无线传感器网络软件技术研究摘要：无线传感器网络是由大量资源有限的计算设备通过无线方式构成的自组织网络，具有与环境紧密交互的能力，具有广阔的应用前景，是信息科学领域一个重要的研究热点。分析了传感器网络的特点，总结了当前传感器网络软件技术发展现状，并分析了软件设计及应用开发所面临的主要问题和挑战，最后对基于中间件的传感器网络软件体系结构进行了分析研究。关键词：传感器网络；软件体系结构；中间件中图法分类号：TP393文献标识码：A：10013695(2007)01000104作为21世纪三大重要研究技术之一，传感器网络的研究还处于初步阶段。传感器网络是由一组传感器以Adhoc方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者[1]。这些低能耗具有通信能力的传感器散布在监测区域中，与物理世界紧密耦合，通过大量高密度的部署可以获得前所未有的感知精度。传感器网络已经在环境监测、精度农业、军事侦察等很多领域应用，其潜在的应用价值正在被不断地挖掘出来；同时，人类最终追求的普适计算的目标，既可以透明地获得无处不在的信息的访问能力，也离不开无线传感器网络技术的支撑。传感器网络技术已经成为工业界和学术界的研究热点。??传感器网络研究涉及的内容很多，包括嵌入式系统、微型传感器、无线通信、分布式协作算法、数据融合、网络协议、安全、操作系统、中间件以及其他一些应用支撑技术。本文讨论了对应用开发关系重大的软件技术。首先分析传感器网络的特点，并对其应用进行了分类，随后分析了软件设计应该遵循的设计原则和因素，并在总结当前软件技术发展状况的基础上提出了一个基于中间件的软件体系结构。??1传感器网络的特点??传感器网络系统由传感器、感知对象和观察者三个基本要素构成。观察者是传感器网络的用户，是感知信息的接收和使用者，观察者可以是人，也可以是计算机或其他设备；感知对象是观察者感兴趣的监测目标，也是传感器网络的感知对象。目前使用的传感器网络概念实际上是指无线传感器网络，因为传感器节点组网基本都是使用无线通信方式。传感器网络集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微小设备节点，它们通过自组织的方式构成网络，这些微小廉价的节点具有的存储容量、计算能力相对较小。节点通过内置的形式多样的传感器测量其所在周边环境中的众多物质现象，由于节点数目巨大，通常部署在无人值守的环境中，导致传感器网络节点电源模块通常难以置换。体积的限制使传感器通常采用电池供电的方式，所以可以使用的能源非常有限，通常其通信范围很小，只有数米或数十米，受到地形因素、干扰的影响，通信也很容易被中断。出于节能的需要，节点的无线模块一般以多跳中继的方式将信息发送到接收节点（Sink），最终由Sink节点将信息发送到远程信息处理中心。传感器节点的特点和部署环境决定了无线传感器网络自组织（Adhoc）网络的管理特征，但是与传统Adhoc网络相比，无线传感器网络具有很多自身的特点[1~5]，这些特点决定了传感器网络的系统设计和软件设计的特殊要求。??(1)电源能量有限。由于节点的电源模块体积的限制，且节点很难采用手工更换的方式替换节点电池，因此传感器节点的电源能量极其有限。??(2)通信能力有限。受天线和功率的限制、复杂自然环境和节点密度的影响，传感器节点的通信覆盖范围只有几十~几百米，通信带宽小且不稳定。??(3)计算能力有限。由于嵌入式处理器和存储器的能力及容量有限，传感器的计算能力十分有限。??(4)传感器数量多、分布范围广、网络节点密度高。传感器网络中传感器节点密集、数量巨大，可能达到几百、几千万，甚至更多；此外，传感器网络可以分布在很广泛的地理区域。??(5)网络动态性强。网络中的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性，并且经常有新节点加入或已有节点失效，节点的能力随着使用会发生变化。因此，传感器网络具有很强的动态性。??(6)以数据为中心，分布协同计算。传统的Adhoc网络组网的主要目标是点到点的通信，而传感器网络则是以向接收节点传输数据为主要目标，在有限的共享资源（如传感器能量、信道带宽）下协同...