無線傳感器網絡的網絡管理體系結構及相關技術的研究.pdf

1、無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network)是隨機分布的傳感器節(jié)點通過分布式協(xié)議以自組織的方式形成的網絡，它作為一個全新的研究領域，在基礎理論和工程技術方面向科技工作者提出了大量的挑戰(zhàn)性研究課題，其中一個重要研究課題就是無線傳感器網絡的網絡管理。無線傳感器網絡的網絡管理是保障無線傳感器網絡穩(wěn)定、可靠、高效運行的重要條件。基于此，本文深入討論研究了現(xiàn)有無線傳感器網絡管理技術，并結合無線傳感器網絡的特點和實際需求，在對基

2、于策略的無線傳感器網絡管理框架、策略發(fā)布架構的分類、無線傳感器網絡的分簇管理機制幾方面進行研究設計及實現(xiàn)的基礎上，提出了一種基于策略和移動代理的無線傳感器網絡管理體系結構。本文主要研究工作如下： (1)總結了現(xiàn)有無線傳感器網絡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)思想應用到分布式和分散式的無線傳感器網絡中。在此基礎上，為無線傳感器網絡提出了一種基于

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

4、。其基本方法是將策略發(fā)布架構按各個特性的不同進行分類組合的設計，通過對各類架構進行詳細研究，闡明了各種策略發(fā)布架構的不同操作特性和性能；分析和比較了在各種可能的網絡環(huán)境下，不同的策略發(fā)布架構的優(yōu)勢和不足。最后通過仿真實驗得出混合型策略發(fā)布架構對于低帶寬的無線傳感器網絡來說是一個比較好的選擇，并用多跳的策略發(fā)布架構的仿真結果闡明了無線傳感器網絡管理中保持最小跳數的分簇管理機制的必要性。 (3)分簇機制是無線傳感器網絡自組織管理框架

5、的關鍵機制之一，在研究分析了基于能量考慮的傳感器網絡分簇算法的基礎上，從管理的角度提出并實現(xiàn)了一種隨機分布式的無線傳感器網絡分簇管理機制，并將策略應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策略服務器的服務覆蓋范圍，大大地提高分簇的靈活性以及網絡的管理效率和自組織管理能力。同時針對網絡的動態(tài)特性，并為了將能量的使用擴展到整個網絡，提出了基于服務自適應性和資源定位的簇頭復選方法，以實現(xiàn)簇結構的重復選擇和調整，用于增強上述

6、分簇算法。 (4)在比較了現(xiàn)有無線傳感器網絡管理體系的優(yōu)劣，研究剖析了移動代理技術在網絡管理中應用的優(yōu)越性的基礎上，針對無線傳感器網絡節(jié)點能量有限、網絡流量不均衡等網絡管理的特殊性，將策略管理技術和移動代理技術相結合，給出了策略代理(PA)的概念，并提出了一種基于策略和移動代理的無線傳感器網絡管理體系結構(PABNM)。該網絡管理體系結構充分融合了策略管理和移動代理的優(yōu)勢，管理任務采用策略規(guī)則定義的形式，使用移動代理作為運載工具