[发明专利]一种灵活高效的适用于无线传感器网络的性能管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络(WSN)管理领域，提出了一种灵活高效的适用于无线传感器网络的性能管理方法，包括WSN网络性能统计任务描述与维护以及网络性能统计数据灵活高效上报两部分内容。

背景技术

无线传感器网络(WSN)技术被认为是21世纪最有影响的网络技术之一，由于在在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都具有广泛的应用前景，已经引起了人们越来越多的重视。

网络技术应用的实践证明，管理好一个网络比建设一个网络更为重要，WSN网络要想真正得到广泛应用，一个高效灵活的的网络管理系统是至关重要的。

国际标准化组织(ISO)提出的网络管理框架模型中把网络管理划分为了以下5部分内容：

1)配置管理：网络配置数据的管理，收集及修改等；

2)性能管理：周期性地收集、并向网管中心报告被监控网络资源的性能测量数据，以便分析网络运行情况，及时发现瓶颈，为优化系统性能提供依据；

3)故障管理：对来自硬件设备或路径节点的故障信息进行监控，报告和存储，并对故障进行诊断，定位与处理；

4)安全管理：保护网络资源与设备不被非法访问，以及对加密机制中的密钥进行管理；

5)计费管理：进行网络资源利用率的统计和网络的成本效益核算，管理用户业务使用情况和费用等。

WSN网络具有网络节点能量受限，动态网络拓扑等特点，这些特点决定了WSN网络的性能管理对整个网络的维护具有更重要的意义。网络性能管理主要包括网络性能统计任务的创建和维护以及网络性能统计数据的周期性收集，网络性能统计数据分析及处理等几方面内容。对WSN网络的性能管理来说，首先要解决的就是如何描述性能统计任务，即如何定义适合WSN网络的性能统计任务，以及如何对其进行有效的维护。此外由于无线传感器网络节点能量受限，周期性的网络性能统计数据上报会造成较大开销，因此必须采用灵活高效的性能统计数据上报方式以在有效的网络性能管理及节点有限能量之间取得平衡。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提出了一种灵活高效的适用于无线传感器网络的性能管理方法，包括WSN网络的网络性能统计任务描述和维护，网络性能统计数据灵活高效上报。

本发明的技术方案包括：1)性能统计上报任务的创建和维护；性能统计上报任务的创建和维护通过WSN管理中心与被管理WSN网络节点间一问一答的消息交互完成，即WSN管理中心向所有WSN网络节点或者某一区域(组)网络节点发送性能统计任务请求消息，WSN网络节点返回性能统计任务响应消息。2)性能统计数据周期上报；尽量减少网络传送的性能统计数据量。

本发明完整定义了网络性能统计任务并在此基础上定义了一系列操作集，实现了对网络性能统计任务的灵活维护。本发明采用了可选的本地性能统计数据压缩，本地性能统计数据合并以及网络性能统计数据自适应随机合并，实现了灵活高效的节点性能统计数据周期上报，大大降低了由网络性能管理带来的网络开销，均衡了网络节点能量消耗。

附图说明

图1：网络性能统计任务创建以及维护流程示意图。

图2：网络性能统计数据合并原理示意图。

图3：网络性能统计数据自适应随机据合并示意图。

图4：网络性能统计数据自适应随机据合并方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的技术方案主要为两个部分：一是性能统计上报任务的创建和维护，二是性能统计数据的上报。

1.性能统计上报任务的创建和维护

性能统计上报任务的创建和维护通过WSN管理中心与被管理WSN网络节点间一问一答的消息交互完成，即WSN管理中心向所有WSN网络节点或者某一区域(组)网络节点发送性能统计任务请求消息，WSN网络节点返回性能统计任务响应消息，如图1所示。

性能统计任务请求消息完整定义了网络性能统计任务及对其进行的操作集合，该消息包含三方面内容：性能统计任务请求类型，性能统计任务ID，以及性能统计任务描述。

1)性能统计任务请求类型

该内容为必选项，用来实现对性能统计任务的创建和维护，包括以下类型：

(1)创建：根据性能统计任务描述创建新的性能统计上报任务。

(2)取消：取消性能统计任务ID所指示的性能统计任务。

(3)停止：停止性能统计任务ID所指示的性能统计任务。

(4)启动：重新启动已被停止的性能统计任务(由性能统计任务ID指示)。