。应用程序由虚拟指令组合而成，加载到虚拟机中解释执行。由于虚拟指令的抽象性，应用程序的实现难度大大降低。典型的传感器网络虚拟机是伯克利大学开发的Mate虚拟机，它以单指令的形式实现了对应用程序常用的指令（读写传感器、收发消息等）。代码的长度

7、的减小使得传感器网络更新程序能量消耗大大降低。另外，SensorWare是一种能够解释执行Tcl脚本语言的虚拟机。它实现了一些基本的Tcl命令，包括wait、id等。用户利用Tcl语言的可扩充特性，可添加其他模块的支持，如无线通信、定时、传感器和移动模块等。应用程序由基本Tcl命令和扩充模块组成，发送至传感器节点上的Tcl虚拟机解释执行。       2，基于Agent的中间件。移动Agent是一种具有高度自治能力的智能实体,具备一定的计算和存储能力,它随外界环境的改变而自动、智能地适应环境。它可以按照一定的规则在网络节点间迁移,寻找并处理合适

8、的资源,代表用户完成特定的任务.运行移动Agent的每个网络设备上必须以软件形式实现移动Agent的虚拟执行环境,这种软件也可以称之为移动Agent服