體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

發(fā)布時(shí)間:2012/4/4 20:51:40 訪問(wèn)次數(shù):1050

    無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件介于操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟A6613SED-01B 件之間，其目的是為大量具有計(jì)算、通信和感知能力的節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線互連所組成網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)、維護(hù)、部署和執(zhí)行提供支持。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有資源有限（尤其是能量）、以數(shù)據(jù)為中心，數(shù)據(jù)的相似性、與應(yīng)用密切相關(guān)、可快速部署、可自組織和容錯(cuò)性高等特點(diǎn)（也是其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的需求），除此以外，操作系統(tǒng)還在發(fā)展之中而有待成熟，這些使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件的研發(fā)面臨較大的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)具體可以劃分為：①管理有限的能源和資源；②可擴(kuò)縮的、移動(dòng)的、動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�；③異�?gòu)性；④動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)組織；⑤真實(shí)世界集成；⑥應(yīng)用相關(guān)；⑦數(shù)據(jù)融合；⑧QoS;⑨安全等。另外，未來(lái)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將可能具有更高的傳輸帶寬、來(lái)自不同數(shù)據(jù)源的低延遲數(shù)據(jù)流及需要進(jìn)行復(fù)雜的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件研究與實(shí)現(xiàn)還需要考慮這些特點(diǎn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件設(shè)計(jì)中面臨的挑戰(zhàn)主要有：
    (1)硬件資源
    由于節(jié)點(diǎn)的能量、計(jì)算、存儲(chǔ)能力和通信帶寬等有限，因此無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件必須是輕量級(jí)、能量效率高、能靈活地管理有限的資源。采取網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部處理祁無(wú)執(zhí)行任務(wù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)休眠等方法，可以降低節(jié)點(diǎn)能量消耗。當(dāng)節(jié)點(diǎn)由于能量耗盡而引起的網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，中間件應(yīng)該采取有效的措施進(jìn)行管理。
    (2)可擴(kuò)展性及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖赃m應(yīng)性
    無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大，加上應(yīng)用環(huán)境的限制，其人工部署和維護(hù)也相對(duì)困難，所以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件應(yīng)具有可擴(kuò)展性和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自適應(yīng)性，中間件應(yīng)支持可伸縮性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)變化能做出靈活的反應(yīng)。
    (3)網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性
    無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的多樣性及信息獲取的豐富性，使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件具有異構(gòu)處理能力，如異構(gòu)性通信機(jī)制、異構(gòu)性數(shù)據(jù)處理機(jī)制等。無(wú)線傳感器技術(shù)迅速發(fā)展，從硬件技術(shù)來(lái)看，處理器的速度越來(lái)越高，處理能力越來(lái)越強(qiáng)；從軟件技術(shù)來(lái)看，應(yīng)用程序的規(guī)模不斷擴(kuò)大，使無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍更為廣闊，許多應(yīng)用程序需在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的異構(gòu)平臺(tái)上運(yùn)行。這一切都對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)提出了新的需求。在這種分布式異構(gòu)環(huán)境中，通常存在多種類型傳感器網(wǎng)絡(luò)，在這些網(wǎng)絡(luò)中又存在各種各樣的系統(tǒng)軟件（如不同的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、語(yǔ)言編譯器等），這些傳感器網(wǎng)絡(luò)還可能采用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)連接。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)軟件所具有的異構(gòu)性就是要使基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的業(yè)努開(kāi)發(fā)和應(yīng)用獨(dú)立于硬件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、語(yǔ)言編譯器、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。
    (4)支持QoS
    與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用程序?qū)W(wǎng)絡(luò)的QoS有特殊的要求。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，需要考慮事件報(bào)告的可靠性、目標(biāo)追蹤的精確性、網(wǎng)絡(luò)部署的覆蓋與連通性要求等。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮這些QoS因素。
    (5)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)拓?fù)浜头€(wěn)健性
    無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)常應(yīng)用于敵對(duì)和惡劣的環(huán)境中，由于設(shè)備故障、通信故障、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)及能量受限等因素，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑?dòng)態(tài)變化。中間件技術(shù)應(yīng)該能夠適應(yīng)及容忍這些變化，在網(wǎng)絡(luò)中提供不同的服務(wù)。
    (6)應(yīng)用相關(guān)
    無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)，由于能量、資源和應(yīng)用場(chǎng)景的多樣性，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件需要提供應(yīng)用相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)置機(jī)制，處理特定應(yīng)用的中間件與通用中間件的平衡。
    (7)以數(shù)據(jù)為中心
    無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序?qū)?jié)點(diǎn)自身參數(shù)并不感興趣，它感興趣的是節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心，以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域有一定優(yōu)勢(shì)。例如，可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚和融合，增強(qiáng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的有效性。因此，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件設(shè)計(jì)應(yīng)支持以數(shù)據(jù)為中心，提供以數(shù)據(jù)為中心的路由和查詢機(jī)制、發(fā)布和訂閱模型及數(shù)據(jù)庫(kù)模式。
    (8)安全性
    由于傳感器網(wǎng)絡(luò)常部署于敵對(duì)區(qū)域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)容易受到俘獲、數(shù)據(jù)截取及篡改等一些安全威脅。受節(jié)點(diǎn)內(nèi)存和計(jì)算受限特點(diǎn)，傳統(tǒng)的許多加密算法無(wú)法實(shí)現(xiàn)，攻擊者可以采用耗盡節(jié)點(diǎn)能量的方法使節(jié)點(diǎn)失效。所以，需要在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)中考慮安全因素。

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上一篇：已有的不同無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件體系結(jié)構(gòu)

相關(guān)技術(shù)資料: 4-28偶極子陣列; 4-4體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

相關(guān)IC型號(hào): A6613SED-01B; A6610SEB-XC; A6613SEB-01B; A6613SED; A6613SEDTR; A6614SED; A6614SED-02A; A6614SED-03B; A6614SEDTR-XE; A6615ED; A6615SED

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