專利名稱：基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡的管理方法，主要利用分布式計算技術來解決無線傳感器網(wǎng)絡的監(jiān)測和控制問題，屬于分布式計算、無線傳感器網(wǎng)絡和網(wǎng)絡管理交叉技術應用領域。
背景技術：
無線傳感器網(wǎng)絡是由具有感知、處理和無線通信能力的傳感器節(jié)點通過自組織方式形成的網(wǎng)絡，它能夠使我們延伸至更廣闊的交互空間，獲得圍繞我們周圍動態(tài)的狀態(tài)信息，實現(xiàn)對于外圍世界更加精確而深邃的認識和控制，因而在軍事、環(huán)境、健康、家庭、交通、制造業(yè)、商業(yè)、設施管理、運輸、安全、空間探索和災難拯救等領域有著廣闊的應用前景，對人們的生活和工作方式、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和變革產(chǎn)生革命性的影響。
無線傳感器網(wǎng)絡是一種無線的、可自組織的、容錯性高的、動態(tài)的、應用相關的、以數(shù)據(jù)為中心的新型信息網(wǎng)絡，在現(xiàn)有低功耗無線電通信技術、嵌入式計算技術、微型傳感器技術及集成電路技術等發(fā)展情況下表現(xiàn)為節(jié)點體積小、可快速大規(guī)模部署、可無人監(jiān)守，但電源能量有限、通信能力有限、計算和存儲能力有限。因此，有必要對無線傳感器網(wǎng)絡進行管理及合理分配和控制，以提高運行效率和可靠性、完成既定應用目標，使整個網(wǎng)絡更加經(jīng)濟地運行，但對無線傳感器網(wǎng)絡的管理不同于其他已有信息網(wǎng)絡，需要適合其特性的管理方法。
移動代理技術是一種基于網(wǎng)絡的分布式計算技術，本質(zhì)上是以一組分散的、松散耦合的、可移動的智能結構在分布式網(wǎng)絡環(huán)境中實現(xiàn)群體間高效率相互協(xié)作聯(lián)合求解，解決多種協(xié)作策略和方案下的沖突和矛盾。移動代理具有自主性、主動性、反應性、移動性、社會性和智能性等特性，具有硬件或軟件的形式，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)同和自治，可以很好應用于網(wǎng)絡管理中，并解決目前這一領域中難以解決的一些關鍵問題。尤其在無線傳感器網(wǎng)絡帶寬有限、能量受限、不穩(wěn)定的動態(tài)無線環(huán)境中，移動代理有助于靈活部署和擴展網(wǎng)絡管理智能，構建高效的、主動自治的管理系統(tǒng)；使分配和控制盡可能靠近信息源，節(jié)省帶寬，減少感知數(shù)據(jù)冗余，降低數(shù)據(jù)流量和通信開銷；實現(xiàn)動態(tài)的管理模式和高度靈活的任務調(diào)度策略；節(jié)約能量，有效延長網(wǎng)絡系統(tǒng)生存期。
現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡管理方式常造成匯聚節(jié)點和(或)網(wǎng)絡外的應用系統(tǒng)工作負擔過重；當無線傳感器網(wǎng)絡規(guī)模擴大時，無線傳感器網(wǎng)絡管理總響應時間較長，系統(tǒng)收斂性差；由于系統(tǒng)規(guī)模和應用越來越復雜，加上用戶需求的改變，無線傳感器網(wǎng)絡管理邏輯不易擴展升級。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明的目的是為無線傳感器網(wǎng)絡構建一個高效靈活的分布式監(jiān)測和控制方法，提高無線傳感器網(wǎng)絡運行效率和可靠性，提供一種基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法，使網(wǎng)絡資源得到最有效的利用，并提供連續(xù)、可靠和穩(wěn)定的服務。
技術方案本發(fā)明所采用的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法為將硬件形式的移動代理分布于無線傳感器網(wǎng)絡中，這些移動代理相比于無線傳感器網(wǎng)絡中的一般節(jié)點具有較充足的能量供應、較強的處理和無線通信能力、較可靠的安全保障能力，在無線傳感器網(wǎng)絡應用具體運行中組成可移動的動態(tài)管理網(wǎng)絡(稱為移動代理網(wǎng))，提供對無線傳感器網(wǎng)絡的監(jiān)測與控制服務。
一、體系結構本發(fā)明所述的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理的體系結構包括三層結構網(wǎng)絡層、移動代理層、服務層。網(wǎng)絡層是基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理的支撐系統(tǒng)，具體表現(xiàn)為包括無線傳感器網(wǎng)絡一般節(jié)點和匯聚節(jié)點以及移動代理在內(nèi)的所有網(wǎng)絡節(jié)點自組織為整個體系結構的硬件基礎設施。移動代理層建立在網(wǎng)絡層的基礎上，以硬件形式移動于被管理的無線傳感器網(wǎng)絡中，具有表現(xiàn)為移動代理網(wǎng)，組成整個體系結構的管理基礎設施。服務層是基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理應用抽象層次，具體表現(xiàn)為面向無線傳感器網(wǎng)絡應用的基本管理服務，包括性能管理服務、故障管理服務、配置管理服務、計費管理服務和安全管理服務等。
本發(fā)明所述的面向無線傳感器網(wǎng)絡應用的基本管理服務中，性能管理服務是通過移動代理監(jiān)視無線傳感器網(wǎng)絡運行的關鍵參數(shù)，并指出無線傳感器網(wǎng)絡中何處的某個性能可以得到改善以及如何改善；故障管理服務是通過移動代理檢測、定位和排除無線傳感器網(wǎng)絡硬件和軟件中的故障，提供諸如自維護、自愈合和自保護的基本特性；配置管理服務是通過移動代理掌握和控制無線傳感器網(wǎng)絡狀態(tài)，保證網(wǎng)絡正常運行，提供諸如自組織、自配置、自發(fā)現(xiàn)或自優(yōu)化等基本特征；計費管理服務是通過移動代理度量無線傳感器網(wǎng)絡資源的使用情況，包括有關資源使用和相應報告的功能；安全管理服務是通過移動代理實現(xiàn)對訪問無線傳感器網(wǎng)絡資源的約束和控制，提供自保護、可靠性、一次性、保密性、真實性和完整性。
本發(fā)明所述的移動代理是可移動的、具有硬件形態(tài)的智能體，該智能體可通過水中、陸地和空中的可移動運載設備或自主在三維空間發(fā)生位置的變化。
二、方法流程1、部署移動代理網(wǎng)本發(fā)明所述的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法中，首先使移動代理遷移至無線傳感器網(wǎng)絡具體應用區(qū)域或應用信息量多、計算需求高、存儲需求量大的瓶頸處，組成移動代理網(wǎng)，構建無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理基礎設施。
(1)劃分無線傳感器網(wǎng)絡被管理的目標區(qū)域根據(jù)具體應用將無線傳感器網(wǎng)絡被管理的目標區(qū)域劃分為點管理域、面管理域、柵欄管理域和混合管理域。其中，無線傳感器網(wǎng)絡點管理域只需移動代理對有限個離散點進行管理，無線傳感器網(wǎng)絡面管理域的每一個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點至少被一個移動代理所管理，無線傳感器網(wǎng)絡柵欄管理域需要移動代理對一定的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點組成的軌跡進行管理，無線傳感器網(wǎng)絡混合管理域由點管理域、面管理域和柵欄管理域混合組成。
(2)在不同的管理域中部署移動代理一個或多個移動代理遷移至該區(qū)域，根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的具體部署方式，一個或多個移動代理持續(xù)或按需的管理一個或多個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點。移動代理還通過遷移管理不同的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點。
(3)形成移動代理網(wǎng)對于無線傳感器網(wǎng)絡點管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成鏈狀的無線傳感器網(wǎng)絡管理網(wǎng)絡；對于無線傳感器網(wǎng)絡面管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成網(wǎng)狀的無線傳感器網(wǎng)絡管理網(wǎng)絡對于無線傳感器網(wǎng)絡柵欄管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成鏈狀和網(wǎng)狀混合的無線傳感器網(wǎng)絡管理網(wǎng)絡；對于無線傳感器網(wǎng)絡混合管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成鏈狀、網(wǎng)狀、或者鏈狀和網(wǎng)狀混合等形態(tài)分立或交疊的管理網(wǎng)絡。
2、基于移動代理網(wǎng)的管理組織所述的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法中，在移動代理部署和形成管理網(wǎng)絡后，移動代理按照需求頻率和所要提供的管理服務采集管理信息，綜合處理后，按多跳路由機制與其中一個移動代理通信，該移動代理作為網(wǎng)關，匯聚和綜合處理所有管理信息，通過衛(wèi)星、移動通信網(wǎng)、有線網(wǎng)絡、Internet等通信鏈路將這些管理信息發(fā)送給監(jiān)控中心，或者將從監(jiān)控中心接收到的管理命令后發(fā)布到管理網(wǎng)絡中。
本發(fā)明的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法是將硬件形式的移動代理分布于無線傳感器網(wǎng)絡中，這些移動代理相比于無線傳感器網(wǎng)絡中的一般節(jié)點具有較充足的能量供應、較強的處理和無線通信能力、較可靠的安全保障能力，在無線傳感器網(wǎng)絡應用具體運行中組成可移動的動態(tài)管理網(wǎng)絡稱為移動代理網(wǎng)，提供對無線傳感器網(wǎng)絡的監(jiān)測與控制服務，所述方法包含如下兩個階段第一階段，部署移動代理網(wǎng)步驟1)劃分無線傳感器網(wǎng)絡被管理的目標區(qū)域根據(jù)具體應用將無線傳感器網(wǎng)絡被管理的目標區(qū)域劃分為面管理域、點管理域和柵欄管理域；步驟2)在不同的管理域中部署移動代理一個或多個移動代理遷移至目標管理區(qū)域，根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的具體部署方式，一個或多個移動代理持續(xù)或按需的管理一個或多個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，移動代理還通過遷移管理不同的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點；步驟3)形成移動代理網(wǎng)對于無線傳感器網(wǎng)絡面管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成網(wǎng)狀的管理網(wǎng)絡；對于無線傳感器網(wǎng)絡點管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成鏈狀的管理網(wǎng)絡；對于無線傳感器網(wǎng)絡柵欄管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成鏈狀和網(wǎng)狀混合的管理網(wǎng)絡；對于包括上述管理域的無線傳感器網(wǎng)絡混合管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成具有鏈狀、網(wǎng)狀、或者鏈狀和網(wǎng)狀混合等形態(tài)分立或交疊的管理網(wǎng)絡；第二階段，基于移動代理網(wǎng)的管理組織移動代理按照需求頻率和所要提供的管理服務采集管理信息，綜合處理后，按多跳路由機制與其中一個移動代理通信，該移動代理作為網(wǎng)關，匯聚和綜合處理所有管理信息，通過衛(wèi)星、移動通信網(wǎng)、有線網(wǎng)絡、Internet等通信鏈路將這些管理信息發(fā)送給監(jiān)控中心，或者將從監(jiān)控中心接收到的管理命令后發(fā)布到管理網(wǎng)絡中。
無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理包括三層結構1)網(wǎng)絡層基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理的支撐系統(tǒng)，具體表現(xiàn)為包括無線傳感器網(wǎng)絡一般節(jié)點和匯聚節(jié)點以及移動代理在內(nèi)的所有網(wǎng)絡節(jié)點自組織為整個體系結構的抽象硬件基礎設施；2)移動代理層建立在網(wǎng)絡層的基礎上，以硬件形式移動于被管理的無線傳感器網(wǎng)絡中，具有表現(xiàn)為移動代理網(wǎng)，組成整個體系結構的管理基礎設施；3)服務層基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理應用抽象層次，具體表現(xiàn)為面向無線傳感器網(wǎng)絡應用的基本管理服務。
面向無線傳感器網(wǎng)絡應用的基本管理服務中，性能管理服務是通過移動代理監(jiān)視無線傳感器網(wǎng)絡運行的關鍵參數(shù)，并指出無線傳感器網(wǎng)絡中何處的某個性能可以得到改善以及如何改善；故障管理服務是通過移動代理檢測、定位和排除無線傳感器網(wǎng)絡硬件和軟件中的故障，提供諸如自維護、自愈合和自保護的基本特性；配置管理服務是通過移動代理掌握和控制無線傳感器網(wǎng)絡狀態(tài)，保證網(wǎng)絡正常運行，提供諸如自組織、自配置、自發(fā)現(xiàn)或自優(yōu)化等基本特征；計費管理服務是通過移動代理度量無線傳感器網(wǎng)絡資源的使用情況，包括有關資源使用和相應報告的功能；安全管理服務是通過移動代理實現(xiàn)對訪問無線傳感器網(wǎng)絡資源的約束和控制，提供自保護、可靠性、一次性、保密性、真實性和完整性。
對于面管理域，每一個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點至少被一個移動代理所管理，對于點管理域，移動代理對有限個離散點進行管理，對于柵欄管理域，移動代理對一定的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點組成的軌跡進行管理。
每個移動代理是可移動的、具有硬件形態(tài)的智能體，該智能體可通過水中、陸地和空中的可移動運載設備或自主在三維空間移動。
有益效果本發(fā)明所述的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法中，硬件形式的移動代理以其移動性、智能性和充足資源組成無線傳感器網(wǎng)絡的管理基礎設施，實現(xiàn)應用和管理的分離。具體來說，本發(fā)明所述的方法具有如下的有益效果(1)在本發(fā)明所述的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法中，多移動代理實現(xiàn)對無線傳感器網(wǎng)絡的管理分布化，減輕無線傳感器網(wǎng)絡匯聚節(jié)點和網(wǎng)絡外的應用系統(tǒng)工作負擔。
(2)在本發(fā)明所述的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法中，移動代理網(wǎng)的動態(tài)性和規(guī)?？缮炜s性將有效減少無線傳感器網(wǎng)絡管理應用系統(tǒng)總響應時間，尤其當無線傳感器網(wǎng)絡規(guī)模擴大時，一方面可按需增加移動代理數(shù)量，另一方面，也可使移動代理遷移至無線傳感器網(wǎng)絡具體應用區(qū)域或應用信息量多、計算需求高、存儲需求量大的瓶頸處，從而使系統(tǒng)較快收斂。
(3)在本發(fā)明所述的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法中，硬件形式的移動代理實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡應用和管理的分離，有利于通過可移動的移動代理適應無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)和應用規(guī)模的復雜性和用戶需求的變化，便捷靈活地擴展升級無線傳感器網(wǎng)絡管理邏輯。


圖1是無線傳感器網(wǎng)絡應用流程示意圖。
圖2是無線傳感器網(wǎng)絡管理域示意圖。
圖3是無線傳感器網(wǎng)絡點管理域中移動代理部署和運行示意圖。
圖4是無線傳感器網(wǎng)絡面管理域中移動代理部署和運行示意圖。
圖5是無線傳感器網(wǎng)絡柵欄管理域中移動代理部署和運行示意圖。
圖6是移動代理都處于無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點中相應部分節(jié)點的示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖本發(fā)明的某些實施例作更詳細的描述。
基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法是將硬件形式的移動代理分布于無線傳感器網(wǎng)絡中，這些移動代理相比于無線傳感器網(wǎng)絡中的一般節(jié)點具有較充足的能量供應、較強的處理和無線通信能力、較可靠的安全保障能力，在無線傳感器網(wǎng)絡應用具體運行中組成可移動的動態(tài)管理網(wǎng)絡稱為移動代理網(wǎng)，提供對無線傳感器網(wǎng)絡的監(jiān)測與控制服務，所述方法包含如下兩個階段第一階段，部署移動代理網(wǎng)步驟1)劃分無線傳感器網(wǎng)絡被管理的目標區(qū)域根據(jù)具體應用將無線傳感器網(wǎng)絡被管理的目標區(qū)域劃分為面管理域、點管理域和柵欄管理域；步驟2)在不同的管理域中部署移動代理一個或多個移動代理遷移至目標管理區(qū)域，根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的具體部署方式，一個或多個移動代理持續(xù)或按需的管理一個或多個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，移動代理還通過遷移管理不同的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點；步驟3)形成移動代理網(wǎng)對于無線傳感器網(wǎng)絡面管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成網(wǎng)狀的管理網(wǎng)絡；對于無線傳感器網(wǎng)絡點管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成鏈狀的管理網(wǎng)絡；對于無線傳感器網(wǎng)絡柵欄管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成鏈狀和網(wǎng)狀混合的管理網(wǎng)絡；對于包括上述管理域的無線傳感器網(wǎng)絡混合管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成具有鏈狀、網(wǎng)狀、或者鏈狀和網(wǎng)狀混合等形態(tài)分立或交疊的管理網(wǎng)絡；第二階段，基于移動代理網(wǎng)的管理組織移動代理按照需求頻率和所要提供的管理服務采集管理信息，綜合處理后，按多跳路由機制與其中一個移動代理通信，該移動代理作為網(wǎng)關，匯聚和綜合處理所有管理信息，通過衛(wèi)星、移動通信網(wǎng)、有線網(wǎng)絡、Internet等通信鏈路將這些管理信息發(fā)送給監(jiān)控中心，或者將從監(jiān)控中心接收到的管理命令后發(fā)布到管理網(wǎng)絡中。
無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理包括三層結構1)網(wǎng)絡層基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理的支撐系統(tǒng)，具體表現(xiàn)為包括無線傳感器網(wǎng)絡一般節(jié)點和匯聚節(jié)點以及移動代理在內(nèi)的所有網(wǎng)絡節(jié)點自組織為整個體系結構的抽象硬件基礎設施；2)移動代理層建立在網(wǎng)絡層的基礎上，以硬件形式移動于被管理的無線傳感器網(wǎng)絡中，具有表現(xiàn)為移動代理網(wǎng)，組成整個體系結構的管理基礎設施；3)服務層基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理應用抽象層次，具體表現(xiàn)為面向無線傳感器網(wǎng)絡應用的基本管理服務。
面向無線傳感器網(wǎng)絡應用的基本管理服務中，性能管理服務是通過移動代理監(jiān)視無線傳感器網(wǎng)絡運行的關鍵參數(shù)，并指出無線傳感器網(wǎng)絡中何處的某個性能可以得到改善以及如何改善；故障管理服務是通過移動代理檢測、定位和排除無線傳感器網(wǎng)絡硬件和軟件中的故障，提供諸如自維護、自愈合和自保護的基本特性；配置管理服務是通過移動代理掌握和控制無線傳感器網(wǎng)絡狀態(tài)，保證網(wǎng)絡正常運行，提供諸如自組織、自配置、自發(fā)現(xiàn)或自優(yōu)化等基本特征；計費管理服務是通過移動代理度量無線傳感器網(wǎng)絡資源的使用情況，包括有關資源使用和相應報告的功能；安全管理服務是通過移動代理實現(xiàn)對訪問無線傳感器網(wǎng)絡資源的約束和控制，提供自保護、可靠性、一次性、保密性、真實性和完整性。
對于面管理域，每一個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點至少被一個移動代理所管理，對于點管理域，移動代理對有限個離散點進行管理，對于柵欄管理域，移動代理對一定的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點組成的軌跡進行管理。
每個移動代理是可移動的、具有硬件形態(tài)的智能體，該智能體可通過水中、陸地和空中的可移動運載設備或自主在三維空間移動。
根據(jù)圖1，本發(fā)明所述無線傳感器網(wǎng)絡具體應用流程為，部署在一定區(qū)域的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點采集、處理和轉(zhuǎn)發(fā)信息，以多跳的路由方式，將信息傳送給匯聚節(jié)點后，通過衛(wèi)星、移動通信網(wǎng)、有線網(wǎng)絡、Internet等通信鏈路發(fā)送給監(jiān)控中心；監(jiān)控中心也可以通過反向路徑或其它路由方式將具體管理命令或(和)信息發(fā)布到無線傳感器網(wǎng)絡中。圖2給出本發(fā)明一個實施例的無線傳感器網(wǎng)絡管理區(qū)域劃分示例，無線傳感器網(wǎng)絡被管理的目標區(qū)域劃分為點管理域、面管理域和柵欄管理域，而整個區(qū)域是混合管理域，其中無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N1～N4組成點管理域，節(jié)點N5～N13組成面管理域，節(jié)點N14～N19組成柵欄管理域，節(jié)點N1～N19組成混合管理域。下面描述本發(fā)明在這些管理域的
具體實施例方式1、無線傳感器網(wǎng)絡點管理域(1)將移動代理放置到無線傳感器網(wǎng)絡所部署的區(qū)域，通過被動或主動的遷移方式使至少一個移動代理處于一個所要管理的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點通信范圍內(nèi)。如圖3所描述，移動代理MA1在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N1的通信范圍內(nèi)，移動代理MA2在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N2的通信范圍內(nèi)，移動代理MA3在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N3和N4的通信范圍內(nèi)，移動代理MA4在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N4的通信范圍內(nèi)。
(2)在無線傳感器網(wǎng)絡點管理域中，移動代理持續(xù)或按需的管理一個或多個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，移動代理與處于其通信范圍的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點通信，獲取性能、故障、配置、計費、安全等管理信息或提供性能、故障、配置、計費、安全等管理服務。如圖3所描述，移動代理MA1～MA6管理無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N1～N4組成的點管理域。
(3)在無線傳感器網(wǎng)絡點管理域中，移動代理組成鏈狀的管理網(wǎng)絡。如圖3所描述，移動代理MA1～MA6組成鏈狀的管理網(wǎng)絡，移動代理MA5只轉(zhuǎn)發(fā)管理信息，取移動代理MA6作為網(wǎng)關，匯聚和綜合處理所有管理信息，通過衛(wèi)星、移動通信網(wǎng)、有線網(wǎng)絡、Internet等通信鏈路將這些管理信息發(fā)送給監(jiān)控中心，或者將從監(jiān)控中心接收到的管理命令后發(fā)布到管理網(wǎng)絡中。
2、無線傳感器網(wǎng)絡面管理域(1)將移動代理放置到無線傳感器網(wǎng)絡所部署的區(qū)域，通過被動或主動的遷移方式使至少一個移動代理處于一個所要管理的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點通信范圍內(nèi)。如圖4所描述，移動代理MA7在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N6～N8的通信范圍內(nèi)，移動代理MA8在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N5～N6和N10的通信范圍內(nèi)，移動代理MA9在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N9、N11～N13的通信范圍內(nèi)。
(2)在無線傳感器網(wǎng)絡面管理域中，移動代理持續(xù)或按需的管理一個或多個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，移動代理與處于其通信范圍的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點通信，獲取性能、故障、配置、計費、安全等管理信息或提供性能、故障、配置、計費、安全等管理服務。如圖4所描述，移動代理MA6、MA7～MA10和MA13管理無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N5～N13組成的面管理域。
(3)在無線傳感器網(wǎng)絡面管理域中，移動代理組成網(wǎng)狀的管理網(wǎng)絡。如圖4所描述，移動代理MA6、MA7～MA10和MA13組成鏈狀的管理網(wǎng)絡，移動代理MA10和MA13只轉(zhuǎn)發(fā)管理信息，取移動代理MA6作為網(wǎng)關，匯聚和綜合處理所有管理信息，通過衛(wèi)星、移動通信網(wǎng)、有線網(wǎng)絡、Internet等通信鏈路將這些管理信息發(fā)送給監(jiān)控中心，或者將從監(jiān)控中心接收到的管理命令后發(fā)布到管理網(wǎng)絡中。
3、無線傳感器網(wǎng)絡柵欄管理域(1)將移動代理放置到無線傳感器網(wǎng)絡所部署的區(qū)域，通過被動或主動的遷移方式使至少一個移動代理處于一個所要管理的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點通信范圍內(nèi)。如圖5所描述，移動代理MA6在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N18的通信范圍內(nèi)，移動代理MA11在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N14的通信范圍內(nèi)，移動代理MA12在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N15、N16的通信范圍內(nèi)，移動代理MA13在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N17的通信范圍內(nèi)，移動代理MA14在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N17～N19的通信范圍內(nèi)。
(2)在無線傳感器網(wǎng)絡柵欄管理域中，移動代理持續(xù)或按需的管理一個或多個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，移動代理與處于其通信范圍的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點通信，獲取性能、故障、配置、計費、安全等管理信息或提供性能、故障、配置、計費、安全等管理服務。如圖5所描述，移動代理MA6、MA11～MA14管理無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N14～N19組成的柵欄管理域。
(3)在無線傳感器網(wǎng)絡柵欄管理域中，移動代理組成鏈狀和網(wǎng)狀混合的管理網(wǎng)絡。如圖5所描述，移動代理MA6、MA11～MA14組成鏈狀和網(wǎng)狀混合的管理網(wǎng)絡，取移動代理MA6作為網(wǎng)關，匯聚和綜合處理所有管理信息，通過衛(wèi)星、移動通信網(wǎng)、有線網(wǎng)絡、Internet等通信鏈路將這些管理信息發(fā)送給監(jiān)控中心，或者將從監(jiān)控中心接收到的管理命令后發(fā)布到管理網(wǎng)絡中。
4、無線傳感器網(wǎng)絡混合管理域(1)將移動代理放置到無線傳感器網(wǎng)絡所部署的區(qū)域，包括點管理域、面管理域或柵欄管理域，通過被動或主動的遷移方式使至少一個移動代理處于一個所要管理的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點通信范圍內(nèi)。如圖6所描述，移動代理MA1～MA14都處于無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N1～N19中相應部分節(jié)點的通信范圍內(nèi)。
(2)在無線傳感器網(wǎng)絡混合管理域中，移動代理持續(xù)或按需的管理一個或多個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，移動代理與處于其通信范圍的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點通信，獲取性能、故障、配置、計費、安全等管理信息或提供性能、故障、配置、計費、安全等管理服務。如圖5所描述，移動代理MA1～MA14管理無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點N1～N19組成的混合管理域。
(3)在無線傳感器網(wǎng)絡混合管理域中，移動代理組成具有鏈狀、網(wǎng)狀、或者鏈狀和網(wǎng)狀混合等形態(tài)分立或交疊的的管理網(wǎng)絡。如圖5所描述，移動代理MA1～MA14組成具有鏈狀、網(wǎng)狀、以及鏈狀和網(wǎng)狀混合等三種形態(tài)都存在的管理網(wǎng)絡，取移動代理MA6作為網(wǎng)關，匯聚和綜合處理所有管理信息，通過衛(wèi)星、移動通信網(wǎng)、有線網(wǎng)絡、Internet等通信鏈路將這些管理信息發(fā)送給監(jiān)控中心，或者將從監(jiān)控中心接收到的管理命令后發(fā)布到管理網(wǎng)絡中。
權利要求
1.一種基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法，其特征在于，將硬件形式的移動代理分布于無線傳感器網(wǎng)絡中，在無線傳感器網(wǎng)絡應用具體運行中組成可移動的動態(tài)管理網(wǎng)絡稱為移動代理網(wǎng)，提供對無線傳感器網(wǎng)絡的監(jiān)測與控制服務，所述方法包含如下兩個階段第一階段，部署移動代理網(wǎng)步驟1)劃分無線傳感器網(wǎng)絡被管理的目標區(qū)域根據(jù)具體應用將無線傳感器網(wǎng)絡被管理的目標區(qū)域劃分為面管理域、點管理域和柵欄管理域；步驟2)在不同的管理域中部署移動代理一個或多個移動代理遷移至目標管理區(qū)域，根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的具體部署方式，一個或多個移動代理持續(xù)或按需的管理一個或多個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，移動代理還通過遷移管理不同的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點；步驟3)形成移動代理網(wǎng)對于無線傳感器網(wǎng)絡面管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成網(wǎng)狀的管理網(wǎng)絡；對于無線傳感器網(wǎng)絡點管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成鏈狀的管理網(wǎng)絡；對于無線傳感器網(wǎng)絡柵欄管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成鏈狀和網(wǎng)狀混合的管理網(wǎng)絡；對于包括上述管理域的無線傳感器網(wǎng)絡混合管理域，移動代理之間交互協(xié)同管理，形成具有鏈狀、網(wǎng)狀、或者鏈狀和網(wǎng)狀混合等形態(tài)分立或交疊的管理網(wǎng)絡；第二階段，基于移動代理網(wǎng)的管理組織移動代理按照需求頻率和所要提供的管理服務采集管理信息，綜合處理后，按多跳路由機制與其中一個移動代理通信，該移動代理作為網(wǎng)關，匯聚和綜合處理所有管理信息，通過衛(wèi)星、移動通信網(wǎng)、有線網(wǎng)絡、Internet等通信鏈路將這些管理信息發(fā)送給監(jiān)控中心，或者將從監(jiān)控中心接收到的管理命令后發(fā)布到管理網(wǎng)絡中。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法，其特征在于，無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理包括三層結構1)網(wǎng)絡層基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理的支撐系統(tǒng)，具體表現(xiàn)為包括無線傳感器網(wǎng)絡一般節(jié)點和匯聚節(jié)點以及移動代理在內(nèi)的所有網(wǎng)絡節(jié)點自組織為整個體系結構的抽象硬件基礎設施；2)移動代理層建立在網(wǎng)絡層的基礎上，以硬件形式移動于被管理的無線傳感器網(wǎng)絡中，具有表現(xiàn)為移動代理網(wǎng)，組成整個體系結構的管理基礎設施；3)服務層基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理應用抽象層次，具體表現(xiàn)為面向無線傳感器網(wǎng)絡應用的基本管理服務。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法，其特征在于面向無線傳感器網(wǎng)絡應用的基本管理服務中，性能管理服務是通過移動代理監(jiān)視無線傳感器網(wǎng)絡運行的關鍵參數(shù)，并指出無線傳感器網(wǎng)絡中何處的某個性能可以得到改善以及如何改善；故障管理服務是通過移動代理檢測、定位和排除無線傳感器網(wǎng)絡硬件和軟件中的故障，提供諸如自維護、自愈合和自保護的基本特性；配置管理服務是通過移動代理掌握和控制無線傳感器網(wǎng)絡狀態(tài)，保證網(wǎng)絡正常運行，提供諸如自組織、自配置、自發(fā)現(xiàn)或自優(yōu)化等基本特征；計費管理服務是通過移動代理度量無線傳感器網(wǎng)絡資源的使用情況，包括有關資源使用和相應報告的功能；安全管理服務是通過移動代理實現(xiàn)對訪問無線傳感器網(wǎng)絡資源的約束和控制，提供自保護、可靠性、一次性、保密性、真實性和完整性。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法，其特征在于，對于面管理域，每一個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點至少被一個移動代理所管理，對于點管理域，移動代理對有限個離散點進行管理，對于柵欄管理域，移動代理對一定的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點組成的軌跡進行管理。
全文摘要
基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡分布式管理方法涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡的管理方法，主要利用分布式計算技術來解決無線傳感器網(wǎng)絡的監(jiān)測和控制問題，根據(jù)具體應用將無線傳感器網(wǎng)絡被管理的目標區(qū)域劃分為點管理域、面管理域和柵欄管理域，硬件形式的、相比于無線傳感器網(wǎng)絡中的一般節(jié)點具有較充足資源的移動代理部署于無線傳感器網(wǎng)絡這些區(qū)域中，在無線傳感器網(wǎng)絡應用具體運行中組成可移動的動態(tài)管理網(wǎng)絡，提供對無線傳感器網(wǎng)絡持續(xù)或按需的監(jiān)測與控制服務。本發(fā)明實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡應用和管理的分離以及管理的分布化，以便捷靈活的管理方式適應無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)和應用規(guī)模的復雜性和用戶需求的變化，減輕了無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)工作負擔。
文檔編號H04L12/28GK101035017SQ200710019930
公開日2007年9月12日 申請日期2007年2月2日 優(yōu)先權日2007年2月2日
發(fā)明者王汝傳, 陳志 , 孫力娟, 黃海平, 葉寧 申請人:南京郵電大學