傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一些體積小，造價(jià)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(diǎn)組成的密集型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。它能夠?qū)崟r(shí)地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的對(duì)象信息并發(fā)送給管理站，具有覆蓋區(qū)域大、可遠(yuǎn)程監(jiān)控、監(jiān)測(cè)精度高、部署速度快等優(yōu)點(diǎn)。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(dòng)態(tài)性和移動(dòng)性、與特定應(yīng)用相關(guān)等特點(diǎn)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最初起源于戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)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(cè)、健康監(jiān)護(hù)、家居自動(dòng)化、視頻監(jiān)控、以及交通控制等領(lǐng)域。

自第一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)MANNA被完整提出以來(lái)，目前對(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的研究，尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的管理標(biāo)準(zhǔn)。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的特點(diǎn)，給網(wǎng)絡(luò)管理帶來(lái)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)；闡述了對(duì)IPv6 的支持及基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理。最后，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的發(fā)展提出了一點(diǎn)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理，其發(fā)展過(guò)程大致如下。網(wǎng)絡(luò)誕生之初，許多管理操作是現(xiàn)場(chǎng)的物理操作；到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出的基于遠(yuǎn)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(shí)上的網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)，即基于簡(jiǎn)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(duì)IPv6的支持等。

1.2 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議思想

如今工業(yè)界事實(shí)上的網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)--簡(jiǎn)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(qǐng)求/應(yīng)答（Request/Response）和陷阱（Trap），通過(guò)訪問(wèn)被管元素的管理信息來(lái)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(bào)文，代理負(fù)責(zé)接收、處理來(lái)自管理站的請(qǐng)求報(bào)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(bào)文發(fā)送給管理站。

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

1.3 傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為我們提供了一種新的監(jiān)測(cè)和控制模型。網(wǎng)絡(luò)中包括大量的傳感器節(jié)點(diǎn)，它們密集分布于特定區(qū)域，用于采集信息或監(jiān)測(cè)跟蹤特定的物理現(xiàn)象等。傳感器節(jié)點(diǎn)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(diǎn)通常只提供有限的資源（包括能量、通信和處理能力）。節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間是自治的，同時(shí)它們之間需要協(xié)作來(lái)完成復(fù)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(diǎn)采取協(xié)作方式執(zhí)行一個(gè)共同的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)部署后無(wú)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(diǎn)采集到的相關(guān)信息進(jìn)行一系列管理控制任務(wù)，如控制采樣頻率，控制節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)，控制無(wú)線帶寬使用率，重新配置網(wǎng)絡(luò)等；3）通過(guò)確保特定的網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域來(lái)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

2.1 MARWIS

利用無(wú)線Mesh 網(wǎng)（WMN）作為骨干網(wǎng)來(lái)構(gòu)建異構(gòu)WSN,Gerald,Markus 等人提出了MARWIS[4]--異構(gòu)無(wú)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(cè)，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(diǎn)建立一個(gè)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(wú)線Mesh 網(wǎng)絡(luò)作為骨干網(wǎng)，并將Mesh 節(jié)點(diǎn)（MN）作為傳感器子網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)。有如下優(yōu)點(diǎn)：1）Mesh 節(jié)點(diǎn)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(diǎn)可以相互通信；3）利用無(wú)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(guò)將傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)關(guān)插入到Mesh 節(jié)點(diǎn)就可以很方便的將新類型的傳感器節(jié)點(diǎn)平臺(tái)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(wú)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(diǎn)。Mesh 節(jié)點(diǎn)建立多跳無(wú)線Mesh網(wǎng)，并提供管理功能。WSN管理程序位于每一個(gè)Mesh節(jié)點(diǎn)中，為不同的傳感器子網(wǎng)提供管理功能。

它包含三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)（WSN 信息數(shù)據(jù)庫(kù)，程序版本數(shù)據(jù)庫(kù)，傳感器值數(shù)據(jù)庫(kù)）、含有三個(gè)程序模塊（WSN 監(jiān)測(cè)模塊，WSN配置模塊，代碼更新管理模塊）的MARWIS服務(wù)器、和CFEngine（負(fù)責(zé)在無(wú)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(diǎn)的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)關(guān)，允許無(wú)線Mesh 網(wǎng)與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信；4）帶傳感器節(jié)點(diǎn)代理的傳感器節(jié)點(diǎn)，它包含一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)器，一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)配置器，和一個(gè)代碼更新器。

MARWIS 管理功能主要包括：1）監(jiān)測(cè)，可以采取管理站探測(cè)無(wú)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(duì)WSN 監(jiān)測(cè)；2）配置，對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的配置與節(jié)點(diǎn)類型無(wú)關(guān)；3）代碼更新。

MARWIS 的優(yōu)點(diǎn)有：由于Mesh 節(jié)點(diǎn)提供異構(gòu)WSN的管理功能，因此傳感器節(jié)點(diǎn)只需執(zhí)行少量的管理功能，減少了內(nèi)存和計(jì)算開(kāi)銷。同時(shí)，使用無(wú)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(duì)節(jié)點(diǎn)的直接請(qǐng)求的通信開(kāi)銷主要發(fā)生在無(wú)線Mesh 網(wǎng)，減少了WSN 中的負(fù)載和擁塞。其缺點(diǎn)包括：在MARWIS中，無(wú)線Mesh 網(wǎng)是進(jìn)行異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有效管理的前提，對(duì)許多應(yīng)用環(huán)境，這是一種局限。

2.2 H-WSNMS

當(dāng)前可用的WSN 管理工具是與特定應(yīng)用相關(guān)或者平臺(tái)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(duì)這一問(wèn)題，Wei Zhao,YaoLiang等提出了H-WSNMS[5]--基于Web的異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)框架。其基本思想是將無(wú)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能夠被利用和擴(kuò)展以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。同時(shí)為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的管理系統(tǒng)，便于異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理。

H-WSNMS 能夠直接地支持異構(gòu)無(wú)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(cè)和重配置，到數(shù)據(jù)查詢，每一功能以獨(dú)立的組件形式工作。H-WSNMS 中的一個(gè)核心概念是虛擬命令集VCS（Virtual Commands Set）。通過(guò)VCS,每一個(gè)管理功能被看作是由虛擬命令集中的一個(gè)或一組虛擬命令來(lái)實(shí)現(xiàn)的。另一方面，每一個(gè)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理組件，每一個(gè)組件都是與應(yīng)用需求相關(guān)的，并獨(dú)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(gè)異構(gòu)無(wú)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(fù)責(zé)將每一個(gè)虛擬命令解釋并映射到一個(gè)具體的無(wú)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(kuò)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(kāi)。通過(guò)代理層和它的虛擬命令集，H-WSNMS 使得異構(gòu)WSN 平臺(tái)下，管理組件變得更加可重用并容易開(kāi)發(fā)。因?yàn)?a target="_blank">開(kāi)發(fā)者可以基于預(yù)定義的虛擬命令集來(lái)構(gòu)造管理組件。

H-WSNMS的優(yōu)點(diǎn)主要有：1）H-WSNMS 中針對(duì)數(shù)據(jù)處理，有專門(mén)的數(shù)據(jù)查詢組件。它采用了一種稱為T(mén)SA-DataNodes樹(shù)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(dāng)異構(gòu)WSN的數(shù)目增多時(shí)，H-WSNMS具備伸縮性；3）通過(guò)虛擬命令集，增強(qiáng)了對(duì)每個(gè)WSN的基本管理命令服務(wù)的可重用性。

同時(shí)為用戶提供統(tǒng)一的管理接口。其缺點(diǎn)包括：如果需要擴(kuò)展命令以支持更多的功能，需要針對(duì)不同的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編程。

2.3 TinyCubus

隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用的擴(kuò)展，傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜。同時(shí)，傳感器網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越異構(gòu)化，WSN中的節(jié)點(diǎn)程序會(huì)根據(jù)應(yīng) 用場(chǎng)景不斷更新。這些因素造成開(kāi)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(gè)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(jìn)行跨層交互（如優(yōu)化時(shí)需要其它模塊的信息，通過(guò)對(duì)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(gè)通用的參數(shù)化接口。

TinyCubus的跨層結(jié)構(gòu)中設(shè)置了一個(gè)"狀態(tài)容器"來(lái)存儲(chǔ)所有組件的跨層數(shù)據(jù)，這樣組件之間不用直接進(jìn)行交互。跨層結(jié)構(gòu)充當(dāng)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(diǎn)的角色進(jìn)行代碼分發(fā)，并支持動(dòng)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?fù)涔芾砥骱痛a分發(fā)程序。拓?fù)涔芾砥骰诿總€(gè)節(jié)點(diǎn)的功能為其分配相應(yīng)的角色（角色是根據(jù)節(jié)點(diǎn)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(zé)），以便進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的自配置。基于角色的代碼分發(fā)算法會(huì)只對(duì)那些特定角色的節(jié)點(diǎn)或者需要代碼更新的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行代碼更新。

數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)提供了一組標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)管理組件（如數(shù)據(jù)的復(fù)制，緩存，預(yù)取，囤積，聚合等）和系統(tǒng)組件（如時(shí)間同步和廣播策略等），并根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)中的信息選擇最恰當(dāng)?shù)囊恍┙M件用于管理。數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)用一個(gè)立方體定義，它包含三個(gè)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(diǎn)移動(dòng)性和網(wǎng)絡(luò)密度。

TinyCubus具備傳感器應(yīng)用的常見(jiàn)功能，具有自適應(yīng)、重配置、靈活性、擴(kuò)展性等特性。提供通用組件的參數(shù)化機(jī)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(chǎng)景變化并支持優(yōu)化。但是，TinyCubus也面臨一些難題，如對(duì)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(wèn)模式，節(jié)點(diǎn)角色分配的有效性，代碼更新的有效策略，傳感器節(jié)點(diǎn)上組件的動(dòng)態(tài)安裝等問(wèn)題。配置引擎利用節(jié)點(diǎn)的角色信息進(jìn)行代碼更新時(shí)，只適合于特定的傳感器網(wǎng)絡(luò)（如節(jié)點(diǎn)不可移動(dòng)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(wú)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(shí)，WinMS還提出了一個(gè)新的稱為系統(tǒng)資源轉(zhuǎn)移的管理功能。WinMS中，終端用戶預(yù)先定義傳感器節(jié)點(diǎn)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(shí)執(zhí)行的管理任務(wù)。WinMS 根據(jù)當(dāng)前事件和預(yù)測(cè)事件對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自配置，來(lái)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(dá)到局部和全局的自動(dòng)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(diǎn)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(cè)，包含數(shù)據(jù)分發(fā)和數(shù)據(jù)收集這兩個(gè)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(diǎn)。節(jié)點(diǎn)根據(jù)其鄰居網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)（如拓?fù)渥兓褪录z測(cè)）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(lái)可靠的執(zhí)行更改和故障預(yù)防等操作。中央管理器維護(hù)MIB,并通過(guò)分析WSN模型來(lái)檢測(cè)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(jì)費(fèi)管理等。WinMS MIB維護(hù)著如下一些傳感器網(wǎng)絡(luò)模型：感知數(shù)據(jù)映像、拓?fù)溆诚瘛㈡溌焚|(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(cè)方式，不需要特別的代理來(lái)實(shí)行管理任務(wù)，并為傳感器節(jié)點(diǎn)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(yù)防管理。輕量級(jí)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(fù)。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(dòng)自配置和自穩(wěn)定。但是，初始化時(shí)，WinMS構(gòu)建數(shù)據(jù)采集樹(shù)與節(jié)點(diǎn)表的開(kāi)銷與網(wǎng)絡(luò)密度成正比，不過(guò)這只是一次性開(kāi)銷，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)在整個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(guò)實(shí)現(xiàn)BOSS,使資源有限的非UPnP傳感器設(shè)備能夠接入U(xiǎn)PnP 網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)讓用戶可以通過(guò)多種UPnP控制點(diǎn)對(duì)WSN進(jìn)行管理。

BOSS系統(tǒng)主要由UPnP控制點(diǎn)，BOSS和非UPnP的傳感器節(jié)點(diǎn)組成。控制點(diǎn)（如PC,PDA等）有充足的資源運(yùn)行UPnP 協(xié)議，并通過(guò)BOSS 提供的服務(wù)控制和管理傳感器網(wǎng)絡(luò)。如控制點(diǎn)可以通過(guò)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(diǎn)設(shè)備描述，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)目，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞龋?duì)這些信息進(jìn)行分析處理，再通過(guò)BOSS 進(jìn)行諸如同步、節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(lái)接受有關(guān)設(shè)備狀態(tài)變化的信息。

BOSS 包含5 個(gè)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(gè)主要功能包括：1）在傳感器網(wǎng)絡(luò)和控制點(diǎn)之間傳輸U(kuò)PnP消息；2）理解并翻譯傳輸?shù)腢PnP消息；3）從傳感器節(jié)點(diǎn)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(cè)，火災(zāi)檢測(cè)，自動(dòng)光控制）可以通過(guò)多個(gè)UPnP控制點(diǎn)（如PC,PDA 等）來(lái)管理。同時(shí)，使得網(wǎng)絡(luò)能適應(yīng)拓?fù)渥兓С窒葢?yīng)式網(wǎng)絡(luò)管理。通過(guò)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(duì)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(duì)于采用集中式控制結(jié)構(gòu)的BOSS來(lái)說(shuō)同樣是一個(gè)考驗(yàn)。

2.6 MANNA

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

MANNA 是一個(gè)基于策略的管理結(jié)構(gòu)，收集動(dòng)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(huì)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(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時(shí)，對(duì)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型和管理功能進(jìn)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(shí)體（簇頭，普通節(jié)點(diǎn)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(shí)候使用那些數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行那些管理動(dòng)作，而管理功能是用戶所能看到的管理動(dòng)作的最小粒度（如拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)融合、時(shí)間同步、節(jié)點(diǎn)定位和能量圖生成等），網(wǎng)絡(luò)模型則維護(hù)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。但是它僅僅是設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)，并未完成所有的細(xì)節(jié)如提出具體的MAC 或路由協(xié)議。它是第一個(gè)被完整提出并論述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理框架，對(duì)無(wú)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(duì)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(wú)線個(gè)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(shí)際上是與應(yīng)用無(wú)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(kāi)銷。信息結(jié)構(gòu)通過(guò)定義6LoWPAN（基于IPv6 的低功耗無(wú)線個(gè)域網(wǎng)）適配層管理信息庫(kù)（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(bào)告其狀態(tài)，同時(shí)要對(duì)協(xié)調(diào)器的查詢請(qǐng)求做出響應(yīng)。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)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(diǎn)報(bào)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(méi)有考慮SNMP數(shù)據(jù)包的壓縮與聚合等。

2.7.2 6LoWPAN-SNMP.

針對(duì)6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，及利用SNMP管理6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)的一些問(wèn)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(wú)線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)上傳輸SNMP消息，是對(duì)SNMP協(xié)議的簡(jiǎn)單修改及擴(kuò)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(dāng)前SNMP 版本兼容，并增強(qiáng)6LoWPAN-SNMP的效率。

具體地，報(bào)頭壓縮技術(shù)通過(guò)壓縮SNMP報(bào)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(duì)協(xié)議操作的擴(kuò)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(diǎn)會(huì)周期性的發(fā)送各自的Response 消息，直到節(jié)點(diǎn)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(gè)版本的SNMP消息相互轉(zhuǎn)換，并可以同時(shí)應(yīng)用報(bào)頭壓縮技術(shù)。

另外，6LoWPAN-SNMP 還能夠自動(dòng)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其管理

ZigBee標(biāo)準(zhǔn)是一組近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本的雙向無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，國(guó)內(nèi)己有較多的研究與開(kāi)發(fā)。

基于 ZigBee 的無(wú)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?fù)浣Y(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(jiǎn)功能設(shè)備RFD）。全功能設(shè)備的協(xié)調(diào)器承擔(dān)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理工作，包括驅(qū)動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒆R(shí)別網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其功能和角色、與新節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)建立鏈接等。

可見(jiàn)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)容量很大時(shí)，協(xié)調(diào)器很容易成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。因此，為防止網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過(guò)重造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓，有必要對(duì)基于冗余網(wǎng)關(guān)的集中管理等技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究。

3 總結(jié)

隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的擴(kuò)展，網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越趨于異構(gòu)化，文中總結(jié)了兩種異構(gòu)無(wú)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(duì)異構(gòu)WSN 環(huán)境的支持。同樣，考慮到對(duì)IPv6 的支持，簡(jiǎn)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(wú)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(wú)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(jī)制來(lái)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U(xiǎn)PnP網(wǎng)絡(luò)，用戶通過(guò)多種UPnP控制點(diǎn)對(duì)WSN進(jìn)行管理。文中還總結(jié)了第一個(gè)被完整提出并論述的無(wú)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(diǎn)：1）基于Web的網(wǎng)絡(luò)管理將成為一種趨勢(shì)，通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet互聯(lián)，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)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(lái)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(shì)，定義通用的管理服務(wù)，解決因WSN 資源有限和對(duì)應(yīng)用的依賴所產(chǎn)生的問(wèn)題；3）針對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理中的管理信息，需要結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特性，將全局網(wǎng)絡(luò)及節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作作為測(cè)量對(duì)象，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的測(cè)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(kāi)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(jí)、程序代碼更新等對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的重配置對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)管理是一種挑戰(zhàn)。