传感器网络协议数据管理技术研究(2)
表5-9 rfunction表23
表5-10 function表23
表5-11 jd表23
表5-12 sj表24
表5-13 updatalog表24
1 绪论
1.1 概述
传感器网络是由许多在空间上分布的自动装置组成的一种计算机网络，这些装置使用传感器协作地监控不同位置的物理或环境状况（比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物）。无线传感器网络的发展最初起源于战场监测等军事应用。而现今无线传感器网络被应用于很多民用领域，如环境与生态监测、健康监护、家庭自动化、以及交通控制等。
传感器网络的每个节点除配备了一个或多个传感器之外，还装备了一个无线电收发器、一个很小的微控制器和一个能源（通常为电池）。单个传感器节点的尺寸大到一个鞋盒，小到一粒尘埃。传感器节点的成本也是不定的，从几百美元到几美分，这取决于传感器网络的规模以及单个传感器节点所需的复杂度。传感器节点尺寸与复杂度的限制决定了能量、存储、计算速度与频宽的受限。
传感器网络主要包括三个方面：感应、通讯、计算（硬件、软件、算法）。其中的关键技术主要有无线数据库技术，比如使用在无线传感器网络的查询，和用于和其它传感器通讯的网络技术，特别是多次跳跃路由协议。例如摩托罗拉使用在家庭控制系统中的ZigBee无线协议。
1.2 课题背景
无线传感器网络具有自组织性、自适应性与容错性高等特点，在军事、工农业、生物医疗、环 境监测等许多重要领域具有十分广泛的应用前景。无线传感器网络大量传感器节点（sensor node）和少数汇聚节点（sink node）组成。位于监测区域的传感器节点负责采集相关数据信息，最终将数据传送至汇聚节点，无线传感器网络是以数据为中心的，其目标是采集具有某种特征属性的数据，而不关心数据具体来源于哪个传感器节点。基于上述思想，数据库研究者把无线传感器网络抽象为数据系统，使无线传感器网络的物理实现与应用相分离。由于无线传感器网络数据特点是数据量大、时效性强、网络节点在能量、计算、存储及通信能力方面存在局限性，所以良好的数据管理技术能够提高传感器节点协作协作感知、采集、处理、发布数据信息的效率，进而更好地确定无线传感器协作网
络的可用性和有效性。
随着无线通信、微机电系统、嵌入式计算技术的飞速发展和日益成熟,现代传感器节点具备了感知能力、计算能力、存储能力和通信能力，同时，它们低成本、低功耗、多功能的特点, 使得大量传感器节点能以ad hoc方式组织成无线传感器网络，协作的监测，感知，处理网络分布区域各种物理对象的信息，并将有用的信息提供给用户。传感器网络为用户和物理世界架起了一座桥梁，可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取大量详实可靠的物理世界的信息。传感器网络有着广泛的应用前景，但由于传感器网络具有分布性、大规模性、传感器节点计算能力、存储能力和通信能力不足，能量有限以及感知数据不确定等特性，开发传感器网络上的应用十分困难。为了能够快捷地实现传感器网络上的大量应用且保证应用程序的运行性能，需要强大的开发平台的支持。传统的运行于个人计算机之上的分布式中间件(如DCM，CORBA)没有考虑存储能力、计算能力、网络带宽和能量等方面的限制，更没有关注网络的动态变化，使得它们不适用于传感器网络。迫切需要重新设计满足传感器网络应用需求的开发平台
ZigBee无线技术是近年来国内外研究的热点问题之一，其短距离、低速率、低功耗的特性，使它在传感器网络中得到广泛的应用。相对于ZigBee技术的迅速发展，基于ZigBee的无线传感器网络应用层数据的监测及管理则相对滞后，这成为制约ZigBee无线传感器网络发展的瓶颈之一。数据的监测及管理作为当前研究的热点，其目的是把传感器网络上数据的逻辑视图(命名、存取和操作)和网络的物理实现分离开来，使得传感器网络的用户和应用程序只需关心所要提出的查询的逻辑结构，而无需关心传感器网络的实现细节。现有的ZigBee无线传感器网络应用层数据的监测及管理系统大多局限于本地监测，受到空间限制。文中针对这一问题，设计了一种基于ZigBee的无线传感器网络数据管理平台，该平台能够有效组织和管理传感器网络监测区域的感知信息，回答来自用户或应用程序的查询。