[发明专利]主动无线传感器网络中间件系统与实现方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及无线传感器网络领域，具体是指采用移动Agent技术实现的支持主动传感器网络的中间件系统及其实现方法。

背景技术

无线传感器网络是由大量低功耗、多功能的微型无线传感器协同组织起来的一种特殊的AdHoc网络，它具有自组织、多跳路由、动态拓扑、硬件资源和电源容量有限、节点数目众多而分布密集、以数据为中心等特点，可应用于军事、环境、健康、家庭、商业等领域。相比于传统网络，传感器网络具有以下特点：1)资源极端受限；2)无“纯粹的”路由器和交换机等中间节点，网络中每一个节点同时承担路由和“终端”系统的功能；3)网络节点具有“计算”功能，采用“存储-计算-转发”模式，更类似于主动网络。当前，传感器网络存在多方面的应用难点：缺乏统一的网络标准，不确定的系统软件和应用软件边界，各类应用系统或中间件系统都是针对某类特定应用和特定环境的；因此，开发传感器网络应用程序需要花费很长的周期。

中间件是一类软件，将应用软件所面临的共性问题进行提炼、抽象，在操作系统之上形成一个可复用的部分。目前传感器网络涉及中间件系统有Mate、MagnetOs、TinyDB、Cougar、Sina、Agilla、Impala、MIRES等。这些中间件系统仅提供某项服务，而不是通用目的的传感器网络中间件系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种主动无线传感器网络中间件系统与实现方法，该中间件系统能运行在资源受限的传感器网络节点上，系统以模块化形式提供网络服务管理，数据管理和任务管理功能，通过主动包提供用户定制网络节点服务功能，能应用在不同的传感器网络环境中，达到代码共享、减少传感器网络应用程序开发周期、增加传感器网络软件健壮性的要求。

本发明所采用的技术方案之一是，所述主动无线传感器网络中间件系统的组成为：

1)两层移动Agent应用模型，应用层及位于应用层下系统服务提供层，明确的系统与应用软件边界；

2)应用层由多个用户定制动态Agent构成；

3)系统服务提供层包括多个系统agent，系统agent以静态Agent形式提供多个系统服务；系统通用目的功能大都在这层提供；

4)一个位于网络层上的移动Agent执行环境；

5)一个位于网络层上的主动分组管理器；

6)系统支持主动传感器网络。

以下对本发明做出进一步说明。

本发明根据传感器网络的“主动”本性，设计了一种支持主动传感器网络的中间件系统MobCor，系统采用Mobile Agent技术实现。MobCor通过在应用程序和操作系统(Operate System OS)之间增加执行环境(ExecutionEnvironment，EE)层，即通用目的的中间件层，更合理的包装节点操作系统所提供的服务并为传感器网络应用提供更一般化服务和执行环境，减少传感器网络应用程序的开发周期，同时也更有效的利用了传感器网络中有限的系统资源。

系统所有系统和应用服务模块皆以移动Agent形式出现，可动态装/卸载，由移动Agent执行环境统一调度运行。网络中存在两种类型的包：传统包和主动包。传统包类似普通的IP包，主动包采用移动Agent形式封装。网络包经节点驱动模块后首先被主动分组管理器处理，对传统包，主动分组管理器实行“存储-转发”模式；而主动包，主动分组管理器将其交给移动Agent执行环境。移动Agent执行环境由代理管理器、代理引擎和元组空间构成构成。当分组到达移动Agent执行环境后，执行环境的代理管理器首先检查此主动分组所携带的移动Agent是否被其代理仓库所包含，如果未被包含，将其载入到代理仓库中，否则根据代理中的路径规划数据转发出去。

在本发明的系统中，所述移动Agent由行为、事件、条件、数据组成；所述行为描述用户定制的任务；所述事件和条件描述任务运行前提和环境；所述数据描述任务运行的结果及中将数据。

所述两层应用移动Agent模型分为应用层的用户定制动态Agent和系统服务提供层的静态Agent；即在本发明的描述中，为区分移动Agent是否会自由迁移，将移动Agent分为两类：静态Agent和动态Agent。静态Agent为不具备移动功能的移动Agent，而动态Agent为允许自由迁移的移动Agent。由所述用户定制动态Agent实现传感器各类应用，可动态装载与卸载，完成特定任务。