專(zhuān)利名稱：基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多移動(dòng)代理組遷移方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)部署移動(dòng)代理后進(jìn)行動(dòng)態(tài)遷移的解決策略。主要用于解決傳統(tǒng)程序燒寫(xiě)部署后難以實(shí)時(shí)修改的問(wèn)題，并提供了一種代理遷移的策略，進(jìn)而服務(wù)普適傳感網(wǎng)中的智能代理系統(tǒng)，屬于傳感網(wǎng)和智能移動(dòng)代理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,簡(jiǎn)稱WSNs)是將傳感器系統(tǒng),計(jì)算系統(tǒng)和通信系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著無(wú)線通信技術(shù)和電子器件技術(shù)的快速發(fā)展，低成本、低功耗、多功能的無(wú)線傳感器應(yīng)用領(lǐng)域變得極為廣泛，這同時(shí)也促動(dòng)了由成百上千微型傳感器節(jié)點(diǎn)自組織構(gòu)成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療、智能建筑和其他商業(yè)領(lǐng)域。然而，現(xiàn)在的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)只針對(duì)指定應(yīng)用進(jìn)行構(gòu)建，這些被指定的應(yīng)用需要在編碼后預(yù)安裝在傳感器節(jié)點(diǎn)上，然后再被部署在指定的物理環(huán)境下。這就導(dǎo)致在進(jìn)行應(yīng)用的升級(jí)和修改時(shí)需要回收部分節(jié)點(diǎn)，這就會(huì)終止一些其他正在節(jié)點(diǎn)上處于進(jìn)行態(tài)的應(yīng)用，因此造成很大的不便。未來(lái)操作系統(tǒng)需要為一個(gè)已存在的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)部署即時(shí)的應(yīng)用，這會(huì)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和普及產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。移動(dòng)代理是一種分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的解決方案，作為移動(dòng)代碼方法(如applet)的一種擴(kuò)展，移動(dòng)代理在不久的將來(lái)可能替代傳統(tǒng)的客戶機(jī)/服務(wù)器模型。該領(lǐng)域的眾多研究者將移動(dòng)代碼概念擴(kuò)展成可在主機(jī)間遷移的“移動(dòng)實(shí)體”，即代碼+數(shù)據(jù)。移動(dòng)代理的概念是在此基礎(chǔ)上把實(shí)體擴(kuò)展成代碼+數(shù)據(jù)+狀態(tài)，這樣，移動(dòng)代理可以在一個(gè)地方執(zhí)行以后，將數(shù)據(jù)，狀態(tài)及代碼遷移到另一臺(tái)主機(jī)繼續(xù)執(zhí)行。移動(dòng)代碼和移動(dòng)實(shí)體的遷移必須依賴于外部實(shí)體，而移動(dòng)代理的遷移則可具有一定的自主性，如

圖1所示。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)存在感知數(shù)據(jù)量大、無(wú)線通信帶寬低、每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分配到的能量有限、所在環(huán)境不可靠等問(wèn)題。利用移動(dòng)代理技術(shù)可以將代碼“插入”到網(wǎng)絡(luò)的特定節(jié)點(diǎn)上，以定制網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作過(guò)程，這種定制代碼不僅具有強(qiáng)大的表達(dá)能力，而且可以靈活地在網(wǎng)絡(luò)中遷移，完成復(fù)雜的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理操作，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算向數(shù)據(jù)的集中，大大簡(jiǎn)化以往復(fù)雜的通信規(guī)程，降低節(jié)點(diǎn)通信開(kāi)銷(xiāo)和數(shù)據(jù)流量，從而有效地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。現(xiàn)存研究已經(jīng)證明了在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用移動(dòng)代理來(lái)使用即時(shí)應(yīng)用的有效性。然而，在涉及到移動(dòng)代理的協(xié)作和組遷移的兩個(gè)問(wèn)題使得移動(dòng)代理的現(xiàn)存形式不實(shí)際。前者缺乏一個(gè)合適的體系使得代理之間能協(xié)作和交互；后者是缺乏有效的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)代理的組遷移。為了處理這些問(wèn)題，需要一個(gè)體系結(jié)構(gòu)來(lái)組織移動(dòng)代理并且使得多代理的組遷移成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明的目的是在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用移動(dòng)代理的基礎(chǔ)上，提供了一種多移動(dòng)代理組遷移策略，用于解決當(dāng)前在無(wú)線傳感網(wǎng)上進(jìn)行多代理遷移困難等問(wèn)題。本發(fā)明可高效的進(jìn)行移動(dòng)代理組遷移，進(jìn)而服務(wù)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。技術(shù)方案:本方案基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)代理技術(shù)，首先給出如下定義:
本地集中碼段應(yīng)用程序(locally centralized applications):部署在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的指定移動(dòng)代理進(jìn)程。本地集中碼段應(yīng)用與傳感數(shù)據(jù)相關(guān)，需要對(duì)傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，并且根據(jù)程序需要進(jìn)行合作和交互。另一方面，需要具備自身重部署能力。主組件代理(master agent):主組件代理管理所有組件的遷移信息和其他組件代理的活動(dòng)周期。主組件代理根據(jù)本地集中碼段應(yīng)用的需求處理其他代理提供的感知數(shù)據(jù)，同時(shí)收集和交換子組件代理的信息。每一個(gè)本地集中碼段應(yīng)用有且僅有一個(gè)主組件代理。子組件代理(slave agent):子組件代理用于獲取傳感器數(shù)據(jù)，并上報(bào)給主組件代理。多個(gè)子組件代理可以共存于一個(gè)本地集中碼段應(yīng)用。每個(gè)本地集中碼段應(yīng)用可以包含多個(gè)子組件代理。通信組件代理(communication agent):通信組件代理用于交換無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)體信息，需要通過(guò)遷移來(lái)收集和交換信息。每個(gè)本地集中碼段應(yīng)用可以有一個(gè)或更多的通信組件代理。中間件軟件(middleware):屏蔽物理層和操作系統(tǒng)層，用于運(yùn)行行動(dòng)代理機(jī)制的軟件實(shí)體，如圖2所示。方法流程:該方法包括的步驟為: 步驟I).分布在各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)主組件代理、通信組件代理和若干個(gè)子組件代理共同構(gòu)成運(yùn)行在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的本地集中應(yīng)用程序；
步驟2).傳感器節(jié)點(diǎn)在目標(biāo)實(shí)體周?chē)M(jìn)行監(jiān)測(cè)，第一個(gè)偵測(cè)到目標(biāo)實(shí)體信息的節(jié)點(diǎn)成為簇頭，主組件代理遷移至簇頭；
步驟3).節(jié)點(diǎn)根據(jù)選取接收信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI選擇目標(biāo)實(shí)體周?chē)娜齻€(gè)節(jié)點(diǎn)的位置坐
標(biāo)Z1(X1A)，Z2O2A)，石( )，以及目標(biāo)實(shí)體到這三個(gè)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)距離根
據(jù)三邊定位公式:
jrI ,|:3JjI , ,2 j )
^ _ n + r2 廠2+ G+rI—廠1 + 勹+廣3 ^3 + ^1
——^i i 廠，、_—1 廠
--+-+- --+-+-*
Γ1 抑2 r2+r3 rS+ rlrl+r2 r2+r3 r3+rl
計(jì)算出￡ = 時(shí)刻的目標(biāo)實(shí)體的位置1(1 = rD) , X(I = T0)為坐標(biāo)系中關(guān)于^ , 的二維向量，其中. ,; 為目標(biāo)實(shí)體當(dāng)前的二維位置向量；
步驟4).定義某一時(shí)刻t第k個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得傳感器的數(shù)據(jù)信息量為Zfc(I)，根據(jù)高斯信息
量采集公式/⑷計(jì)算出^ f，其中 為在 時(shí)間內(nèi)第I個(gè)
、!2勝= 11. I
節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的歐幾里得距離；V為圓周率常數(shù)；σ為正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差，描述了正態(tài)分布資料數(shù)據(jù)分布的離散程度；e為自然對(duì)數(shù)；定義信息量門(mén)限閾值為ImsAciW JJP々Threshold _UP = 1 ( = Τ )；步驟5).主組件代理生成新的通信組件代理并將I0(t=T0)和信息量門(mén)限閾值Threshold_UP這兩個(gè)值傳遞給通信組件代理，通信組件代理隨之進(jìn)行遷移；
步驟6).通信組件代理在某一個(gè)時(shí)間T1；.到達(dá)第K個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，再次利用步驟3)中的質(zhì)心定位算法計(jì)算出此時(shí)目標(biāo)實(shí)體的位置IΧ(t =Tk)，利用高斯信息量采集公式計(jì)算出Ix(t= Tk),并曰令
權(quán)利要求
1.一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多移動(dòng)代理組遷移方法，其特征在于該方法包括的步驟為:步驟1).分布在各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)主組件代理、通信組件代理和若干個(gè)子組件代理共同構(gòu)成運(yùn)行在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的本地集中應(yīng)用程序； 步驟2).傳感器節(jié)點(diǎn)在目標(biāo)實(shí)體周?chē)M(jìn)行監(jiān)測(cè)，第一個(gè)偵測(cè)到目標(biāo)實(shí)體信息的節(jié)點(diǎn)成為簇頭，主組件代理遷移至簇頭；步驟3).節(jié)點(diǎn)根據(jù)選取接收信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI選擇目標(biāo)實(shí)體周?chē)娜齻€(gè)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)Z1(U1)，Χ2(,τ2,Λ)，，以及目標(biāo)實(shí)體到這三個(gè)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)距離.1,5,. ,根據(jù)三邊定位公式:
全文摘要
一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多移動(dòng)代理組遷移策略，提出了一種擁有三種不同類(lèi)型的移動(dòng)代理形態(tài)的體系結(jié)構(gòu)來(lái)分時(shí)分角色的處理在通信過(guò)程中的協(xié)作和遷移問(wèn)題；同時(shí)設(shè)計(jì)了可行的遷移步驟來(lái)支撐此應(yīng)用體系。本發(fā)明采用自行研發(fā)的中間件軟件和有效的移動(dòng)代理遷移方式，縮短了大量傳感器節(jié)點(diǎn)通信時(shí)網(wǎng)間的擁塞，提高了通信效率，減少了能耗，并且為未來(lái)的移動(dòng)代理遷移技術(shù)提供了有益的參考。
文檔編號(hào)H04L29/08GK103118110SQ20131003815
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者王汝傳, 陸陽(yáng), 葉曉國(guó), 黃海平, 蔣凌云, 孫力娟, 徐佳, 陳九天, 陳贏 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)