基于移动代理的主动无线传感器网络技术研究及应用

论文摘要

随着微机电系统、集成电路、无线通信与信息网络等技术的迅速发展,无线传感器网络作为普适计算的一种新的应用模式成为近年来学术界和工业界的研究热点之一。它集数据采集、处理及通信于一体,具有价格低廉、部署方式便利、环境自适应等特点,在军事、环境、医疗、家庭等诸多领域有着广泛的应用前景。如何在有限的资源上,构建可靠的传感器网络应用是传感器网络能真正走向应用的前提。本文主要研究基于移动代理的主动无线传感器网络的体系结构及中间件技术。首先,分析了当前传感器网络的应用概况及存在的问题,指出当前基于传统Client/Server模式的应用的局限性。利用有线网络中主动网络和移动代理的思想,根据传感器网络的应用特性,提出了一种不同于传统Client/Server模式的传感器网络体系结构——主动无线传感器网络体系结构。考虑到传感器网络中不存在纯粹路由器这类中间节点,主动无线传感器网络体系结构的核心是赋予中间节点以“计算”能力,即传感器网络中任意节点在一定条件下都可以对流经其的包进行计算处理,例如数据融合。因此主动无线传感器网络是一种新的计算模式,即“存储-计算-转发”模式,而不再是传统网络中的“存储-转发”模式。在深入分析主动网络思想和移动代理技术的共性与差异后,本文提出并实现了一个基于移动代理的中间件MobCor。MobCor支持主动无线传感器网络,解决了主动无线传感器网络中中间节点的“计算”问题。它的工作包括针对传感器网络的微指令集的实现、移动代理结构的实现、移动代理调度和执行、移动代理间协作等。为验证MobCor的性能,本文最后利用MobCor模拟了传感器网络在精细农业上的应用。应用结果表明,一类复杂的应用在MobCor上的实现代码可以被精减,同时减少网络中数据传输量,延长网络生存周期。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无线传感器网络概述
• 1.3 选题背景及意义
• 1.4 研究内容
• 1.5 本文结构
• 第2章 相关技术概述
• 2.1 主动网络技术
• 2.1.1 主动网络体系结构
• 2.1.2 主动网络与传统TCP/IP 网络的区别
• 2.2 移动代理技术
• 2.2.1 移动代理的几个关键问题
• 2.3 主动网络技术与移动代理技术的共性与区别
• 2.4 中间件技术
• 2.4.1 中间件技术介绍
• 2.5 小结
• 第3章 基于移动代理的主动传感器网络设计
• 3.1 主动无线传感器网络体系结构设计
• 3.1.1 设计思想
• 3.1.2 体系结构框架
• 3.1.3 功能模块描述
• 3.2 基于移动代理的传感器网络模型
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 模型分析
• 3.2.3 移动代理技术在主动无线传感器网络中的应用
• 3.3 小结
• 第4章 主动传感器网络中间件的设计及实现
• 4.1 MobCor 模型
• 4.2 MobCor 中间件设计
• 4.2.1 系统设计目标
• 4.2.2 MobCor 中间件结构
• 4.3 关键技术分析
• 4.3.1 移动代理结构
• 4.3.2 指令集的设计
• 4.3.3 代理的调度
• 4.3.4 代理的协作机制
• 4.4 小结
• 第5章 MobCor 与精细农业
• 5.1 概述
• 5.2 基于MobCor 的精细农业应用系统实现
• 5.2.1 传感器硬件平台
• 5.2.2 应用系统
• 5.2.3 代理实现
• 5.3 小结
• 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士期间发表的论文
• 附录B 攻读硕士期间参与的项目列表