低功耗無線電通信技術、嵌入式計算技術、衛(wèi)星傳感器技術及集成電路技術的飛速發(fā)展和日益成熟,使得大量低成本的衛(wèi)星傳感器通過無線鏈路自組織成無線傳感器網(wǎng)絡成為現(xiàn)實。無線傳感器網(wǎng)絡具有自組織性、自適應性與容錯性高等特點,在軍事、工農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等許多重要領域具有十分廣泛的應用前景[1]。

無線傳感器網(wǎng)絡大量傳感器節(jié)點（sensor node）和少數(shù)匯聚節(jié)點（sink node）組成。位于監(jiān)測區(qū)域的傳感器節(jié)點負責采集相關數(shù)據(jù)信息,最終將數(shù)據(jù)傳送至匯聚節(jié)點,無線傳感器網(wǎng)絡是以數(shù)據(jù)為中心的,其目標是采集具有某種特征屬性的數(shù)據(jù),而不關心數(shù)據(jù)具體來源于哪個傳感器節(jié)點。基于上述思想,數(shù)據(jù)庫研究者把無線傳感器網(wǎng)絡抽象為數(shù)據(jù)系統(tǒng),使無線傳感器網(wǎng)絡的物理實現(xiàn)與應用相分離[2]。由于無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)特點是數(shù)據(jù)量大、時效性強、網(wǎng)絡節(jié)點在能量、計算、存儲及通信能力方面存在局限性[3],所以良好的數(shù)據(jù)管理技術能夠提高傳感器節(jié)點協(xié)作感知、采集、處理、發(fā)布數(shù)據(jù)信息的效率,進而更好地確定無線傳感器網(wǎng)絡的可用性和有效性。

移動agent是一種分布式計算技術,具有很多優(yōu)點。本文提出個一種基于移動agent技術改進現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理模式的框架,利用移動agent不僅收集數(shù)據(jù)而且能夠處理數(shù)據(jù)的特點,減輕數(shù)據(jù)管理中心負載,克服了當前數(shù)據(jù)管理方案的局限性。

1 移動agent機制

移動agent是分布式計算技術和人工智能技術相結合的產(chǎn)物,本質上是一個程序實體,擁有一定的智能和判斷能力,它可以自己的控制下,按照一定的規(guī)程在網(wǎng)絡節(jié)點間遷移,尋找并處理合適的資源,代表用戶完成特定的任務。agent在一個執(zhí)行環(huán)境中被創(chuàng)建后,能夠攜帶自身狀態(tài)和代碼在網(wǎng)絡中遷移到另一個環(huán)境中恢復執(zhí)行。

移動agent的特性主要體現(xiàn)以下幾個方面：

a）自主性：agent一旦被初始化便可獨立執(zhí)行,無需后來的直接干預,agent控制自身的內(nèi)部狀態(tài)和外部行為,也可以被授權做出某種決定,完成相關的任務。

b）反應性：agent能感知和作用于其所處的環(huán)境,對環(huán)境的變化能做出及時的響應,這些環(huán)境可以是物理的世界、使用圖形接口的用戶、其他agent集合或所有這些的組合。

c）能動性：agent不僅能對所處環(huán)境做出響應,還能主動展現(xiàn)面向目標的行為。

d）通信性：agent之間的交互隨任務驅動的變化而進行調整,彼此協(xié)作完成復雜的任務。

e）移動性：agent可在一個網(wǎng)絡上隨時、自主地實現(xiàn)節(jié)點間遷移,正在運行中的agent狀態(tài)可以被存儲且傳送到目標節(jié)點,且中止agent程序可以被恢復執(zhí)行。

2 數(shù)據(jù)管理體系結構

目前,無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理大多采用近似客戶/服務器的數(shù)據(jù)處理模式[5],可分為集中式數(shù)據(jù)管理結構和分布式數(shù)據(jù)管理結構兩種。

集中式數(shù)據(jù)管理結構的特點是感知數(shù)據(jù)的處理和無線傳感器網(wǎng)絡的訪問是相對獨立的,各傳感器節(jié)點感知的數(shù)據(jù)經(jīng)多跳后路由至匯聚中心或服務器處理,網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)管理決策由處理中心負責,這種方法很簡單,但是由于所有傳感器的數(shù)據(jù)都要求傳送到中心處理節(jié)點,通信開銷很大,使用范圍較小。

分布式數(shù)據(jù)管理結構又稱網(wǎng)內(nèi)處理結構。考慮到無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的大規(guī)模分布,大量冗余信息傳輸可能造成的能耗損失及較大的通信開銷,因此分布式數(shù)據(jù)關系結構特點是網(wǎng)絡中部分傳感器節(jié)點除負擔數(shù)據(jù)轉發(fā)任務外,還負責部分的數(shù)據(jù)管理任務,如執(zhí)行聚集操作等。

3 基于移動agent的數(shù)據(jù)管理框架

在支撐傳感器網(wǎng)絡實際數(shù)據(jù)服務環(huán)境中,上述體系結構在占用網(wǎng)絡帶寬、負載平衡以及因節(jié)點失效而動態(tài)調整數(shù)據(jù)處理策略等方面尚存在不足[6]。

基于移動agent的數(shù)據(jù)管理思想是利用agent將網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)駐留在獲取它的節(jié)點上,通過agent或計算引擎將特定信息需求的代碼及狀態(tài)在網(wǎng)絡中傳播與處理,并將最終的信息返回給數(shù)據(jù)管理中心（匯聚節(jié)點或中心服務器）。

基于移動agent的無線傳感器網(wǎng)絡如圖1所示。