探究無線傳感器網絡的管理技術

張曉曉　馬俊峰

【摘 要】我國的經濟不斷發展，信息技術水平不斷提高，無線傳感器網絡技術也取得了重大的突破。值得注意的是，我國對無線傳感器網絡的管理水平還有待加強，在一定程度上阻礙了無線傳感器網絡的進一步發展，對此相關的技術人員應該探討科學的管理技術，提高管理水平。本文將具體探討無線傳感器網絡的管理技術，希望能為相關人士提供一些參考。

【關鍵詞】無線傳感器網絡；管理技術

0 引言

自20世紀70年代開始，人們就開始了對無線傳感器網絡的研究。人們首先把無線傳感器應用在軍事領域，并收獲了良好的應用效果，于是國內外的學者加快了對無線傳感器的研究步伐，將其應用在社會上的各個領域之中。我國引入無線傳感器的時間并不長，但隨著我國科技水平的不斷提高，勢必會優化管理技術，發揮無線傳感器的最大價值。

1 無線傳感器網絡

1.1 概述

無線傳感器網絡是一門新興的技術，對人們的生活和社會的生產產生了巨大的影響。進入新世紀以后，網絡信息技術飛速發展，人們可以依靠網絡信息技術獲取信息，交換數據，在此背景之下，無線傳感器網絡應運而生[1]。

在無線傳感器網絡中，有很多小型的節點，這些節點組合起來便建構了一個網絡系統。人們應用無線傳感器網絡，可以對數據進行接收、處理和編輯等工作，并把編輯好的數據信息發送給觀察的對象。在無線傳感器網絡中，融合了多種先進技術，在一定程度上體現了技術的集成性特征。

目前無線傳感器網絡的應用范圍越來越廣泛。以軍事領域為例，國家把無線傳感器應用在國土安全部中，可以及時監測邊境的軍事情況，對身份不明的出入人員進行檢查。如果受到恐怖分子的襲擊，無線傳感器網絡能在第一時間把警報發送給國家的安保部門，采取緊急措施進行防御。

1.2 特征

首先，無線傳感器網絡具有電量小的特點。上文已述，無線傳感器網絡由節點組成，提供能量的電池容量很小，致使無線傳感器網絡的能量受到限制。在大多數情況下，無線傳感器網絡被應用在人煙稀少、危險性較大的地區，無線傳感器網絡的工作人員不能及時更換電池，為無線傳感器網絡補充能量，致使無線傳感器網絡的電量較小[2]。

其次，無線傳感器網絡具有規模大的特點。無線傳感器網絡網絡是對特定的對象進行動態監測，由于其組成的節點很多，在進行監測時可以捕捉到對象的細節，因此技術人員在將無線傳感器網絡投入使用之前，需要增加節點的數量，擴大節點的規模。

再次，無線傳感器網絡具有維護難度大的特點。雖然無線傳感器網絡的布置環境較為可靠，一般來說不會受到人為或動物因素的破壞，但是在進行維護的過程中需要對每個節點進行控制，維護的難度非常大。一旦維護工作的質量得不到保障，無線傳感器網絡的信號就會被盜取，影響使用者的安全性。

2 無線傳感器網絡管理

2.1 概述

隨著互聯網技術的不斷發展，網絡管理應運而生。所謂的網絡管理，就是對網絡的運行過程進行動態管理，以保證網絡的正常運行。最開始的網絡管理以監控為主體，當互聯網出現故障時，網絡管理部門對其進行監控，發現問題、分析問題并及時解決問題[3]。此時的網絡管理有三層含義：第一層含義是獲取網絡的動態信息。第二是應用數據對網絡進行控制。第三是分析互聯網的參數保證其正常運行。隨著時代的不斷發展和互聯網技術的不斷更新，網絡管理的范圍不斷擴大，從監控職能發展為規劃職能和維護職能等等。

所謂的無線傳感器網絡管理就是對無線傳感器進行網絡規劃、網絡控制和網絡答疑等，目的是為了保障用戶獲得更好的網絡應用效果。無線傳感器網絡是一個復雜的系統，其中有大量的節點和數據信息，因此管理的難度相對較大。管理部門在對無線傳感器網絡進行管理時，要做到如下幾點：第一點是對無線傳感器網絡的數據信息進行收集，然后把數據信息和常規狀態進行對比分析。第二點是發現無線傳感器網絡的運行問題，采取有效的解決策略。在這一過程中，網絡管理系統非常重要，因此在對無線傳感器網絡進行管理時，需要建立一個網絡管理的系統。

無線傳感器網絡管理具體分為以下的幾個職能：第一，保證無線傳感器網絡的正常運行。第二，對無線傳感器網絡進行控制，避免出現流量供應和服務質量較差的問題。第三，對無線傳感器網絡進行維護，當無線傳感器出現故障時及時解決。第四，為無線傳感器網絡的用戶提供服務，包括安裝軟件，調試網絡等等。

2.2 結構

無線傳感器網絡有其自身的結構系統，因此無線傳感器網絡管理也有自身的體系。所謂的無線傳感器網絡管理體系，就是調節網絡各個要素相互關系的動態系統，大體上分為管理者和代理兩個部分[4]。所謂的管理者就是進行無線傳感器網絡管理的主體，所謂的代理就是遵從管理者的命令，將具體指示轉化為實際的操作內容，滿足無線傳感器網絡管理的各項需求。當操作完畢后，代理需要向管理者匯報信息。

針對不同的網絡運行環境，網絡管理結構被分成三種類型：第一種類型是集中型，即網絡管理以集中的形式出現。管理部門建立一個總站，并把所有信息都集中在這臺計算機中，進行數據分析和數據處理，并由這臺計算機發布管理命令。這種類型的管理模式具有管理便捷的優點，但是同樣具有風險性大的缺點。如果總站出現了問題，無線傳感器網絡就會面臨崩潰。第二種類型是分層型，即網絡管理以不同的層次出現。管理部門在無線傳感器網絡中設置了多個管理者，每個管理者負責的管理層都不同，但是這些管理者之上有一個主要管理者，可以對各個層面的網絡管理進行監測。這種類型的網絡管理具有管理效率高、通信分散的優點，因此得到了較為廣泛的使用。第三種類型是分布型，即網絡管理以分布的形式出現。管理部門設置不同的管理者，但是取消了主要管理者的身份和職能，確保了各個管理者的平等地位。不同的管理者負責的區域不同，可以通過交換數據信息來檢測整個系統的運行狀況。這種類型的網絡管理具有交互性強的問題，但是對網絡信息的傳遞要求很高。

3 無線傳感器網絡管理協議

3.1 信息庫

信息庫是進行無線傳感器網絡管理的重要組成部分，因此在設計具體的管理模式時，應該建立一個數據的信息庫。信息庫記載了大量的管理對象信息，通過減少管理對象的Object ID可以減少網絡的通信量，從這個角度看，優化管理需要從管理信息庫中的Object ID入手[5]。

Object ID分為不同的類型，在縮減Object ID的長度時可以從不同的方向著手。在初始節點，Object ID處在原始狀態；當節點被監控時，Object ID處在被監測的狀態；當節點作為虛擬計算要素時，Object ID處在虛擬的狀態。在第一種狀態之下，Object ID一般不會輕易發生改變。在第二種狀態之下，代理者對節點進行監控，對數據庫中的Object ID進行動態的檢測，在一定的時間后，代理要把Object ID的信息發送給管理者。在第三種狀態下，虛擬的Object ID只是計算的一種虛擬數據，不具備現實意義。這種狀態的Object ID是網絡管理的表現，可以通過計算Object ID的長度和速度來減小流量，優化無線傳感器的網絡管理。

3.2 管理協議

管理協議是無線傳感器網絡的管理規則，在這套管理規則中，記錄著對網絡管理進行具體操作的指令和原語，因此想要（下轉第145頁）（上接第137頁）優化無線傳感器網絡管理，首先要對管理協議進行設計。管理協議中對網絡管理的過程做出的規定：網絡管理就是管理者接收代理的信息，對數據進行分析和處理，并把處理結果發送給代理，讓代理完成具體的操作步驟。管理協議設計的范圍較廣，一方面它對無線傳感器網絡的故障問題進行管理，另一方面它要保證網絡管理的安全性[6]。

在設計管理協議時，工作人員要對操作原語進行處理。安全協議分為報頭、安全參數和協議數據單元幾個部分。在第一部分中，工作人員要填入MsgID等內容，對信息和數據進行分析。在第二部分中，工作人員需要確定參數，保障無線傳感器網絡的安全運行。在第三部分中，工作人員要掌握不同的原語，根據原語內容控制長度。

4 結論

我國自無線傳感器網絡引入之后，就加快了對該技術的研究步伐。目前無線傳感器網絡已經被應用在社會上的各個領域，為了發揮無線傳感器網絡的效用，提高無線傳感器網絡的應用效率，相關的技術人員必須探討科學的管理技術，對無線傳感器網絡進行有效管理。

【參考文獻】

[1]尹湘源.無線傳感器網絡低能耗分簇路由算法關鍵技術研究[D].華東理工大學，2014.

[2]王義君.面向物聯網的無線傳感器網絡時間同步與尋址策略研究[D].吉林大學，2012.

[3]遲令.基于無線傳感器網絡的身份認證體系的研究[D].吉林大學，2015.

[4]李曉璇.無線傳感器網絡密鑰管理與入侵檢測融合技術的研究[D].北京工業大學，2014.

[5]趙平.無線傳感器網絡的密鑰管理與安全路由技術的研究與分析[D].南京郵電大學，2012.

[6]王鶴.無線傳感器網絡中基于雙網的通訊鏈路管理技術[J].產業與科技論壇，2015（9）：39-40.

[責任編輯：田吉捷]