無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要：針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)操作系統(tǒng)的特殊需求，分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)。重點(diǎn)介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)開發(fā)過程中的幾大關(guān)鍵技術(shù)：結(jié)構(gòu)的層次化技術(shù)、框架技術(shù)、節(jié)能型通信模型技術(shù)、可裁減構(gòu)件技術(shù)、普適計(jì)算模型技術(shù)。這些技術(shù)已用于西北工業(yè)大學(xué)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)實(shí)踐中，并取得了較理想的效果，對(duì)更好地開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和開發(fā)應(yīng)用軟件有很高的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；協(xié)議；操作系統(tǒng)；層次化技術(shù)；框架技術(shù)；節(jié)能；普適運(yùn)算

中圖分類號(hào)：TP316文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-3695(2007)10-0023-03

由于傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推動(dòng)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[1]迅速發(fā)展，成為當(dāng)前信息領(lǐng)域的一個(gè)重要研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的消防等有線傳感器網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組成網(wǎng)、配置靈活、擴(kuò)展簡便等特點(diǎn)。在危險(xiǎn)性大、人工無法進(jìn)入的環(huán)境中，可以利用飛機(jī)投擲等手段將傳感器節(jié)點(diǎn)布置到監(jiān)測(cè)區(qū)域。這些節(jié)點(diǎn)通過自行組織成網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，并傳回相關(guān)的信息來完成監(jiān)測(cè)任務(wù)。這些特點(diǎn)使得自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可被廣泛應(yīng)用于森林防火、生物棲息地監(jiān)控、倉儲(chǔ)管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療監(jiān)護(hù)等領(lǐng)域，尤其在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用更具有重要意義。

盡管無線傳感網(wǎng)在理論研究和工程實(shí)現(xiàn)上都已取得了很多重要的成果，但目前迅速增長的信息和日益復(fù)雜的功能需求仍然要求對(duì)一些技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行解決或改進(jìn)，如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)、組網(wǎng)和拓?fù)涔芾怼⒐?jié)點(diǎn)定位、電源技術(shù)、覆蓋控制、多傳感器信息融合技術(shù)[2]等。無線網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)技術(shù)是其中重要的一項(xiàng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有硬件資源受限、能源補(bǔ)給困難、帶寬有限等特點(diǎn)，作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)之一，操作系統(tǒng)必須能夠滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特殊性所帶來新的技術(shù)要求。 

1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及其對(duì)操作系統(tǒng)特殊需求 

在某種程度上可以將傳感器網(wǎng)絡(luò)看做一種由大量微型、廉價(jià)、能量有限的多功能傳感器節(jié)點(diǎn)組成的，可協(xié)同工作的，面向分布式自組織網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的多樣性、硬件功能有限、資源有限、節(jié)點(diǎn)微型化和分布式多協(xié)作等特點(diǎn)，研究和設(shè)計(jì)新的基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)成為當(dāng)前提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要課題。當(dāng)前，有些研究人員認(rèn)為傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件很簡單，沒有必要設(shè)計(jì)一個(gè)專門的操作系統(tǒng)，可以直接在硬件上設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。這種觀點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)碰到很多問題。首先就是面向傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用開發(fā)難度會(huì)加大，應(yīng)用開發(fā)人員不得不直接面對(duì)硬件進(jìn)行編程，無法得到像傳統(tǒng)操作系統(tǒng)那樣提供的豐富服務(wù)；其次是軟件的重用性差，程序員無法繼承已有的軟件成果，降低了開發(fā)效率，增加了開發(fā)成本。

另外一些設(shè)計(jì)人員認(rèn)為，可以直接使用現(xiàn)有的嵌入式操作系統(tǒng)，如VxWorks、WinCE、Linux、QNX等。這些系統(tǒng)中有基于微內(nèi)核架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)，如VxWorks、QNX等，也有基于單體內(nèi)核架構(gòu)的嵌入式操作系統(tǒng)，如Linux等。由于這些操作系統(tǒng)主要面向嵌入式領(lǐng)域相對(duì)復(fù)雜的應(yīng)用，其功能也比較復(fù)雜，如它們可提供內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配、虛擬內(nèi)存實(shí)時(shí)性支持、文件系統(tǒng)支持等，但是系統(tǒng)代碼尺寸相對(duì)較大。而傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件等資源極為有限，上述操作系統(tǒng)很難在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這樣的硬件資源上高效運(yùn)行。

由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的特殊性，需要操作系統(tǒng)能夠高效地使用傳感器節(jié)點(diǎn)有限內(nèi)存、低功耗的處理器、傳感器、低速通信設(shè)備、有限的電源，且能夠?qū)Ω鞣N特定應(yīng)用提供最大的支持。在面向傳感器網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)支持下，多個(gè)應(yīng)用可以并發(fā)地使用系統(tǒng)資源，如計(jì)算、存儲(chǔ)和通信等。

在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)很突出的特點(diǎn)：a）并發(fā)性很密集[3]。它可能存在多個(gè)需要同時(shí)執(zhí)行的邏輯控制，需要操作系統(tǒng)能夠有效地滿足這種發(fā)生頻繁、并發(fā)程度高、執(zhí)行過程比較短的邏輯控制流程。b）傳感器節(jié)點(diǎn)模塊化程度很高。它要求操作系統(tǒng)能夠讓應(yīng)用程序方便地對(duì)硬件進(jìn)行控制，且在保證不影響整體開銷的情況下，應(yīng)用程序中的各個(gè)部分能夠比較方便地進(jìn)行重新組合。

2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2．1結(jié)構(gòu)的層次化技術(shù)

結(jié)構(gòu)的層次化是指把組成系統(tǒng)的各成分，按一定的級(jí)別和規(guī)則進(jìn)行分組，并按照“獨(dú)立功能，獨(dú)立模塊”的原則將這些組排成若干層，以分層的形式來組織系統(tǒng)，并確定層內(nèi)和層間的聯(lián)系方式，如圖1所示。

1）硬件抽象層此層包含硬件屬性模塊和硬件行為模塊。硬件抽象層用于屏蔽不同的硬件特性，防止應(yīng)用程序代碼直接與硬件打交道，并且負(fù)責(zé)對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)進(jìn)行操作和控制。它向下直接與硬件打交道（如TinyOS[4，5]源文件中的HPL*.nc的組件，它們主要是各種物理器件和微處理器內(nèi)部功能塊的抽象，以及TinyOS中與硬件平臺(tái)相關(guān)的頭文件和platform.頭文件等），向上對(duì)系統(tǒng)服務(wù)層的各管理模塊提供標(biāo)準(zhǔn)的接口。硬件屬性層模塊對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中所有底層的硬件資源進(jìn)行分類、劃分，以及同類硬件屬性的高度整合，形成通信類屬性模塊、數(shù)據(jù)處理融合類屬性模塊、控制類屬性模塊、傳感類屬性模塊。硬件行為模塊對(duì)硬件的行為進(jìn)行整合劃分，形成通信類行為模塊、數(shù)據(jù)處理融合類行為模塊、控制類行為模塊、傳感類行為模塊。采用把硬件屬性和行為劃分開來描述的設(shè)計(jì)方法，有利于提高操作系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減小系統(tǒng)尺寸和增強(qiáng)跨平臺(tái)特性。一般說來只需對(duì)硬件抽象層的屬性和行為模塊進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合就可將整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)移植到新的應(yīng)用硬件平臺(tái)上。

2）組織管理層組織管理硬件抽象層的硬件屬性和行為模塊。向下層硬件抽象層發(fā)送硬件組織命令，向上層應(yīng)用服務(wù)層報(bào)告下層硬件組織形式和狀態(tài)。組織管理層把業(yè)務(wù)領(lǐng)域中絕大多數(shù)應(yīng)用任務(wù)需要的公共功能（主要是處理應(yīng)用程序執(zhí)行順序的調(diào)度、中間業(yè)務(wù)相互通信的服務(wù)和由于內(nèi)部或外部事件引起的中斷管理）抽象為公共的業(yè)務(wù)對(duì)象，封裝業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的絕大多數(shù)應(yīng)用任務(wù)的公共數(shù)據(jù)，并為具體業(yè)務(wù)層提供豐富的接口。具體應(yīng)用層應(yīng)用這些公共業(yè)務(wù)，就像主程序使用公共子函數(shù)一樣方便。

3）應(yīng)用層一般包括兩個(gè)模塊，即人機(jī)會(huì)話模塊和用戶任務(wù)模塊。在人機(jī)對(duì)話模塊中，允許用戶依據(jù)實(shí)際的硬件環(huán)境和用戶的具體任務(wù)選擇合適的軟件系統(tǒng)配置。用戶任務(wù)模塊，即是用戶依據(jù)所需要實(shí)現(xiàn)的具體任務(wù)開發(fā)的軟件包。

2．2框架技術(shù)

操作系統(tǒng)的框架是對(duì)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的勾畫，著重解決系統(tǒng)自身的整體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件間的互連問題。良好的框架是一個(gè)經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的成熟系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。其方法、機(jī)制可以被該領(lǐng)域中的絕大多數(shù)軟件所復(fù)用。成熟的架構(gòu)應(yīng)具有以下特征：

a)模塊化。框架將多變的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)封裝在固定接口之中，提高了操作系統(tǒng)整體的模塊性。

b)可復(fù)用性。框架提供的固定接口被定義類屬組件，并可以用來創(chuàng)造新的應(yīng)用程序。

c)擴(kuò)展性。框架通過提供顯式的鉤子方法（hook methods），允許應(yīng)用程序擴(kuò)展其固定接口。

有了成熟的框架，軟件開發(fā)人員只需集中精力于應(yīng)用任務(wù)本身的特定細(xì)節(jié)。無線網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的框架應(yīng)符合層次化結(jié)構(gòu)的要求，從頂?shù)降滓话阌芍鞒绦蚰K、服務(wù)子程序模塊和應(yīng)用子程序模塊組成。這樣的框架有利于提高系統(tǒng)的通用性和柔性。

2．3節(jié)能型通信模型

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般放置在惡劣環(huán)境中，能量很難替換和補(bǔ)充。而且無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量節(jié)點(diǎn)組成，信息通信量很大。因此，關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能[6]研究成為熱門問題。當(dāng)前對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能性的研究主要集中在兩方面：以增強(qiáng)能源利用效率和供電能力為主的研究方面，如可充電電池研究、太陽能電池等研究；以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)能源利用效率為主的研究方面，如新的節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究，新的節(jié)能型網(wǎng)絡(luò)路由算法和協(xié)議研究，并且在相應(yīng)領(lǐng)域均取得了相當(dāng)多的成果。但是，當(dāng)前作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵支撐技術(shù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)技術(shù)卻對(duì)節(jié)能型通信模型的研究不夠深入。現(xiàn)在無線傳感器操作系統(tǒng)多采用與傳統(tǒng)操作系統(tǒng)相近的通信模型。當(dāng)前有的研究人員提出將原來一些應(yīng)用在并行和分布式計(jì)算系統(tǒng)中的通信模式創(chuàng)造性地應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。主動(dòng)消息模式是一個(gè)面向消息通信的高效通信模式，以前一般應(yīng)用于并行和分布式計(jì)算系統(tǒng)中。在主動(dòng)消息通信方式中，每一個(gè)消息都維護(hù)一個(gè)應(yīng)用層的控制柄（handler）。當(dāng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)收到這個(gè)消息后，就會(huì)將消息中的數(shù)據(jù)作為參數(shù)，并傳遞給應(yīng)用層的處理器進(jìn)行處理。應(yīng)用層的處理器一般完成消息數(shù)據(jù)的解包操作、計(jì)算處理或發(fā)送相應(yīng)消息等工作。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)就像是一條包含微小消息棧的流水線，消除了一般通信協(xié)議中經(jīng)常碰到的緩沖區(qū)處理方面的困難。為了避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，還需要消息處理器能夠?qū)崿F(xiàn)異步執(zhí)行機(jī)制。

盡管主動(dòng)消息起源于并行和分布式計(jì)算領(lǐng)域，但其基本思想適合傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求。主動(dòng)消息的輕量體系結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上同時(shí)考慮了通信架構(gòu)的可擴(kuò)展性和有效性。主動(dòng)消息不但可以讓應(yīng)用程序開發(fā)者避免使用忙等方式等待消息數(shù)據(jù)的到來，而且可以在通信和計(jì)算之間形成重疊。這可以極大地提高CPU的使用效率，并降低傳感器節(jié)點(diǎn)的能耗。下面以TinyOS的通信模型[7，8]為例來進(jìn)行分析。

TinyOS是采用了這種技術(shù)的由美國加州伯克利分校開發(fā)的一款源碼開發(fā)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。TinyOS中的通信遵循主動(dòng)消息通信模型，消息中包含有消息類型和消息處理函數(shù)。在TinyOS中，組件是構(gòu)造程序的基本單元，通信功能的實(shí)現(xiàn)也是通過由低到高的組件間的通信實(shí)現(xiàn)的。其流程如圖2所示。

應(yīng)用程序直接使用的組件是GenericComm，數(shù)據(jù)將依據(jù)經(jīng)過AMStandard、RadioCRCRPacket和SecDadRadioByteSignal等組件的處理與編碼后通過硬件發(fā)送出去，接收消息的過程恰好與之相反。

2．4可裁減的構(gòu)件技術(shù)

構(gòu)件是指應(yīng)用系統(tǒng)中可以明確辨識(shí)的構(gòu)成成分，是一個(gè)功能單位。可裁減構(gòu)件是指具有相對(duì)獨(dú)立功能、有可復(fù)用價(jià)值的構(gòu)件。這種構(gòu)建必須具有：

a)可用性。構(gòu)件必須易于理解和應(yīng)用。

b)質(zhì)量性。構(gòu)件必須經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)，變形處理后仍然可以良好地運(yùn)行。

c)適應(yīng)性。構(gòu)件必須易于通過參數(shù)化、接口化等方式在不同的應(yīng)用環(huán)境中進(jìn)行配置（此種構(gòu)件特性在傳統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)中就已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了，如μCOSⅡ中提供的鍵盤構(gòu)件，只需依據(jù)實(shí)際外接鍵盤的形式給鍵盤構(gòu)件賦予正確的參數(shù)即可）。

d)易于檢索性。構(gòu)件應(yīng)支持較好的檢索效率。檢索工作是使用軟件構(gòu)件的開始，它直接影響到后續(xù)構(gòu)件的修改和系統(tǒng)集成。

研究操作系統(tǒng)的本質(zhì)可以發(fā)現(xiàn)，操作系統(tǒng)中通常包含三種構(gòu)件成分：通用基本構(gòu)件，一般存在于公共業(yè)務(wù)層，通用于各種系統(tǒng)中（如μCOSⅡ中的消息處理信箱模塊、任務(wù)創(chuàng)建模塊、優(yōu)先級(jí)調(diào)度模塊等）；領(lǐng)域共性構(gòu)件，主要存在于硬件抽象層，一般針對(duì)外圍硬件環(huán)境（如μCOSⅠ中提供的鍵盤模塊）；專用構(gòu)件，這主要針對(duì)某一專業(yè)的特定問題而開發(fā)。目前操作系統(tǒng)構(gòu)件開發(fā)中的重復(fù)勞動(dòng)主要集中于前兩類構(gòu)件的重復(fù)開發(fā)。因此，構(gòu)件復(fù)用的關(guān)鍵也集中在前兩類構(gòu)件的開發(fā)。通過構(gòu)件復(fù)用，在應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)中可以充分利用已有的開發(fā)成果，避免分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試等重復(fù)勞動(dòng)。這樣既提高了軟件的開發(fā)效率，也避免了重新開發(fā)可能引入的錯(cuò)誤，提高了開發(fā)質(zhì)量。



2．5普適計(jì)算技術(shù)模型

普適計(jì)算技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，著重在普適環(huán)境中提供面向客戶、統(tǒng)一的、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)知道，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是比較適合普適計(jì)算的。作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵支撐的操作系統(tǒng)應(yīng)具有深入的普適計(jì)算技術(shù)模型基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)傳感器操作系統(tǒng)的普適計(jì)算模型由普適資源抽象模塊、普適資源組織模塊、操作無關(guān)性和自適應(yīng)模塊組成。

1）普適資源抽象模塊普適環(huán)境[9，10]主要包括網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)和服務(wù)模塊。網(wǎng)絡(luò)為無線網(wǎng)絡(luò)；節(jié)點(diǎn)即組成無線網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)；服務(wù)包括計(jì)算、管理、控制通信等。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中，普適資源抽象層將前面介紹的資源按照普適計(jì)算的模式特征分類組織為網(wǎng)絡(luò)抽象模塊、節(jié)點(diǎn)抽象模塊、服務(wù)抽象模塊。普適資源抽象層是普適計(jì)算模型的關(guān)鍵層，其運(yùn)行效率直接決定了普適計(jì)算的最終失效效果。

2）普適資源組織層資源組織是組織當(dāng)前環(huán)境中計(jì)算資源的信息并相應(yīng)應(yīng)用模塊提出的資源需求，為它們分配并關(guān)聯(lián)合適的資源。在計(jì)算領(lǐng)域，資源分配有集中式、分布式兩種方式。集中式的資源組織效率高但對(duì)系統(tǒng)資源要求較高；分布式的組織方式可以提高操作系統(tǒng)的靈活性，但是效率較集中組織方式差。可以綜合這兩種方式的特點(diǎn)，采用綜合的資源組織方式，更為高效地管理資源，提高操作系統(tǒng)的效率。關(guān)于采用綜合方式組織資源的方法研究是當(dāng)前算法領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。優(yōu)秀的綜合組織模式將在不久后出現(xiàn)。西北工業(yè)大學(xué)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中，也進(jìn)行了綜合組織資源模式的初步研究，取得了初步成果。

3）資源適配層對(duì)操作系統(tǒng)的組建模型靈活性、跨平臺(tái)性，以及實(shí)現(xiàn)普適計(jì)算模型是至關(guān)重要的。作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，其普適資源適配層應(yīng)具有資源無關(guān)性、自適應(yīng)性。資源無關(guān)性是指不同資源的組織和形式與具體的資源沒有具體的關(guān)系，無論何種資源，相對(duì)于操作系統(tǒng)應(yīng)用模塊來說，所能得到的底層資源和服務(wù)都是相同的，而不管其在操作系統(tǒng)組織中的處理過程是怎樣的。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，各種變化是動(dòng)態(tài)的、不可預(yù)期的，在普適計(jì)算中的變化也都是動(dòng)態(tài)的、不可預(yù)期的。這就要求無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的普適計(jì)算模型的資源配置有自適應(yīng)能力，能根據(jù)資源和應(yīng)用對(duì)需求的變化作出相應(yīng)變化，提供智能服務(wù)。當(dāng)資源比較豐富時(shí)，提供高質(zhì)量的服務(wù)；當(dāng)資源缺乏時(shí)，提供降級(jí)服務(wù)。就像當(dāng)今應(yīng)用軟件提供的不同安裝模式一樣（如現(xiàn)在應(yīng)用軟件一般提供典型安裝、完全安裝、自定義安裝幾種方式）。

無關(guān)性、自適應(yīng)性、魯棒性等只是操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)普適計(jì)算模型的兩個(gè)基本特征。這也是當(dāng)今無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)研究領(lǐng)域的另一個(gè)熱點(diǎn)問題。

3結(jié)束語

傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新的信息收集和處理技術(shù)，傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是其重要的組成技術(shù)。國內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)研究與國外相比，還有很大的差距。在國外，已經(jīng)有商用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)問世，如TinyOS等，而國內(nèi)的研究還不夠。以前國內(nèi)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)大多采用傳統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)，如μCOSⅡ、VxWorks等。隨著近年來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的深入，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的研究也在深入。本文介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)。分析了無線網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的需求特點(diǎn)以及開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的幾大關(guān)鍵支持技術(shù)。這些技術(shù)在西北工業(yè)大學(xué)開發(fā)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行了初步運(yùn)用，并取得了優(yōu)異效果。在“十一五”期間，西北工業(yè)大學(xué)將進(jìn)行更深層次技術(shù)的研究。相信在不久的將來，將會(huì)推出自己的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

［1］儲(chǔ)昭勛，胡艷軍.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2006，16（4）：64-66.

[2]林愷，趙海，尹震宇，等.傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合層的研究與設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)，2006，30（3）：710.

[3]國成林，焦毅，吳百峰.支持時(shí)鐘同步技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)研究及內(nèi)核實(shí)現(xiàn)[J].信息與控制，2006，35（2）：179183.

[4]HILL J.System architecture for wireless sensor networks[D].Berkeley:University of California，2003.

[5]HILL J，HORTON M，KLING R，et al.The platforms enabling wireless sensor networks[J].Science of Computer Programming，2005，56(12):191-210.

[6]田艷霞，辛兵，吳克軍.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能研究[J].兵工自動(dòng)化，2006，25（3）：44-45.

[7]李麗娜，石高濤，廖明宏.傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)TinyOS關(guān)鍵技術(shù)研究[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2005，21(6):724-727，746.

[8]劉華，楊志家.基于ARM核處理器的TinyOS實(shí)現(xiàn)[J].信息與控制，2006，35(2)：275-277.

[9]徐光佑.無所不在的普適計(jì)算[N].中國計(jì)算機(jī)報(bào)，2003-0612（41）.

[10]余平，王汝傳，孫立娟.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的普適計(jì)算模型研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2006，16（4）：2-3.

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文”