探究无线传感器网络的管理技术

张晓晓　马俊峰

【摘 要】我国的经济不断发展，信息技术水平不断提高，无线传感器网络技术也取得了重大的突破。值得注意的是，我国对无线传感器网络的管理水平还有待加强，在一定程度上阻碍了无线传感器网络的进一步发展，对此相关的技术人员应该探讨科学的管理技术，提高管理水平。本文将具体探讨无线传感器网络的管理技术，希望能为相关人士提供一些参考。

【关键词】无线传感器网络；管理技术

0 引言

自20世纪70年代开始，人们就开始了对无线传感器网络的研究。人们首先把无线传感器应用在军事领域，并收获了良好的应用效果，于是国内外的学者加快了对无线传感器的研究步伐，将其应用在社会上的各个领域之中。我国引入无线传感器的时间并不长，但随着我国科技水平的不断提高，势必会优化管理技术，发挥无线传感器的最大价值。

1 無线传感器网络

1.1 概述

无线传感器网络是一门新兴的技术，对人们的生活和社会的生产产生了巨大的影响。进入新世纪以后，网络信息技术飞速发展，人们可以依靠网络信息技术获取信息，交换数据，在此背景之下，无线传感器网络应运而生[1]。

在无线传感器网络中，有很多小型的节点，这些节点组合起来便建构了一个网络系统。人们应用无线传感器网络，可以对数据进行接收、处理和编辑等工作，并把编辑好的数据信息发送给观察的对象。在无线传感器网络中，融合了多种先进技术，在一定程度上体现了技术的集成性特征。

目前无线传感器网络的应用范围越来越广泛。以军事领域为例，国家把无线传感器应用在国土安全部中，可以及时监测边境的军事情况，对身份不明的出入人员进行检查。如果受到恐怖分子的袭击，无线传感器网络能在第一时间把警报发送给国家的安保部门，采取紧急措施进行防御。

1.2 特征

首先，无线传感器网络具有电量小的特点。上文已述，无线传感器网络由节点组成，提供能量的电池容量很小，致使无线传感器网络的能量受到限制。在大多数情况下，无线传感器网络被应用在人烟稀少、危险性较大的地区，无线传感器网络的工作人员不能及时更换电池，为无线传感器网络补充能量，致使无线传感器网络的电量较小[2]。

其次，无线传感器网络具有规模大的特点。无线传感器网络网络是对特定的对象进行动态监测，由于其组成的节点很多，在进行监测时可以捕捉到对象的细节，因此技术人员在将无线传感器网络投入使用之前，需要增加节点的数量，扩大节点的规模。

再次，无线传感器网络具有维护难度大的特点。虽然无线传感器网络的布置环境较为可靠，一般来说不会受到人为或动物因素的破坏，但是在进行维护的过程中需要对每个节点进行控制，维护的难度非常大。一旦维护工作的质量得不到保障，无线传感器网络的信号就会被盗取，影响使用者的安全性。

2 无线传感器网络管理

2.1 概述

随着互联网技术的不断发展，网络管理应运而生。所谓的网络管理，就是对网络的运行过程进行动态管理，以保证网络的正常运行。最开始的网络管理以监控为主体，当互联网出现故障时，网络管理部门对其进行监控，发现问题、分析问题并及时解决问题[3]。此时的网络管理有三层含义：第一层含义是获取网络的动态信息。第二是应用数据对网络进行控制。第三是分析互联网的参数保证其正常运行。随着时代的不断发展和互联网技术的不断更新，网络管理的范围不断扩大，从监控职能发展为规划职能和维护职能等等。

所谓的无线传感器网络管理就是对无线传感器进行网络规划、网络控制和网络答疑等，目的是为了保障用户获得更好的网络应用效果。无线传感器网络是一个复杂的系统，其中有大量的节点和数据信息，因此管理的难度相对较大。管理部门在对无线传感器网络进行管理时，要做到如下几点：第一点是对无线传感器网络的数据信息进行收集，然后把数据信息和常规状态进行对比分析。第二点是发现无线传感器网络的运行问题，采取有效的解决策略。在这一过程中，网络管理系统非常重要，因此在对无线传感器网络进行管理时，需要建立一个网络管理的系统。

无线传感器网络管理具体分为以下的几个职能：第一，保证无线传感器网络的正常运行。第二，对无线传感器网络进行控制，避免出现流量供应和服务质量较差的问题。第三，对无线传感器网络进行维护，当无线传感器出现故障时及时解决。第四，为无线传感器网络的用户提供服务，包括安装软件，调试网络等等。

2.2 结构

无线传感器网络有其自身的结构系统，因此无线传感器网络管理也有自身的体系。所谓的无线传感器网络管理体系，就是调节网络各个要素相互关系的动态系统，大体上分为管理者和代理两个部分[4]。所谓的管理者就是进行无线传感器网络管理的主体，所谓的代理就是遵从管理者的命令，将具体指示转化为实际的操作内容，满足无线传感器网络管理的各项需求。当操作完毕后，代理需要向管理者汇报信息。

针对不同的网络运行环境，网络管理结构被分成三种类型：第一种类型是集中型，即网络管理以集中的形式出现。管理部门建立一个总站，并把所有信息都集中在这台计算机中，进行数据分析和数据处理，并由这台计算机发布管理命令。这种类型的管理模式具有管理便捷的优点，但是同样具有风险性大的缺点。如果总站出现了问题，无线传感器网络就会面临崩溃。第二种类型是分层型，即网络管理以不同的层次出现。管理部门在无线传感器网络中设置了多个管理者，每个管理者负责的管理层都不同，但是这些管理者之上有一个主要管理者，可以对各个层面的网络管理进行监测。这种类型的网络管理具有管理效率高、通信分散的优点，因此得到了较为广泛的使用。第三种类型是分布型，即网络管理以分布的形式出现。管理部门设置不同的管理者，但是取消了主要管理者的身份和职能，确保了各个管理者的平等地位。不同的管理者负责的区域不同，可以通过交换数据信息来检测整个系统的运行状况。这种类型的网络管理具有交互性强的问题，但是对网络信息的传递要求很高。

3 无线传感器网络管理协议

3.1 信息库

信息库是进行无线传感器网络管理的重要组成部分，因此在设计具体的管理模式时，应该建立一个数据的信息库。信息库记载了大量的管理对象信息，通过减少管理对象的Object ID可以减少网络的通信量，从这个角度看，优化管理需要从管理信息库中的Object ID入手[5]。

Object ID分为不同的类型，在缩减Object ID的长度时可以从不同的方向着手。在初始节点，Object ID处在原始状态；当节点被监控时，Object ID处在被监测的状态；当节点作为虚拟计算要素时，Object ID处在虚拟的状态。在第一种状态之下，Object ID一般不会轻易发生改变。在第二种状态之下，代理者对节点进行监控，对数据库中的Object ID进行动态的检测，在一定的时间后，代理要把Object ID的信息发送给管理者。在第三种状态下，虚拟的Object ID只是计算的一种虚拟数据，不具备现实意义。这种状态的Object ID是网络管理的表现，可以通过计算Object ID的长度和速度来减小流量，优化无线传感器的网络管理。

3.2 管理协议

管理协议是无线传感器网络的管理规则，在这套管理规则中，记录着对网络管理进行具体操作的指令和原语，因此想要（下转第145页）（上接第137页）优化无线传感器网络管理，首先要对管理协议进行设计。管理协议中对网络管理的过程做出的规定：网络管理就是管理者接收代理的信息，对数据进行分析和处理，并把处理结果发送给代理，让代理完成具体的操作步骤。管理协议设计的范围较广，一方面它对无线传感器网络的故障问题进行管理，另一方面它要保证网络管理的安全性[6]。

在设计管理协议时，工作人员要对操作原语进行处理。安全协议分为报头、安全参数和协议数据单元几个部分。在第一部分中，工作人员要填入MsgID等内容，对信息和数据进行分析。在第二部分中，工作人员需要确定参数，保障无线传感器网络的安全运行。在第三部分中，工作人员要掌握不同的原语，根据原语内容控制长度。

4 结论

我国自无线传感器网络引入之后，就加快了对该技术的研究步伐。目前无线传感器网络已经被应用在社会上的各个领域，为了发挥无线传感器网络的效用，提高无线传感器网络的应用效率，相关的技术人员必须探讨科学的管理技术，对无线传感器网络进行有效管理。

【参考文献】

[1]尹湘源.无线传感器网络低能耗分簇路由算法关键技术研究[D].华东理工大学，2014.

[2]王義君.面向物联网的无线传感器网络时间同步与寻址策略研究[D].吉林大学，2012.

[3]迟令.基于无线传感器网络的身份认证体系的研究[D].吉林大学，2015.

[4]李晓璇.无线传感器网络密钥管理与入侵检测融合技术的研究[D].北京工业大学，2014.

[5]赵平.无线传感器网络的密钥管理与安全路由技术的研究与分析[D].南京邮电大学，2012.

[6]王鹤.无线传感器网络中基于双网的通讯链路管理技术[J].产业与科技论坛，2015（9）：39-40.

[责任编辑：田吉捷]