RMTool: Component-Based Network Management System for W

ireless Sensor Networks

基于组件的无线传感器网络的网络管理系统

摘要： 本文介绍了一种基于组件的无线传感器网络的网络

管理系统。研究的出发点是由于无线传感器网络不可预测的各种行为出现的问题。一旦传感器网络节点配置完成，其内部的特性就使其可以对接收到的基站的数据包进行监测和分析。本文中，我们提出一种基于组件的网络管理系统 RMTool ，这种系统允许用户很容易地对网络状态和进行监测和分析并进行交互式的配置和运行应用程序。系统是运行于多线程的传感器网络操作系统 RETOS 上的，这就使其可以支持实时内核模块。初步的评价表明 RMTool 提供了设计预期的管理功能，由于其基于组件的模块结构使得运行相当的高效。

关键词：网络管理；传感器网络监测；传感器网络操作系统。

Keywords: Network management; Sensor network monitoring; Sensor network operating system

I. INTRODUCTION 引言 无线传感器网络是先进的信息收集系统，使

用无线电通信和传感设备获取用户感兴趣的数据。要求传感器网络的复杂性在最近几年的应用，以及硬件成为异构。理想情况下，传感器网络应该故障自由和有需要足够长的经营提供可靠的结果 . 不过，这是很困难，因为固有的问题，无线通信和有限的硬件资源

从最引人注目的问题出发，我们的研究是缺乏信息的内在行为的无线传感器网络和日益复杂的异构传感器网络。目前，有一些研究了传感器网络的健康问题的重视，并提出了解决方案，然而，他们没有业绩考核评价机制，他们的建议时，经营该网络的同时，与其他用户应用程序。此外，传感器网络应用是不够的，以提供一个最低水平的 QoS 在这样的环境中通过简单回应网络使用静态网络参数随时间。

在本文中，我们讨论了基于组件的管理制度，所谓的 RMTool ，为传感器网络提供的组成部分明智的网络管理和监测，使用户可重新在网络运行的时间，最优效率。基于组件的网络管理系统包括一个网络分析仪和一个网络配置管理。该网络分析仪是收集网络资料，并提供一个监测系统向用户通过数据分析，而网络配置经理为用户提供了一些高层次的控制权网络与应用优化其表演或为了适应任何的变化，网络的要求。

系统使用标准的 C 语言就 retos 上开发 ，这是一个无线传感器网络操作系统，目前正在开发支持多线程的编程环境

II. COMPONENT-BASED NETWORK MANAGEMENT SYSTEM

本节介绍的结构 RMTool ，基于组件的网络管理系统的无线传感器网络。 RMTool 的目的是提供当运行应用程序时进行开发与环境监测和实时管理的一个传感器网络。 rmtool两个主要组成部分构成的，网络分析仪（ naz ）和网络配置管理（ ncm ）。由于网络和硬件资源是有限的和 rmtool 的用意是沿与其他传感器网络应用，它必须不会干预或占用过多资源超过本地应用程序。

在其他换言之， rmtool 不应该被视为一种资源的竞争对手由其他应用程序运行在同一个传感器节点。因此，我们严格约束我们的设计 rmtool ，如下所示：

－最小的资源消耗（如，内存，计算功率，电池能源）

－独立的本地应用程序－简单和稳健的机制

此外，从资源方面的限制， rmtool也旨在支持以下内容：

－一个基于组件系统的弹性传感器网络编程－一个供开发者进入其服务的简单的界面－一个独立的网络体系结构

有效地管理内存的使用在 rmtool 可以接触在两个方面，其一是，其实简化系统的实施。第二种方法是考虑降低整体的 RAM 所使用的整个网络，通过提供的运行时加载模块提取远离在传感器节点的硬件未使用的组件。 retos 本身是一个模块化系统，并最大限度的效率，内存使用量只有加载模块所需的执行特定任务。

此外，从发展的角度来看， rmtool 可能不仅用来监测网络功能，而且作为一个整体，鉴于其申请的行为在网络中。监测网络的概念和应用是非常不同的，由于拓扑数据和应用数据用于在不同的方面。 rmtool 是能够保持网络的拓扑结构，并同时获得应用所产生的数据在一个可靠的途径

B. Network Analyzer (NAZ) 网络分析仪 该网络分析仪提供了

一个监测环境，通知开发商目前的健康状况网络。该网络分析仪本身并不需要太多重构，因为它的目的是简单和鲁棒性。与静态的内核， naz 是实施的网络支持层（ NSL），它支持逻辑连接，邻居节点的管理，和数据传输。该系统概述了网络协议栈如图 1 所示：

NSL 管理一个预先定义的静态逻辑链路表（ llt ）和功能，收集其相关属性从网络提供给用户，如表1 所示。它也负责管理的邻居表的邻居节点，这是定期更新，通过广播查询。因此，开发者可以知道是什么类型的应用程序或版本的任务是经营，在具体的地区。表定期更新，或与任何手动更新

C. Network Configuration Manager (NCM) 网络配置管理器（ ncm ）

网络配置管理的设计下，范式“部署第一和发展。 ”它意味着开发人员应该能够部署网络和发展系统，其完整性在一个单一的基地台。

由于无线中等允许提取远离任何一对一的物理连接交换数据，传感器网络应用本身可以安装在传感器节点以上的无线传感器网络。当然，在电池消耗，这是假定这样昂贵的使用无线传感器网络传输演出只有一个大的优势，随之而来的一个合理的折衷。

III. EVALUATION　评价 为了展示我们的做法的可行性，我们使用 tmoteSK

Y 的硬件运行 retos 操作系统来实施基于组件的网络管理系统的实验。我们首先评价功能的 rmtool看它是否符合某种程度的 QoS 的成功收集网络信息。那么我们衡量网络配置管理的性能的同时运行其他的应用程序

A. Functionality 功能 B. Performance　性能

A. Functionality 功能首先进行 NAZ 和 NCM 的性能评价。实验平台由 10Sky 的硬件搭建； 9 中间节点和一个接收节点。节点随机部署在一 20mx20m区。每个中间节点运行基于组件的网络管理器，以每 5 分钟收集相邻节点的信息，并接收相应的信息。父节点是选自邻居表转发数据，这是节点与最大的接收信号强度指示值。

图 2显示显示我们的实验装置。在这里为用户是提供四个面板。

左边的显示名单节点，目前参加网络的。该小组在中东提供了一个图形显示该传感器的领域和传感器节点放置在其局部坐标。该椭圆形代表节点，目前活跃在传感器领域。左边的最上层节点是接收器，和其余的都是中间节点。边缘意味着路由的路径和从邻居节点。如果接收信号强度指示下降之间的一对节点，在显示面板颜色的边缘淡化。右面板中是一个界面签发的查询节点在网络中。该类型的命令和疑问，可以选择从模块功能框，其中列出现有的职能，在特定节点。底部的面板输出由接收节点收集到的数据，这是区分定期和查询响应的信息

与接收节点通信，我们已实施一项命令行程序，通过该命令，并发出查询。系统类型的命令触发系统的功能，如重新启动一个节点或分发和安装模块的代码超过网络的。

> cmd insmod MicroTimer 5 此查询命令可作为一个查询或者收集所要求的资料超过一定的时间内的查询。其中一个例子是，如下所示，用户希望每分钟获得的 ID 为 '5 '邻居节点的数据表，不超过 10 分钟。

> query neighbortable 5, 10, 1

B. Performance　性能两套实验进行评价的互动性和反应网络，以

数量合 - 计数作为控制因素。我们已试行了，最多不超过 10 和合 - 计数为每套。一个 Hello 的讯息充斥每 20秒钟整个实验。每个节点收到一个 Hello消息的答复。所收集的数据对 HELLO讯息是用来更新视觉显示的 rmtool 在该基地站。我们观察到的任何增加丢包运行时，我们基于组件的网络管理系统的这个网络体系结构，看看是否整体网络性能下降

如图 3 所示，故障检测时间随着传感器领域的大小增加。不过，一个节点的失效检测时间的比率，是少于查询反应时间。因为自源节点是包括所有相邻的节点，每个节点的邻居触发节点失效事件，将被发送到接收器，通过不同的路由路径。所以数据可能通过更好的路由路径，以更快的速度发送和接收，因此减少检测时间，一个节点失效，相比一个单一的路由路径更不会影响到其它的节点。

V. CONCLUSION AND FUTURE WORK　

结论与工作展望 在本文中，我们描述了一个基于组件的无线传感器网络的管

理系统。 rmtool 的设计是为了提供不断更新的网络信息，使开发者可对网络进行控制。该框架由用于收集和分析网络状态网络分析仪和操纵动态属性的传感器网络的配置管理器组成。基于组件的执行是为最大限度地重用和优化有限的网络资源。实验证明该 rmtool 是在资源利用上是高效率的，以用户的要求和网络的事件交互性的，这是为传感器网络监控应用必不可少的因素。因此，该架构为用于监测和管理传感器网络提供了一个先进的高效率的开发环境

对于以后的工作，我们考虑定义多种检测复杂的传感器网络准确性的指标并计划提供一个在线的代码调试工具，这将是一个集成开发环境 IDE ，在这个环境中节点可以在任意一个节点的代码发生错误时将其发送给用户。

谢谢！