[发明专利]一种基于操作控制单元的分布式网络节点操作系统

说明书

本发明公开了一种基于操作控制单元的分布式网络节点操作系统，所述操作系统运行于网络节点上，与数据链路层进行直接交互，操作系统包括：应用接口单元、网络信息管理单元、文件单元、任务调度单元和设备驱动管理单元，应用接口单元将文件单元、任务调度单元和网络信息管理单元所提供的服务包装成与协议栈管理单元进行交互的接口；网络信息管理单元与数据链路层进行交互从而进行链路调度来传递信息，以及更新节点数据；文件单元用于管理和存储文件信息；任务调度单元用于对硬件资源进行管理；设备驱动管理单元用于管理底层设备应用驱动，通过不同的应用驱动来调用不同的协议栈库函数，实现对多种通信方式和协议的兼容。

技术领域

本发明申请涉及一种应用于物联网的分布式网络节点操作系统，更具体地，涉及一种基于操作控制单元的分布式网络节点操作系统。

背景技术

物联网是利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。随着物联网技术的飞速发展，越来越多的物品被联网。但由于各阶段、各地区投入建设的信息系统的标准不同，难以实现互联互通，形成一个个所谓的“信息孤岛”。用户更需要一个统一的平台来兼容多种网络、多种协议，实现互联互通。

作为物联网的一种实现方式，无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。

无线传感器网络通常都配备有操作系统，无线传感器网络的操作系统旨在为用户提供一个良好的用户接口。性能优良的操作系统可以使得整个系统在运行过程中资源配置优化合理、工作稳定可靠。

当前主要的无线传感器网络操作系统如下：

(1)TinyOS是美国加州大学伯克利分校开发的一个开源嵌入式操作系统，它基于组件的架构方式，能够快速的实现各种应用，目前主要应用在无线传感器网络领域。

(2)MiniOS是基于传感器网络节点硬件环境的多任务操作系统，为用户提供简便易用的通用开发平台。

(3)MantisOS是美国科罗拉多大学研发的面向传感器网络的微型操作系统，提供多频率通信，适合多任务传感器节点。

其中应用最为广泛的是TinyOS，目前国内外传感网应用方面的研发大都采用TinyOS的软件体系设计。但TinyOS在功能和硬件限制之间采用折中的办法。受到内存空间的限制，TinyOS在任务管理上采用先进先出的调度策略，这样很难适应日益复杂的传感器系统的应用要求。随着微控制器的发展，其处理能力和存储容量逐渐增大，单任务的操作系统已经不能充分利用系统资源，满足复杂的用户需求。

另外，在物联网系统中广泛应用的嵌入式操作系统，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。当前主要的嵌入式操作系统如下：

(1)Windows CE是微软开发的一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，一个典型的基于Windows CE的嵌入系统通常为某个特定用途而设计，并在不联机的情况下工作。它要求所使用的操作系统体积较小，内建有对中断的响应功能。

(2)VxWorks操作系统是美国WindRiver公司设计开发的一种嵌入式实时操作系统。VxWorks具有可裁剪微内核结构；高效的任务管理；灵活的任务间通讯；微秒级的中断处理；支持POSIX 1003.1b实时扩展标准；支持多种物理介质及标准的、完整的TCP/IP网络协议等。但软件的开发和维护成本都非常高，支持的硬件数量有限。