傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一些體積小，造價低，能量和處理能力受限，能夠感知和采集數(shù)據(jù)并相互協(xié)作的傳感器節(jié)點組成的密集型無線網(wǎng)絡(luò)。它能夠?qū)崟r地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的對象信息并發(fā)送給管理站，具有覆蓋區(qū)域大、可遠程監(jiān)控、監(jiān)測精度高、部署速度快等優(yōu)點。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，它具有能量受限、自組織性、網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性和移動性、與特定應(yīng)用相關(guān)等特點。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最初起源于戰(zhàn)場監(jiān)測等軍事應(yīng)用，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境與生態(tài)監(jiān)測、健康監(jiān)護、家居自動化、視頻監(jiān)控、以及交通控制等領(lǐng)域。

自第一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)MANNA被完整提出以來，目前對于傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的研究，尚無一個統(tǒng)一的管理標準。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的特點，給網(wǎng)絡(luò)管理帶來許多挑戰(zhàn)。

本文的主要內(nèi)容包括：介紹了網(wǎng)絡(luò)管理的發(fā)展及傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理；總結(jié)了一些無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)；闡述了對IPv6 的支持及基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理。最后，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的發(fā)展提出了一點看法。

1 網(wǎng)絡(luò)管理的發(fā)展及傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理

1.1 網(wǎng)絡(luò)管理的發(fā)展

縱觀計算機網(wǎng)絡(luò)管理，其發(fā)展過程大致如下。網(wǎng)絡(luò)誕生之初，許多管理操作是現(xiàn)場的物理操作；到國際標準化組織提出的基于遠程監(jiān)控的管理框架，即早期的基于公共管理信息協(xié)議（CMIP）的OSI 系統(tǒng)管理框架；再到如今工業(yè)界事實上的網(wǎng)絡(luò)管理標準，即基于簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）的SNMP網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)；以及隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生的一些新的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，如基于策略的網(wǎng)絡(luò)管理（PBNM）、基于智能Agent技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)管理等[2],面向服務(wù)的管理，下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)管理中對IPv6的支持等。

1.2 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議思想

如今工業(yè)界事實上的網(wǎng)絡(luò)管理標準--簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）[3],其基本思想是：SNMP 基于消息的請求/應(yīng)答（Request/Response）和陷阱（Trap），通過訪問被管元素的管理信息來監(jiān)控被管元素。管理站給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送各種查詢報文，代理負責接收、處理來自管理站的請求報文，然后從設(shè)備上其他協(xié)議模塊中取得管理變量的值，形成響應(yīng)報文發(fā)送給管理站。

同時，設(shè)備對于自身重要狀態(tài)的變化，主動向管理站發(fā)送消息。

1.3 傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為我們提供了一種新的監(jiān)測和控制模型。網(wǎng)絡(luò)中包括大量的傳感器節(jié)點，它們密集分布于特定區(qū)域，用于采集信息或監(jiān)測跟蹤特定的物理現(xiàn)象等。傳感器節(jié)點是電池供電的，由微處理器、傳感器、收發(fā)器及其它部件構(gòu)成。節(jié)點通常只提供有限的資源（包括能量、通信和處理能力）。節(jié)點長時間是自治的，同時它們之間需要協(xié)作來完成復雜的任務(wù)。

可以看出，傳感器網(wǎng)絡(luò)是資源受限，以數(shù)據(jù)為中心，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點采取協(xié)作方式執(zhí)行一個共同的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)部署后無人看管，故障經(jīng)常發(fā)生。為此，傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)該1）讓網(wǎng)絡(luò)自形成，自組織，自配置；2）能基于傳感器節(jié)點采集到的相關(guān)信息進行一系列管理控制任務(wù)，如控制采樣頻率，控制節(jié)點工作狀態(tài)，控制無線帶寬使用率，重新配置網(wǎng)絡(luò)等；3）通過確保特定的網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域來控制整個網(wǎng)絡(luò)。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

2.1 MARWIS

利用無線Mesh 網(wǎng)（WMN）作為骨干網(wǎng)來構(gòu)建異構(gòu)WSN,Gerald,Markus 等人提出了MARWIS[4]--異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)，支持異構(gòu)WSN環(huán)境。MARWIS 支持普通的管理任務(wù)，包括監(jiān)測，配置和程序代碼更新等。

為處理大型的異構(gòu)WSN,同一種類型的傳感器節(jié)點建立一個傳感器子網(wǎng)，不同的傳感器子網(wǎng)間不能直接通信，提出采用無線Mesh 網(wǎng)絡(luò)作為骨干網(wǎng)，并將Mesh 節(jié)點（MN）作為傳感器子網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)。有如下優(yōu)點：1）Mesh 節(jié)點除了具備網(wǎng)關(guān)功能，還執(zhí)行管理任務(wù)；2）不同傳感器子網(wǎng)中不同類型的傳感器節(jié)點可以相互通信；3）利用無線Mesh網(wǎng)可以將大型WSN劃分成小的傳感器子網(wǎng)，而且通過將傳感器節(jié)點網(wǎng)關(guān)插入到Mesh 節(jié)點就可以很方便的將新類型的傳感器節(jié)點平臺加入到異構(gòu)WSN中。

MARWIS 包括如下一些結(jié)構(gòu)化元素：1）帶有用戶接口和無線Mesh網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的管理站；2）帶WSN管理程序的Mesh 節(jié)點。Mesh 節(jié)點建立多跳無線Mesh網(wǎng)，并提供管理功能。WSN管理程序位于每一個Mesh節(jié)點中，為不同的傳感器子網(wǎng)提供管理功能。

它包含三個數(shù)據(jù)庫（WSN 信息數(shù)據(jù)庫，程序版本數(shù)據(jù)庫，傳感器值數(shù)據(jù)庫）、含有三個程序模塊（WSN 監(jiān)測模塊，WSN配置模塊，代碼更新管理模塊）的MARWIS服務(wù)器、和CFEngine（負責在無線Mesh 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)分發(fā)管理數(shù)據(jù)）；3）被插入至Mesh節(jié)點的傳感器節(jié)點網(wǎng)關(guān)，允許無線Mesh 網(wǎng)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信；4）帶傳感器節(jié)點代理的傳感器節(jié)點，它包含一個傳感器節(jié)點監(jiān)測器，一個傳感器節(jié)點配置器，和一個代碼更新器。

MARWIS 管理功能主要包括：1）監(jiān)測，可以采取管理站探測無線Mesh 網(wǎng)和傳感器子網(wǎng)，及用戶直接查詢所選擇的傳感器這兩種方式對WSN 監(jiān)測；2）配置，對傳感器節(jié)點的配置與節(jié)點類型無關(guān)；3）代碼更新。

MARWIS 的優(yōu)點有：由于Mesh 節(jié)點提供異構(gòu)WSN的管理功能，因此傳感器節(jié)點只需執(zhí)行少量的管理功能，減少了內(nèi)存和計算開銷。同時，使用無線Mesh網(wǎng)作為骨干網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的跳數(shù)減少，對節(jié)點的直接請求的通信開銷主要發(fā)生在無線Mesh 網(wǎng)，減少了WSN 中的負載和擁塞。其缺點包括：在MARWIS中，無線Mesh 網(wǎng)是進行異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有效管理的前提，對許多應(yīng)用環(huán)境，這是一種局限。

2.2 H-WSNMS

當前可用的WSN 管理工具是與特定應(yīng)用相關(guān)或者平臺相關(guān)的，因此異構(gòu)WSN的管理中，基本管理命令服務(wù)的可重用性差。針對這一問題，Wei Zhao,YaoLiang等提出了H-WSNMS[5]--基于Web的異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)框架。其基本思想是將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的功能與具體應(yīng)用相分離，因此已有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能夠被利用和擴展以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。同時為用戶提供一個統(tǒng)一的管理系統(tǒng)，便于異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理。

H-WSNMS 能夠直接地支持異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理。并提供豐富的管理功能，從傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和重配置，到數(shù)據(jù)查詢，每一功能以獨立的組件形式工作。H-WSNMS 中的一個核心概念是虛擬命令集VCS（Virtual Commands Set）。通過VCS,每一個管理功能被看作是由虛擬命令集中的一個或一組虛擬命令來實現(xiàn)的。另一方面，每一個虛擬命令被部分或全部地映射到一些已有的命令服務(wù)的組合。

H-WSNMS 采用基于client-server 的三層體系結(jié)構(gòu)：1）頂層的客戶層，包括不同的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理組件，每一個組件都是與應(yīng)用需求相關(guān)的，并獨立執(zhí)行一些客戶定義的特定功能；2）底層的網(wǎng)關(guān)層，包括多個異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，及與此關(guān)聯(lián)的基本管理命令服務(wù)；3）中層的代理層，負責將每一個虛擬命令解釋并映射到一個具體的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)命令服務(wù)。代理層作為管理組件和具體WSN網(wǎng)關(guān)之間的擴展接口，將客戶層中與特定應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)管理功能與網(wǎng)關(guān)層中具體的WSN網(wǎng)關(guān)分離開。通過代理層和它的虛擬命令集，H-WSNMS 使得異構(gòu)WSN 平臺下，管理組件變得更加可重用并容易開發(fā)。因為開發(fā)者可以基于預定義的虛擬命令集來構(gòu)造管理組件。

H-WSNMS的優(yōu)點主要有：1）H-WSNMS 中針對數(shù)據(jù)處理，有專門的數(shù)據(jù)查詢組件。它采用了一種稱為TSA-DataNodes樹的異構(gòu)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)集成模型，提高了數(shù)據(jù)查詢和檢索的性能；2）當異構(gòu)WSN的數(shù)目增多時，H-WSNMS具備伸縮性；3）通過虛擬命令集，增強了對每個WSN的基本管理命令服務(wù)的可重用性。

同時為用戶提供統(tǒng)一的管理接口。其缺點包括：如果需要擴展命令以支持更多的功能，需要針對不同的異構(gòu)節(jié)點進行編程。

2.3 TinyCubus

隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用的擴展，傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得越來越復雜。同時，傳感器網(wǎng)絡(luò)越來越異構(gòu)化，WSN中的節(jié)點程序會根據(jù)應(yīng) 用場景不斷更新。這些因素造成開發(fā)、部署和優(yōu)化傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用變得困難。

基于此，Pedro,Daniel 等人提出了TinyCubus[6]

--一種自適應(yīng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層管理框架，TinyCubus包含三個部分：跨層結(jié)構(gòu)，配置引擎，數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)。

跨層結(jié)構(gòu)為要進行跨層交互（如優(yōu)化時需要其它模塊的信息，通過對高層組件的回調(diào)執(zhí)行特定應(yīng)用的代碼等）的模塊提供了一個通用的參數(shù)化接口。

TinyCubus的跨層結(jié)構(gòu)中設(shè)置了一個"狀態(tài)容器"來存儲所有組件的跨層數(shù)據(jù)，這樣組件之間不用直接進行交互。跨層結(jié)構(gòu)充當各組件之間的中介，支持組件之間的數(shù)據(jù)共享。

配置引擎基于傳感器節(jié)點的角色進行代碼分發(fā)，并支持動態(tài)安裝程序代碼。其目的是支持系統(tǒng)和應(yīng)用組件的配置。它包括拓撲管理器和代碼分發(fā)程序。拓撲管理器基于每個節(jié)點的功能為其分配相應(yīng)的角色（角色是根據(jù)節(jié)點特性（如硬件能力，網(wǎng)絡(luò)鄰居，位置等）賦予它的相應(yīng)職責），以便進行網(wǎng)絡(luò)的自配置。基于角色的代碼分發(fā)算法會只對那些特定角色的節(jié)點或者需要代碼更新的節(jié)點進行代碼更新。

數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)提供了一組標準數(shù)據(jù)管理組件（如數(shù)據(jù)的復制，緩存，預取，囤積，聚合等）和系統(tǒng)組件（如時間同步和廣播策略等），并根據(jù)當前系統(tǒng)中的信息選擇最恰當?shù)囊恍┙M件用于管理。數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)用一個立方體定義，它包含三個維度：1）優(yōu)化參數(shù)，如能量，通信延遲和帶寬；2）應(yīng)用需求，如可靠性；3）系統(tǒng)參數(shù)，如節(jié)點移動性和網(wǎng)絡(luò)密度。

TinyCubus具備傳感器應(yīng)用的常見功能，具有自適應(yīng)、重配置、靈活性、擴展性等特性。提供通用組件的參數(shù)化機制以滿足特定應(yīng)用的需求。包含基于角色的有效的程序代碼更新策略，能夠適應(yīng)應(yīng)用場景變化并支持優(yōu)化。但是，TinyCubus也面臨一些難題，如對各種不同的跨層優(yōu)化支持，狀態(tài)容器中數(shù)據(jù)的訪問模式，節(jié)點角色分配的有效性，代碼更新的有效策略，傳感器節(jié)點上組件的動態(tài)安裝等問題。配置引擎利用節(jié)點的角色信息進行代碼更新時，只適合于特定的傳感器網(wǎng)絡(luò)（如節(jié)點不可移動等）。

2.4 WinMS

Louis Lee等人提出了WinMS[7]--一種自適應(yīng)的基于策略的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。WinMS體系結(jié)構(gòu)包含底層的MAC 和路由協(xié)議，局部網(wǎng)絡(luò)管理，和中央網(wǎng)絡(luò)管理。同時，WinMS還提出了一個新的稱為系統(tǒng)資源轉(zhuǎn)移的管理功能。WinMS中，終端用戶預先定義傳感器節(jié)點中用于觸發(fā)事件的管理參數(shù)閾值，并指定該事件發(fā)生時執(zhí)行的管理任務(wù)。WinMS 根據(jù)當前事件和預測事件對網(wǎng)絡(luò)進行自配置，來適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化。

系統(tǒng)資源轉(zhuǎn)移允許網(wǎng)絡(luò)中的資源從網(wǎng)絡(luò)的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，以達到局部和全局的自動自配置和自穩(wěn)定。WinMS 采用了基于TDMA 的MAC 協(xié)議FlexiMAC 以支持資源轉(zhuǎn)移。FlexiMAC 作為底層的MAC和路由協(xié)議，用于節(jié)點之間的同步通信并連續(xù)有效地收集和分發(fā)數(shù)據(jù)。

局部網(wǎng)絡(luò)管理功能主要包括網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新和事件檢測，包含數(shù)據(jù)分發(fā)和數(shù)據(jù)收集這兩個核心組件。局部系統(tǒng)資源轉(zhuǎn)移找出并選擇資源提供節(jié)點。節(jié)點根據(jù)其鄰居網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)（如拓撲變化和事件檢測）執(zhí)行管理功能。

中央網(wǎng)絡(luò)管理利用擁有網(wǎng)絡(luò)全局信息的中央管理站（基站）來可靠的執(zhí)行更改和故障預防等操作。中央管理器維護MIB,并通過分析WSN模型來檢測相關(guān)事件（如網(wǎng)絡(luò)效率低的區(qū)域，數(shù)據(jù)變化快的區(qū)域等）。中央系統(tǒng)資源轉(zhuǎn)移為需要資源的子網(wǎng)分配資源。

WinMS網(wǎng)絡(luò)管理功能包括配置管理、故障管理、性能管理、計費管理等。WinMS MIB維護著如下一些傳感器網(wǎng)絡(luò)模型：感知數(shù)據(jù)映像、拓撲映像、鏈路質(zhì)量映像、網(wǎng)絡(luò)利用率映像、能量映像。

WinMS采取先應(yīng)式監(jiān)測方式，不需要特別的代理來實行管理任務(wù)，并為傳感器節(jié)點提供自治能力，并利用中央管理器分析網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)并執(zhí)行更正和預防管理。輕量級TDMA協(xié)議提供了有效的能量管理，數(shù)據(jù)傳輸和本地修復。資源轉(zhuǎn)移功能允許網(wǎng)絡(luò)中的不同部分非均勻的和反應(yīng)式感知，提供了局部和全局的自動自配置和自穩(wěn)定。但是，初始化時，WinMS構(gòu)建數(shù)據(jù)采集樹與節(jié)點表的開銷與網(wǎng)絡(luò)密度成正比，不過這只是一次性開銷，因為節(jié)點在整個生命期內(nèi)都將維持所采集的信息。

2.5 BOSS

Song,Kim等人提出了BOSS[8]--基于UPnP（網(wǎng)絡(luò)管理的標準服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議）的傳感器網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。

其基本思想是通過實現(xiàn)BOSS,使資源有限的非UPnP傳感器設(shè)備能夠接入UPnP 網(wǎng)絡(luò)，同時讓用戶可以通過多種UPnP控制點對WSN進行管理。

BOSS系統(tǒng)主要由UPnP控制點，BOSS和非UPnP的傳感器節(jié)點組成。控制點（如PC,PDA等）有充足的資源運行UPnP 協(xié)議，并通過BOSS 提供的服務(wù)控制和管理傳感器網(wǎng)絡(luò)。如控制點可以通過BOSS 從傳感器網(wǎng)絡(luò)檢索基本的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息（如節(jié)點設(shè)備描述，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)目，網(wǎng)絡(luò)拓撲等），并對這些信息進行分析處理，再通過BOSS 進行諸如同步、節(jié)點定位和能量管理等基本管理服務(wù)。

傳感器網(wǎng)絡(luò)和BOSS 之間使用私有協(xié)議通信，BOSS 能夠發(fā)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)列表。控制點使用UPnP 協(xié)議與BOSS 通信，發(fā)現(xiàn)UPnP 設(shè)備并得到其設(shè)備描述和設(shè)備提供的服務(wù)之后，便可以使用UPnP事件來接受有關(guān)設(shè)備狀態(tài)變化的信息。

BOSS 包含5 個組件：服務(wù)管理，控制管理，事件管理，服務(wù)表，傳感器網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)。BOSS 的三個主要功能包括：1）在傳感器網(wǎng)絡(luò)和控制點之間傳輸UPnP消息；2）理解并翻譯傳輸?shù)腢PnP消息；3）從傳感器節(jié)點采集網(wǎng)絡(luò)管理信息，并提供全面的網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)。

使用BOSS,不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（如結(jié)構(gòu)監(jiān)測，火災(zāi)檢測，自動光控制）可以通過多個UPnP控制點（如PC,PDA 等）來管理。同時，使得網(wǎng)絡(luò)能適應(yīng)拓撲變化，支持先應(yīng)式網(wǎng)絡(luò)管理。通過UPnP,基于BOSS的傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠容易地與其它的網(wǎng)絡(luò)互操作（如WLAN,IEEE1394,PLC等），因此能最大化地利用傳感器網(wǎng)。但是，BOSS 需要終端用戶觀察網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)并做出相應(yīng)的管理操作。另外，對于大規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò)，由于設(shè)備和服務(wù)的多樣性，對于采用集中式控制結(jié)構(gòu)的BOSS來說同樣是一個考驗。

2.6 MANNA

Ruiz 等人綜合考慮了WSN 網(wǎng)絡(luò)管理的各個方面（管理功能，邏輯管理層，WSN 特性），提出了一個集成網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)--MANNA[1].MANNA 的設(shè)計思想是將網(wǎng)絡(luò)管理與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分離，其設(shè)計目標是建立自管理、自組織、自治愈、自由化、自保護、自維護和自診斷的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

MANNA 是一個基于策略的管理結(jié)構(gòu)，收集動態(tài)管理信息，將其映射到WSN模型，并基于WSN模型執(zhí)行相應(yīng)的管理功能和服務(wù)。MANNA 的管理策略指定了特定網(wǎng)絡(luò)條件下將被執(zhí)行的管理功能。這樣，就不必為每一種應(yīng)用定義新的管理方案，而可以在網(wǎng)絡(luò)部署前考慮好應(yīng)用可能會涉及到的所有情況，統(tǒng)一制定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型和管理功能，當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時，對相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型和管理功能進行修改和增刪就可以繼續(xù)提供管理服務(wù)了。

MANNA 體系結(jié)構(gòu)包括功能架構(gòu)，信息架構(gòu)和物理架構(gòu)。功能架構(gòu)定義了網(wǎng)絡(luò)管理中各角色（Manager,Agent 和MIB）的功能和位置。信息架構(gòu)定義了WSN 的信息模型。物理架構(gòu)描述了管理實體（簇頭，普通節(jié)點和管理站）間信息交互的方式。

MANNA 的組成要素包括管理服務(wù)、管理功能和網(wǎng)絡(luò)模型。管理服務(wù)定義了應(yīng)該在什么時候使用那些數(shù)據(jù)來執(zhí)行那些管理動作，而管理功能是用戶所能看到的管理動作的最小粒度（如拓撲發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)融合、時間同步、節(jié)點定位和能量圖生成等），網(wǎng)絡(luò)模型則維護網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息。

MANNA 吸收了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理的思想，又充分考慮了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點。但是它僅僅是設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)，并未完成所有的細節(jié)如提出具體的MAC 或路由協(xié)議。它是第一個被完整提出并論述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理框架，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的研究產(chǎn)生了很大的影響。

2.7 對IPv6的支持

2.7.1 LNMP.

Hamid Mukhtar 等人提出了LNMP[9]--基于IPv6 的低功耗無線個域網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)。相比于MANNA,LNMP是基于WSN的IP管理結(jié)構(gòu)，它實際上是與應(yīng)用無關(guān)的。LNMP 由業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)和信息結(jié)構(gòu)組成。業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)用于減少通信開銷。信息結(jié)構(gòu)通過定義6LoWPAN（基于IPv6 的低功耗無線個域網(wǎng)）適配層管理信息庫（MIB），規(guī)定了設(shè)備上需要被管理的信息。

6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)模型中，6LoWPAN設(shè)備包括PAN協(xié)調(diào)器、協(xié)調(diào)器或終端設(shè)備，網(wǎng)關(guān)用于連接IPv6 網(wǎng)絡(luò)和6LoWPAN 網(wǎng)絡(luò)。終端設(shè)備周期性的向協(xié)調(diào)器報告其狀態(tài)，同時要對協(xié)調(diào)器的查詢請求做出響應(yīng)。協(xié)調(diào)器負責維持其下層網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的狀態(tài)信息，并向其父節(jié)點報告設(shè)備的狀態(tài)更新。IPv6網(wǎng)絡(luò)端支持SNMP,6LoWPAN 網(wǎng)絡(luò)支持特定格式的數(shù)據(jù)包，網(wǎng)關(guān)解析收到的數(shù)據(jù)包并將其在SNMP格式與6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)端支持的數(shù)據(jù)包格式之間轉(zhuǎn)換。但是，LNMP 沒有考慮SNMP數(shù)據(jù)包的壓縮與聚合等。

2.7.2 6LoWPAN-SNMP.

針對6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)的特點，及利用SNMP管理6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)的一些問題，Haksoo Choi等人提出了6LoWPAN-SNMP[10]--6LoWPAN 網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。6LoWPAN-SNMP協(xié)議能夠在啟用IPv6的低功耗無線個域網(wǎng)絡(luò)上傳輸SNMP消息，是對SNMP協(xié)議的簡單修改及擴展。

為減少6LoWPAN 網(wǎng)絡(luò)中的SNMP 通信總量，6LoWPAN-SNMP 采取如下一些措施：1）不修改SNMP 的任何協(xié)議操作，壓縮SNMPv1,SNMPv2消息，減小SNMP消息的大小；2）提出新的協(xié)議操作，并在SNMP引擎中支持廣播和多播，減小網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)南?shù)量；3）采用代理轉(zhuǎn)發(fā)器，與當前SNMP 版本兼容，并增強6LoWPAN-SNMP的效率。

具體地，報頭壓縮技術(shù)通過壓縮SNMP報頭，壓縮SNMP PDU變量綁定部分內(nèi)容，能有效地減小消息的大小。對協(xié)議操作的擴展， 新增PeriodicGetRequest/StopPeriodicGet 等消息，并結(jié)合廣播和多播技術(shù)，能有效地降低網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)南?shù)量（ 例如網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)廣播一條PeriodicGetRequest消息，則網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點會周期性的發(fā)送各自的Response 消息，直到節(jié)點收到網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)發(fā)送的StopPeriodicGet 消息）。

6LoWPAN 網(wǎng)關(guān)中的代理轉(zhuǎn)發(fā)器：可以將各個版本的SNMP消息相互轉(zhuǎn)換，并可以同時應(yīng)用報頭壓縮技術(shù)。

另外，6LoWPAN-SNMP 還能夠自動的將舊協(xié)議操作轉(zhuǎn)化成新的協(xié)議操作，以支持新的協(xié)議操作。

2.8 基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其管理

ZigBee標準是一組近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本的雙向無線通信標準。基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，國內(nèi)己有較多的研究與開發(fā)。

基于 ZigBee 的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理是基于協(xié)調(diào)器的集中管理。ZigBee 協(xié)議定義了三種拓撲結(jié)構(gòu)（星型結(jié)構(gòu)、簇狀結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）和兩種物理設(shè)備（全功能設(shè)備FFD 和精簡功能設(shè)備RFD）。全功能設(shè)備的協(xié)調(diào)器承擔了整個網(wǎng)絡(luò)的管理工作，包括驅(qū)動整個網(wǎng)絡(luò)的通信、存儲網(wǎng)絡(luò)拓撲、識別網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其功能和角色、與新節(jié)點動態(tài)建立鏈接等。

可見，當網(wǎng)絡(luò)容量很大時，協(xié)調(diào)器很容易成為整個網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。因此，為防止網(wǎng)絡(luò)負載過重造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓，有必要對基于冗余網(wǎng)關(guān)的集中管理等技術(shù)進行相關(guān)研究。

3 總結(jié)

隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的擴展，網(wǎng)絡(luò)越來越趨于異構(gòu)化，文中總結(jié)了兩種異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)（MARWIS,H-WSNMS），闡述了網(wǎng)絡(luò)管理中對異構(gòu)WSN 環(huán)境的支持。同樣，考慮到對IPv6 的支持，簡單探討了兩種6LoWPAN 網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議和結(jié)構(gòu)（LNMP,6LoWPAN-SNMP）。隨著WSN 網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)的逐漸成熟，IPv6的優(yōu)越性將在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理中得以體現(xiàn)。文中還提到了基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其管理。

另外，文中還提到了自適應(yīng)的跨層管理結(jié)構(gòu)TinyCubus,它提供了通用組件的參數(shù)化機制來滿足應(yīng)用的特定需求。自適應(yīng)的基于策略的管理系統(tǒng)WinMS,它提供了系統(tǒng)資源轉(zhuǎn)移功能使得網(wǎng)絡(luò)局部和全局的自配置和自穩(wěn)定。基于UPnP 的管理協(xié)議BOSS,使得資源有限的非UPnP傳感器設(shè)備能夠接入UPnP網(wǎng)絡(luò)，用戶通過多種UPnP控制點對WSN進行管理。文中還總結(jié)了第一個被完整提出并論述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理框架MANNA.

傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的發(fā)展可能包含以下幾點：1）基于Web的網(wǎng)絡(luò)管理將成為一種趨勢，通過傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet互聯(lián)，真正實現(xiàn)無處不在的管理；2）面向服務(wù)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)管理，利用網(wǎng)絡(luò)管理業(yè)務(wù)流程來有效的管理異構(gòu)WSN,并利用SOA和Web服務(wù)技術(shù)的松耦合和相互協(xié)作等優(yōu)勢，定義通用的管理服務(wù)，解決因WSN 資源有限和對應(yīng)用的依賴所產(chǎn)生的問題；3）針對網(wǎng)絡(luò)管理中的管理信息，需要結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特性，將全局網(wǎng)絡(luò)及節(jié)點間的協(xié)作作為測量對象，開發(fā)相應(yīng)的測量技術(shù)；4）基于中間件技術(shù)的智能管理，隨著分布式管理框架成為主流，分布式智能管理也將得到重視；5）開發(fā)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)編程模型。隨著應(yīng)用環(huán)境的不斷變化，程序模塊的升級、程序代碼更新等對傳感器網(wǎng)絡(luò)的重配置對傳感器網(wǎng)絡(luò)管理是一種挑戰(zhàn)。