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无线传感网络的基础理论及关键技术研究工作汇报

国家973计划项目无线传感网络的基础理论及关键技术研究,汇报人：陈纯、郑扣根汇报单位：浙江大学,二○○七年六月,课题一工作汇报,汇报提纲,研究内容工作总结开发团队现状分析设计方案课题进展未来展望,研究内容,研究目标无线传感网络节点系统的体系结构研究具体包括节点硬件体系结构采用SoC技术或SIP技术研究微型节点节点微型操作系统硬件驱动、调度系统、存储管理、软件部署节点开发测试环境节点开发语言、节点集成开发调试环境、节点监测平台,研究内容(节点硬件体系结构),目标以灵活、高效、可扩展和兼容性为目标的节点新型软硬件体系结构任务在借鉴国内外已有节点平台的基础上，设计并构建新型节点平台,研究内容(节点微型操作系统),目标以节省能源和最大化网络生命周期为目标的任务调度机制以提高节点系统实时性为目标的并发模型以提高节点在异构网络中的灵活性和动态性为目标的模块可配置性以节点系统强壮性和稳定性为目标的容错机制，错误自检、恢复机制以保证节点安全通信为目标的安全机制任务在节点平台，如MicaZ上，设计并实现节点微型操作系统,研究内容(节点开发测试环境),目标以开发、测试有效性为目标的模拟仿真理论和开发工具任务基于Eclipse开发平台，开展节点开发平台和节点监控平台的工作,工作总结：开发团队,浙江大学拟筹建传感器网络技术研究中心交叉中心联合计算机学院、校网络中心以及信息学院等多学科的力量，实现优势互补无线传

感节点小组作为课题一的主要承担者具有教授3名，副教授5名，博士生7名，硕士生10名目前已在以下方面展开工作：灵活、可扩展的新型无线传感节点硬件体系实时、安全、低功耗的无线传感节点微型操作系统易用友好的无线传感节点集成开发平台及节点监控平台,工作总结：现状分析,TinyOS为UCBerkeley开发的，专为无线传感网络设计的开源操作系统，目前最新版本为2.xSOS为UCLA开发的无线传感器网络节点操作系统，目前最新版本为2.xMantisOS是由Colorado大学研发的面向传感器网络的微型操作系统，目前最新版本为0.9.5Contiki是由SwedishInstituteofComputerScience开发的开源节点操作系统，目前版本为2.x,工作总结：现状分析(系统体系),关键问题能够提供一个高效的模块化框架，以适合硬件的多样性和应用的多样性，同时使代码重用达到最大程度现状分析,工作总结：现状分析(并发模型),关键问题在资源极其受限的环境下，提供轻量级、方便易用的并发模型，减少运行堆栈和同步原语的开销现状分析,工作总结：现状分析(同步模型),关键问题并发访问共享数据，导致数据的不一致，因此需要同步机制保证并发线程或者代码的顺序执行现状分析,工作总结：现状分析(内存分配),关键问题虚拟内存难以实现：节点没有MMU动态内存分配：可能造成内存碎片现状分析,工作总结：现状分析(网络管理),关键问题通常的TCP/IP协议是开销很大，因此需要一种轻量级的通信框架，并提供通用、强大的功能现状分析,工作总结：现状分析(网络重编程),关键问题

传感器节点数量众多，分布在很广的区域，甚至是难以接近的环境中。

节点的更新和故障修复难度很大，需要节点具备通过无线网络更新自身软件的能力现状分析,工作总结：现状分析(能量管理),关键问题传感器节点节能至关重要，因此需要传感器节点在没有任务时进入低功耗睡眠模式，需要提供机制使得用户程序能指定睡眠周期和睡眠时间点现状分析,工作总结：现状分析(仿真支持),关键问题在部署前测试传感网络应用程序多平台支持、能量模型现状分析,工作总结：现状分析(平台支持),工作总结：设计方案,为开发人员提供一个方便、快速的节点级开发环境提供低功耗、高效性和灵活性，以适合于WSN节点硬件平台本身的特点提供OS的可靠性，以适用于条件恶劣、无人照看的环境,工作总结：设计方案(总图),,工作总结：设计方案(系统体系),为解决硬件多样性、应用多样性等问题，采用构件化的软件架构核心构件：公共内核通用构件：时钟同步、节点定位等专用构件：WirelessSensorNetworkApplication构件之间的交互引用使用编译时绑定实现代码微型化运行时绑定实现二进制代码共享，进而实现系统灵活性,工作总结：设计方案(硬件驱动和I/O模型),硬件驱动层旨在充分表述硬件的功能，并抽象出尽可能一致的访问接口硬件I/O模型归结为硬件访问接口统一为,工作总结：设计方案(并发模型),为减少能量消耗、内存消耗，SenSpireOS采用事件驱动的调度模型提供了两种不同的执行环境，可以满足不同实时等级