无线传感器网络中间件技术研究综述

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1、无线传感器网络中间件技术研究综述＊王林，姜杰（西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安７１００４８）摘要：无线传感器网络在受到广泛应用与关注的同时，由于网络复杂度及网络应用的增加，普遍存在缺乏统一开放接口的问题。针对无线传感器网络结构及特点，介绍无线传感器网络中间件技术概念，在全面分析中间件面临的问题与挑战的基础上，比较几种不同设计方法，并且通过典型实例在几个重要性能参数方面进行了对比。最后在中间件ＱｏＳ机制模型方面提出了一种改进方法。关键词：无线传感器网络；中间件技术；设计方法；ＱｏＳ机制中图分类号：ＴＰ２１２文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－１

2、３０Ｘ．２０１４．０２．０１０ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｉｄｄｌｅｗａｒｅｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋＷＡＮＧＬｉｎ，ＪＩＡＮＧＪｉｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｎｄａｔｔｒａｃｔｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ，ｂｕｔｈａｖｅｔｈｅｐｒｏｂ－ｌｅｍｏｆｌａｃｋｏｆａｕｎｉｆｉｅｄｏｐｅｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎｃ

3、ｒｅａｓｅｏｆｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙａｎｄｎｅｔｗｏｒｋａｐｐｌｉｃａ－ｔｉｏｎｓ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｍｉｄｄｌｅｗａｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｃｏｎｆｒｏｎｔｅｄｂｙｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｍｉｄｄｌｅｗａｒｅ，ｓｅｖｅｒａｌｃｏｎｃｒ

4、ｅｔｅｍｉｄｄｌｅｗａｒｅｄｅ－ｓｉｇｎａｐｐｒｏａｃｈｅｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｓｅｖｅｒａｌｔｙｐｉｃａｌｉｎｓｔａｎｃｅｓｏｆｍｉｄｄｌｅｗａｒｅａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｉｎｓｏｍｅｉｍｐｏｒ－ｔａｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｕｃｈａｓＱｏＳｓｕｐｐｏｒｔ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｍｏｂｉｌｉｔｙ，ｅｔｃ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｍｅｔｈｏｄｉｎｔｈｅＱｏＳｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｉｄｄｌｅｗａｒｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ；ｍｉｄｄｌｅｗａｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｄｅｓｉｇ

5、ｎａｐｐｒｏａｃｈｅｓ；ＱｏＳｍｅｃｈａｎｉｓｍ１引言无线传感器网络ＷＳＮ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔ－ｗｏｒｋ）作为最新一代传感器网络［１］已演进成为集信息采集、处理和传输于一体的综合智能信息系统，在环境监测、军事、医疗、商业等领域发展迅速，是当今科研的重点之一。无线传感器网络从高层应用到底层基础硬件，各层之间具有独立层次，从数据链路，到路由选择，到数据表示，到功能应用，构成一个完整的无线传感器网络应用。无线传感器网络中节点资源有限、数量庞大、应用层次不一，且节点运行操作系统与应用不能超过系统资源承受范围，中间件技术可以实现多种应用的融合，减少由不同应用及网络异构性

6、所产生的系统开销。无线传感器网络中间件［２］能够向用户提供一个标准平台，把分散的系统有机地组合起来，实现应用软件系统的集成。本文主要讨论无线传感器网络中间件研究现状及现有设计方法，对现有多种典型中间件设计方案从能耗、可靠性、可扩展性、易用性等多方面进行比较；提出了一种改善服务质量ＱｏＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）中间件机制，并对其设计思想、体系结构及工作过程进行了论述。＊收稿日期：２０１２－０８－２９；修回日期：２０１２－１２－０４通信地址：７１００４８陕西省西安市西安理工大学自动化与信息工程学院Ａｄｄｒｅｓｓ：ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔ

7、ｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４８，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ王林等：无线传感器网络中间件技术研究综述２４５２无线传感器网络中间件概述当今无线传感器网络具有诸多特点：首先，节点的体积小，设备存储能力有限。其次，节点自身的移动、电池耗尽受环境影响。再次，网络的构成一般有成百上千个节点，人工部署与维护的可实现性较小，需要网络自身配置与维护。网络往往由体系结构、计算能力、存储能力、能量级别各不相同的异构节点组成，设