[发明专利]无线传感器网络的动态更新方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种网络应用技术领域的方法，具体是一种无线传感器网络的动态更新方法。

背景技术

无线传感器网络是将无线传感器节点离散地布撒到于指定空间区域，通过无线通讯的方式组织成网络，用来协同监控区域的状况。任何传感器节点都需要在编写和安装了操作系统后才能实现其硬件按指定要求正常工作。典型的传感器节点在布撒前就已经烧录了编写完成的操作系统，当有系统或应用的更新要求时，需要将全部节点回收进行重新烧录全部的镜像文件，然后再布撒回去。此方法耗时最长，耗费大量人力，并且会导致节点位置的改变。

经过现有技术检索发现，技术报告公开号：UC Berkeley CS294-1，公开日期：2003年12月，名称为：Deluge：Data dissemination in multi-hop sensor networks(Deluge：一种多跳无线传感器网络的数据分发技术)。Deluge技术通过对网络中的全部节点发送新的完整的镜像文件到存储器，然后停止原来的执行的操作系统，运行新的操作系统。此方法的缺陷在于整个镜像文件相对较大，客观环境又会对无线传输产生影响，全部通过无线方式来传输，耗时也较长，常常会导致部分节点接收错误的，使得部分节点上的操作系统无法运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种无线传感器网络的动态更新方法，通过将整个操作系统按功能编译成多个模块，并通过无线方式只传输需要更新的模块给指定的批量节点，在节点上通过动态链接将更新的模块组入操作系统中，从而实现了批量的，模块化的动态更新，具有减少更新内容，减少出错的概率，缩短更新的时间的优点。此发明可用于有功能或应用更新的实际场景中。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

第一步，将待分解操作系统按模块功能打包成：若干功能模块镜像文件、一个系统核心层镜像文件和一个动态链接镜像文件。

所述的按模块功能打包是指：首先将TinyOS源代码和编写好的动态链接源代码利用Linux的make工具编译、链接生成镜像文件，然后将各功能模块利用make工具编译生成符合Microexe格式的文件。

所述的Microexe文件格式是一种类似于ELF文件的格式，支持16位的硬件，而且对模块用到的符号表部分进行了优化，可以更好的减少整个网络节点更新需要传输的字节数。

所述的功能模块镜像文件包括：用户更新的应用程序模块、新增加的功能模块。用户需要将更新或新增加的功能模块进行预处理，以使动态链接镜像能够正确的将新的模块加载到操作系统中运行。

所述的系统核心层镜像文件包括：TinyOS镜像文件、系统的Bootloader，该TinyOS操作系统为功能模块的部署提供无线传输。

所述的动态链接镜像文件包括：动态链接库及进线程动态管理镜像，将用户更新的模块正确链接且能够在用户需要运行的时候动态加载到操作系统中运行，此进程可以受用户的远程无线控制，在用户需要清除此进行的时候，只需要发送命令即可从所有的网络节点上把需要终止的进程杀死然后释放其占用的资源。

第二步，将镜像文件烧录到各个无线传感器节点上。

所述的烧录包括两个方式，第一种是将每个无线传感器节点依次连接到存储编译后的镜像文件的计算机上，然后下载所有的编译后的镜像文件；第二种方式是通过无线方式将所有的编译后的镜像文件通过无线方式传输给各个无线传感器节点。

第三步，无线网络中的节点在接收完用户更新的模块后，动态链接镜像文件，经过正确链接、运行后完成用户模块的动态更新过程。

所述的动态链接镜像文件是指：首先用户更新的模块中对操作系统的调用地址进行解析和填充；然后为用户更新的模块开辟资源；最后动态建立一个新进程并调用更新模块的入口地址，这样用户更新的功能模块镜像文件就和系统核心层镜像文件紧密的整合在一起，用户更新的模块就可以在操作系统上正确运行。

所述的动态更新过程具体包括以下步骤：

1)原操作系统继续执行的同时，节点将用户需要动态更新的功能模块通过无线方式批量传输到需要更新的无线传感器节点的空的区域，且告知动态链接。

2)更新时原操作系统仍然执行，新的功能模块镜像传输到节点存储器上的空的区域，并告知链接文件在更新的系统中所要增加减少或保持的链接。

3)当更新的模块镜像传完后，原操作系统停止，动态链接文件重新链接组成新操作系统令节点重新开始工作。