張曉曉　馬俊峰

【摘 要】我國的經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，信息技術(shù)水平不斷提高，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也取得了重大的突破。值得注意的是，我國對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理水平還有待加強(qiáng)，在一定程度上阻礙了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)此相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)該探討科學(xué)的管理技術(shù)，提高管理水平。本文將具體探討無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理技術(shù)，希望能為相關(guān)人士提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；管理技術(shù)

0 引言

自20世紀(jì)70年代開始，人們就開始了對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究。人們首先把無線傳感器應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，并收獲了良好的應(yīng)用效果，于是國內(nèi)外的學(xué)者加快了對(duì)無線傳感器的研究步伐，將其應(yīng)用在社會(huì)上的各個(gè)領(lǐng)域之中。我國引入無線傳感器的時(shí)間并不長，但隨著我國科技水平的不斷提高，勢必會(huì)優(yōu)化管理技術(shù)，發(fā)揮無線傳感器的最大價(jià)值。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

1.1 概述

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一門新興的技術(shù)，對(duì)人們的生活和社會(huì)的生產(chǎn)產(chǎn)生了巨大的影響。進(jìn)入新世紀(jì)以后，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)飛速發(fā)展，人們可以依靠網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)獲取信息，交換數(shù)據(jù)，在此背景之下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生[1]。

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，有很多小型的節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)組合起來便建構(gòu)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。人們應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、處理和編輯等工作，并把編輯好的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給觀察的對(duì)象。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，融合了多種先進(jìn)技術(shù)，在一定程度上體現(xiàn)了技術(shù)的集成性特征。

目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍越來越廣泛。以軍事領(lǐng)域?yàn)槔?，國家把無線傳感器應(yīng)用在國土安全部中，可以及時(shí)監(jiān)測邊境的軍事情況，對(duì)身份不明的出入人員進(jìn)行檢查。如果受到恐怖分子的襲擊，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能在第一時(shí)間把警報(bào)發(fā)送給國家的安保部門，采取緊急措施進(jìn)行防御。

1.2 特征

首先，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有電量小的特點(diǎn)。上文已述，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點(diǎn)組成，提供能量的電池容量很小，致使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量受到限制。在大多數(shù)情況下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用在人煙稀少、危險(xiǎn)性較大的地區(qū)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作人員不能及時(shí)更換電池，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充能量，致使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的電量較小[2]。

其次，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有規(guī)模大的特點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)是對(duì)特定的對(duì)象進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，由于其組成的節(jié)點(diǎn)很多，在進(jìn)行監(jiān)測時(shí)可以捕捉到對(duì)象的細(xì)節(jié)，因此技術(shù)人員在將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)投入使用之前，需要增加節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，擴(kuò)大節(jié)點(diǎn)的規(guī)模。

再次，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有維護(hù)難度大的特點(diǎn)。雖然無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的布置環(huán)境較為可靠，一般來說不會(huì)受到人為或動(dòng)物因素的破壞，但是在進(jìn)行維護(hù)的過程中需要對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，維護(hù)的難度非常大。一旦維護(hù)工作的質(zhì)量得不到保障，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)就會(huì)被盜取，影響使用者的安全性。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理

2.1 概述

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)運(yùn)而生。所謂的網(wǎng)絡(luò)管理，就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，以保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。最開始的網(wǎng)絡(luò)管理以監(jiān)控為主體，當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理部門對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并及時(shí)解決問題[3]。此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)管理有三層含義：第一層含義是獲取網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)信息。第二是應(yīng)用數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。第三是分析互聯(lián)網(wǎng)的參數(shù)保證其正常運(yùn)行。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷更新，網(wǎng)絡(luò)管理的范圍不斷擴(kuò)大，從監(jiān)控職能發(fā)展為規(guī)劃職能和維護(hù)職能等等。

所謂的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理就是對(duì)無線傳感器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)控制和網(wǎng)絡(luò)答疑等，目的是為了保障用戶獲得更好的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效果。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其中有大量的節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)信息，因此管理的難度相對(duì)較大。管理部門在對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理時(shí)，要做到如下幾點(diǎn)：第一點(diǎn)是對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，然后把數(shù)據(jù)信息和常規(guī)狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析。第二點(diǎn)是發(fā)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行問題，采取有效的解決策略。在這一過程中，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)非常重要，因此在對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理時(shí)，需要建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理的系統(tǒng)。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理具體分為以下的幾個(gè)職能：第一，保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。第二，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)流量供應(yīng)和服務(wù)質(zhì)量較差的問題。第三，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)，當(dāng)無線傳感器出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)解決。第四，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的用戶提供服務(wù)，包括安裝軟件，調(diào)試網(wǎng)絡(luò)等等。

2.2 結(jié)構(gòu)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有其自身的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理也有自身的體系。所謂的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理體系，就是調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)要素相互關(guān)系的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，大體上分為管理者和代理兩個(gè)部分[4]。所謂的管理者就是進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的主體，所謂的代理就是遵從管理者的命令，將具體指示轉(zhuǎn)化為實(shí)際的操作內(nèi)容，滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的各項(xiàng)需求。當(dāng)操作完畢后，代理需要向管理者匯報(bào)信息。

針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)被分成三種類型：第一種類型是集中型，即網(wǎng)絡(luò)管理以集中的形式出現(xiàn)。管理部門建立一個(gè)總站，并把所有信息都集中在這臺(tái)計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理，并由這臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)布管理命令。這種類型的管理模式具有管理便捷的優(yōu)點(diǎn)，但是同樣具有風(fēng)險(xiǎn)性大的缺點(diǎn)。如果總站出現(xiàn)了問題，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就會(huì)面臨崩潰。第二種類型是分層型，即網(wǎng)絡(luò)管理以不同的層次出現(xiàn)。管理部門在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置了多個(gè)管理者，每個(gè)管理者負(fù)責(zé)的管理層都不同，但是這些管理者之上有一個(gè)主要管理者，可以對(duì)各個(gè)層面的網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)行監(jiān)測。這種類型的網(wǎng)絡(luò)管理具有管理效率高、通信分散的優(yōu)點(diǎn)，因此得到了較為廣泛的使用。第三種類型是分布型，即網(wǎng)絡(luò)管理以分布的形式出現(xiàn)。管理部門設(shè)置不同的管理者，但是取消了主要管理者的身份和職能，確保了各個(gè)管理者的平等地位。不同的管理者負(fù)責(zé)的區(qū)域不同，可以通過交換數(shù)據(jù)信息來檢測整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。這種類型的網(wǎng)絡(luò)管理具有交互性強(qiáng)的問題，但是對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息的傳遞要求很高。

3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議

3.1 信息庫

信息庫是進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的重要組成部分，因此在設(shè)計(jì)具體的管理模式時(shí)，應(yīng)該建立一個(gè)數(shù)據(jù)的信息庫。信息庫記載了大量的管理對(duì)象信息，通過減少管理對(duì)象的Object ID可以減少網(wǎng)絡(luò)的通信量，從這個(gè)角度看，優(yōu)化管理需要從管理信息庫中的Object ID入手[5]。

Object ID分為不同的類型，在縮減Object ID的長度時(shí)可以從不同的方向著手。在初始節(jié)點(diǎn)，Object ID處在原始狀態(tài)；當(dāng)節(jié)點(diǎn)被監(jiān)控時(shí)，Object ID處在被監(jiān)測的狀態(tài)；當(dāng)節(jié)點(diǎn)作為虛擬計(jì)算要素時(shí)，Object ID處在虛擬的狀態(tài)。在第一種狀態(tài)之下，Object ID一般不會(huì)輕易發(fā)生改變。在第二種狀態(tài)之下，代理者對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)數(shù)據(jù)庫中的Object ID進(jìn)行動(dòng)態(tài)的檢測，在一定的時(shí)間后，代理要把Object ID的信息發(fā)送給管理者。在第三種狀態(tài)下，虛擬的Object ID只是計(jì)算的一種虛擬數(shù)據(jù)，不具備現(xiàn)實(shí)意義。這種狀態(tài)的Object ID是網(wǎng)絡(luò)管理的表現(xiàn)，可以通過計(jì)算Object ID的長度和速度來減小流量，優(yōu)化無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)管理。

3.2 管理協(xié)議

管理協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理規(guī)則，在這套管理規(guī)則中，記錄著對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)行具體操作的指令和原語，因此想要（下轉(zhuǎn)第145頁）（上接第137頁）優(yōu)化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理，首先要對(duì)管理協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)。管理協(xié)議中對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理的過程做出的規(guī)定：網(wǎng)絡(luò)管理就是管理者接收代理的信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并把處理結(jié)果發(fā)送給代理，讓代理完成具體的操作步驟。管理協(xié)議設(shè)計(jì)的范圍較廣，一方面它對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障問題進(jìn)行管理，另一方面它要保證網(wǎng)絡(luò)管理的安全性[6]。

在設(shè)計(jì)管理協(xié)議時(shí)，工作人員要對(duì)操作原語進(jìn)行處理。安全協(xié)議分為報(bào)頭、安全參數(shù)和協(xié)議數(shù)據(jù)單元幾個(gè)部分。在第一部分中，工作人員要填入MsgID等內(nèi)容，對(duì)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在第二部分中，工作人員需要確定參數(shù)，保障無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。在第三部分中，工作人員要掌握不同的原語，根據(jù)原語內(nèi)容控制長度。

4 結(jié)論

我國自無線傳感器網(wǎng)絡(luò)引入之后，就加快了對(duì)該技術(shù)的研究步伐。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被應(yīng)用在社會(huì)上的各個(gè)領(lǐng)域，為了發(fā)揮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的效用，提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用效率，相關(guān)的技術(shù)人員必須探討科學(xué)的管理技術(shù)，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效管理。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]