CN102014407A - 一种基于snmp的无线传感器网络域委托代理管理机制 - Google Patents

Abstract

一种基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制，包括以下步骤：I)服务器管理端启动后，派遣域委托代理到指定域；II)域委托代理向域内节点注册，节点回复时附带自身基本信息；III)域委托代理创建域节点管理日志，记录节点基本信息，并向服务器发送域内节点列表；以及IV)域委托代理启动静态代理，监测节点及服务器信息，有事件发生时启动相应的动态代理对事件进行处理。根据本发明的技术方案，能够更有效和节能地实现对无线传感器网络节点的管理，并能及时、正确地对服务器的命令进行回复和执行，对传感器节点的运行进行必要的指导，提高传感器节点运行的可靠性、安全性和有效性。

Description

一种基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，尤其涉及一种基于SNMP(简单网络管理协议)的无线传感器网络域委托代理管理机制。

背景技术

近年来，随着微电子技术和通信技术的不断进步，传感器节点逐渐朝着微型化、智能化的方向发展。由这些体积小，成本廉价的传感器节点构成的网络以其无处不在的感应、计算特点对物理世界进行有效的感知，进一步提高了人类获取客观信息的能力，并广泛应用于军事、环境监测、智能家居、建筑物监测以及医疗护理等多个领域，具有重要的研究价值及应用前景。

无线传感器网络通过部署在监测区域内的传感器节点收集周围环境信息并将其发送给相关用户。无线传感器网络节点的能量、通信能力以及可用资源非常有限；传感器网络内节点数量庞大、可靠性差、动态性强。传感器网络的管理机制要能在这些限制条件下去实时有效地监控传感器网络，并且协助用户去配置和管理传感器网络。无线传感器网络的管理需能够实现如下要求：

针对传感器网络的特点，制定有效的管理策略；实时监控网络运行的各种状态参数；并能实现自我判断、维护和决策，以充分利用网络资源，保证向应用提供的服务质量满足其业务需求。自组织能力是无线传感器网络中能成功配置任何应用的关键因素之一。无线传感器网络的拓扑可能由于节点的移动或节点能量的耗尽而经常发生变化，这就需要一个随网络状态的变化能自动进行调整的自适应网络管理机制，故自动网络控制也需要支持动态策略。例如，当系统收到警告一个或多个网络节点将会失效时，应能够随着资源的耗尽而调整资源分配、路由等，使之更适应网络当前的情况。因而网络管理系统应当能够及时准确地掌握这些变化，以分配合适的角色。另外，无线传感器网络经常会配置于各种恶劣环境中，这也提出了对最小人为干预的管理机制的需要。

现有的基于SNMP的无线传感器网络管理机制主要是集中式的，管理端直接向每个节点发送管理命令，节点直接向管理端回复。在网络规模很大时，大量管理信息的传播会浪费网络的大量资源，同时也会造成网络的拥塞，并且传感器节点的硬件资源有限，对SNMP命令的编解码处理并不容易，而且对于MIB(管理信息库)的存储和查询需要耗费节点的大量资源和能量，这会减少节点的生命周期。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的这些缺点。为了实现此目的，本发明创造性地引入传感器网络域委托代理的概念，实现对不受标准SNMP代理进程直接控制的节点对象的管理，同时实现对网络管理能力的强有力扩展，减少被代理的节点与管理端之间的交互过程。

根据本发明的一方面，提供了一种基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制，其特征在于，包括以下步骤：I)服务器管理端启动后，派遣域委托代理到指定域；II)域委托代理向域内节点注册，节点回复时附带自身基本信息；III)域委托代理创建域节点管理日志，记录节点基本信息，并向服务器发送域内节点列表；以及IV)域委托代理启动静态代理，监测节点及服务器信息，有事件发生时启动相应的动态代理对事件进行处理。

优选地，每个域都有自己的唯一编号，负责此区域的域委托代理使用此编号来标识自己以区别其它的域委托代理，一个域内包含许多节点，这些节点共同使用一个自治系统号作为它们的身份标识符，域委托代理负责向有本区域的标识符的节点提供调度和监测服务，每个域内部维持唯一的拓扑结构图，且各域的域委托代理根据自己域内维持的拓扑结构图各自管理和调度节点。

另外，节点的自身基本信息可包括地址信息、能量信息及邻居节点个数。域节点管理日志可包括节点编号、节点地址、节点配置信息、节点服务信息、节点状态以及节点任务历史。

此外，动态代理根据域内节点的状态需求或服务器的命令生成并动态地执行或调遣任务或数据，可包括SNMP代理、任务代理、故障代理、执行代理。

根据本发明的技术方案，能够更有效和节能地实现对无线传感器网络节点的管理，并能及时、正确地对服务器的命令进行回复和执行，对传感器节点的运行进行必要的指导，提高传感器节点运行的可靠性、安全性和有效性。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1示出了根据本发明的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制的一应用示例；

图2为根据本发明的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制的一优选实施例的流程图；

图3示出了本发明中域内管理命令格式；图4示出了本发明中SNMP命令的PDU(协议数据单元)格式。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述。

图1为根据本发明的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制的一应用示例。参照图1，在该示例性应用中，包括至少一个管理服务器(即，管理端)、两个域委托代理(域委托代理A和域委托代理B)以及若干个节点。在没有事件发生的时候，节点处于休眠状态以节省能量。在某一时刻，管理服务器想要获取发生某事件X的环境参数，向域委托代理A发出获取事件X环境参数的命令(SNMP GET命令)，域委托代理A生成动态任务代理，通过查询节点拓扑结构图，发现节点C距离该事件距离较近，且通过查询域节点管理日志，节点C的各项运行指标正常，剩余能量足够完成该任务，所以对域内节点进行任务分配的结果是唤醒节点C对事件进行参数采集，其他节点在C有数据传出的时候唤醒进行数据的中继，其他时间仍休眠。对各节点进行任务配置后，域委托代理对域内节点工作状态进行测试，询问是否能够完成服务器任务要求，若答案是肯定的，最终完成任务，委托代理将此次任务信息存入域节点管理日志，若答案是否定的，则重新对各节点进行任务配置。

图2为根据本发明的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制的一优选实施例的流程图。

参照图2，开始于步骤201：服务器管理端启动后，派遣域委托代理到指定区域。这里的域是指无线传感器网络自治域，每个域都有自己的唯一编号，负责此区域的域委托代理就用此编号来标识自己以区别其他的域委托代理。一个自治域内可包含许多节点，这些节点共同使用一个自治系统号作为它们的身份标识符。域委托代理负责向有相同标识符(即本区域)的节点提供调度和监测服务。每个域的内部维持一张唯一的拓扑结构图，且各域的域委托代理根据自己域内的拓扑结构图各自管理和调度节点。

在步骤202中，域委托代理启动后向域内节点注册，节点回复时附带自身基本信息，内含自己的地址信息、能量信息及邻居节点个数。

在步骤203中，域委托代理创建域节点管理日志，记录节点基本信息，向服务器发送域内节点列表。域节点管理日志可包括：节点编号、节点地址、节点配置信息、节点服务信息、节点状态、节点任务历史。

然后，在步骤204中，域委托代理启动静态代理，监测节点及服务器信息。

有事件发生时，域委托代理启动相应的动态代理对事件进行处理。动态代理和静态代理这两种代理并存于委托代理中。动态代理根据域内节点的状态需求或服务器的命令生成并动态地执行或调遣任务或数据，包括：

SNMP代理，对服务器发送的SNMP命令进行解码及翻译，重新封装后发送给节点；对本域内节点发送的命令回复进行解析，编码并封装为SNMP命令格式发送给服务器；

任务代理：对服务器分配给本域的任务进行分析，对本域内节点作出调度方案，交予执行代理执行；

故障代理：根据静态代理监控的结果，发现节点是否异常，交予执行代理执行，例如，若静态代理发现节点剩余能量少于一定值，则报告给故障代理；

执行代理：根据任务代理或故障代理而对节点进行调度。

需要注意的是，每次操作时，不是所有的动态代理都要生成。按照网络的要求，仅生成满足需要的最少代理。

具体而言，根据静态代理的监测结果，利用相应的动态代理进行处理例如可包括：

步骤205：在委托代理运行的过程中，监测服务器是否发送SNMP命令，如果没有，继续运行，如果有，执行步骤206；

步骤206：启动SNMP代理，对服务器的SNMP命令进行解码，解析出命令类型及OID(对象标识符)、节点地址，从MIB(管理信息库)中查询到对应OID的含义；

步骤207：判断解码及查询是否成功，如果成功，执行步骤209，否则执行步骤208；

步骤208：向服务器发送“解码错误(Decoding error)”消息，表示命令解析错误；

步骤209：将服务器要求信息封装为域内管理命令格式，发送给指定节点，开始计时；

其中，域内管理命令格式如图3所示，包含请求类型、请求类别、请求名和请求值，关于各个字段的含义解释见表1：

表1域内管理命令格式字段说明

步骤210：在计时时间内等待节点回复，若节点正确回复，执行步骤211，若在指定时间内节点未回复，执行步骤212；

步骤211：解析节点回复信息，封装成SNMP命令格式发给服务器；

图4示出了SNMP命令的PDU格式，关于各个字段的含义解释见表2：

表2SNMP命令PDU字段说明

字段名	功能
		PDU类型	根据请求类型不同，分别为0、2、3
请求标识	赋予每个请求报文唯一的整数，用于区分不同的请求
		错误状态	代理站处理管理站的请求时出现错误为1，否则为0
错误索引	当错误状态非0时指向出错的变量
		变量绑定列表	包含对象名和对应的值，在检索请求报文中变量的值为0

步骤212：向服务器发送“节点没有响应(No response)”消息，表示节点没有回复。

另外，步骤213：在委托代理运行的过程中，监测是否有服务器任务消息到达，若有，刚执行步聚214，否则继续执行步骤204；

步骤214：启动任务动态代理，对服务器分配给本域的任务进行分析，根据分析的结果设定完成任务所需的域工作模式；

步骤215：确定域工作模式后，根据域管理日志中的节点配置表以及域内拓扑结构图具体设定各节点的工作模式；

步骤216：以域内管理协议命令格式向节点发送配置命令向节点发送设置命令；

步骤217：发送一个激励信息，测试域内状态是否符合服务器任务要求，若符合，则返回步骤204，否则重复执行步骤214-217，直至符合服务器任务要求并完成任务为止。

此外，步骤218：在委托代理运行的过程中，监测节点状态是否异常，如果没有异常，返回步骤204，若节点状态发生异常，则执行步骤219；

步骤219：启动故障代理，结合域节点管理日志以及节点的异常状态进行分析和判断，找出故障原因及位置；

步骤220：判断对于故障的判断和定位是否成功，若成功，则执行步骤221，否则执行步骤222；

步骤221：将处理要求封装为域内管理命令格式，发送给故障所在节点；

步骤222：向服务器发送节点异常消息及异常值。

需指出的是，上述步骤205、213以及218之间并无先后次序之分，而是并行的。

根据本发明，利用传感器网络域委托代理，实现了对不受标准SNMP代理进程直接控制的节点对象的管理，以及对管理能力的强有力扩展，并可以实现服务器与节点之间管理协议的互译、根据服务器对区域任务的要求对域内节点进行调度、对域内节点的运行状态进行监控，并起到代替服务器对域内事件的发生进行及时的判断、定位和处理的作用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照优选实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制，其特征在于，包括以下步骤：

I)服务器管理端启动后，派遣域委托代理到指定域；

II)域委托代理向域内节点注册，节点回复时附带自身基本信息；

III)域委托代理创建域节点管理日志，记录节点基本信息，并向服务器发送域内节点列表；以及

IV)域委托代理启动静态代理，监测节点及服务器信息，有事件发生时启动相应的动态代理对事件进行处理。

2.根据权利要求1所述的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制，其特征在于，每个域都有自己的唯一编号，负责此区域的域委托代理使用此编号来标识自己以区别其它的域委托代理，一个域内包含许多节点，这些节点共同使用一个自治系统号作为它们的身份标识符，域委托代理负责向有本区域的标识符的节点提供调度和监测服务，每个域内部维持唯一的拓扑结构图，且各域的域委托代理根据自己域内维持的拓扑结构图各自管理和调度节点。

3.根据权利要求1所述的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制，其特征在于，所述自身基本信息包括地址信息、能量信息及邻居节点个数。

4.根据权利要求1所述的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制，其特征在于，所述域节点管理日志包括：节点编号、节点地址、节点配置信息、节点服务信息、节点状态、节点任务历史。

5.根据权利要求1所述的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制，其特征在于，所述动态代理根据域内节点的状态需求或服务器的命令生成并动态地执行或调遣任务或数据，包括SNMP代理、任务代理、故障代理、执行代理。

6.根据权利要求5所述的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制，其特征在于，每次操作时，不是所有的动态代理都要生成，而按照网络的要求，仅生成满足需要的最少动态代理。

7.根据权利要求5所述的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制，其特征在于，当所述静态代理监测到服务器发送SNMP命令时，启动SNMP代理；该SNMP代理对服务器的SNMP命令进行解码，解析命令类型、对象标识符、节点地址，从管理信息库中查询相应对象标识符的含义，并判断解码及查询是否成功，

如果不成功，则向服务器发送“解码错误”消息，

如果成功，则将服务器要求信息封装为域内管理命令格式，发送给指定节点，并开始计时，

若在设定的时间内节点正确回复，则解析节点回复信息，并封装成SNMP命令回复格式发送给服务器，

否则，向服务器发送“节点没有响应”消息，表示节点没有回复，并注销SNMP代理。

8.根据权利要求5所述的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制，其特征在于，当所述静态代理监测到有服务器任务消息到达时，启动任务代理，该任务代理进行以下处理：

对服务器分配给本域的任务进行分析，根据分析的结果设定完成任务所需的域工作模式；

确定域工作模式后，根据域管理日志中的节点配置信息以及域内拓扑结构图具体设定各节点的工作模式；

以域内管理协议命令格式向节点发送配置命令，配置完成后，发送一个激励信息，以测试域内状态是否符合服务器任务要求；

若不符合则重新启动任务代理并执行上述处理，直至符合为止。

9.根据权利要求5所述的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制，其特征在于，当所述静态代理监测到节点状态异常时，启动故障代理；该故障代理结合域节点管理日志，对节点的异常状态进行分析和判断，找出故障的原因及位置，并判断对于故障的原因判断和位置定位处理是否成功，

若成功，则将处理要求封装为域内管理命令格式，发送给故障所在节点，否则向服务器发送“节点异常”消息及异常值的告警信息。

10.根据权利要求9所述的基于SNMP的无线传感器网络域委托代理管理机制，其特征在于，所述节点状态异常包括：数据吞吐量的极端变化、节点丢包率增大、孤立节点、最小链路质量变小、节点剩余电量过低。

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