网络工程师论文无线传感器网络测试平台设计研究

　　随着近些年来无线传感器网络技术研究的不断深入，出现了众多测试平台，下面是小编搜集整理的一篇网络工程师论文：探究无线传感器网络测试平台设计的论文范文，供大家阅读参考。

　　摘 要 无线传感器网络测试平台在无线传感器网络的深入研究与分析中起到了至关重要的作用。论文首先介绍了无线传感器网络测试平台的国内外发展现状，在充分分析比较的基础上提出新型测试平台设计原则，平台的基本构造包括PC终端测试系统和若干传感节点，根据不同的测试要求，采集全方位信息，然后把信息打包发送到PC终端测试系统，在测试系统中集中分析处理这些测试数据，测试结果直观可视化以实现对无线传感器网络的测试与分析。文章最后提出了测试平台中存在的不足，以及未来发展的趋势。

　　关键词 无线传感器网络;测试平台;链路质量

　　近年来，无线传感器网络在国内外学术界和工业界得到了越来越广泛的关注与重视，随着软硬技术的飞速发展，取得了非常丰富的研究成果，很多领域都开始向实际应用方向发展，因此无线传感器网络测试技术的跟进与发展显得更加重要，尤其是评估节点状态信息的量化与控制节点网络行为的监视等功能的实现与完善，对无线传感器网络的发展起到保驾护航的作用。无论在能量资源、通信能力、运算和存储方面，无线传感器网络都受到极度限制，因此测试平台面临更多的技术难题。在无线传感器网络的运行环境中，我们需要考虑两种状态，即网络状态和节点状态。网络状态包括链路质量、能量分布以及网络拓扑变化情况等，是一个全局性的归纳和描述。节点状态主要包括节点自身的缓冲区使用情况、剩余能量以及节点间链路质量等状态。无线传感器网络通常布署在偏远恶劣的环境，由于受天气、地势以及人为等因素影响，无线传感器网络的性能很不稳定，因此无线传感器网络的评估指标不容易被量化。目前存在的无线传感器评估标准还很不规范，怎样评估网络的状态是我迫切需要解决的问题。

　　1 国内外研究现状

　　随着近些年来无线传感器网络技术研究的不断深入，出现了众多测试平台，其中典型的实现测试平台包括MoteLab[2]和Kansei[3]等。MoteLab提供了多种访问途经，为用户完成测试任务提供了方便，但对于测试评估的方法少，网络规模较小，扩展性不强，对能量的测试目前只能通过在一个节点上连接万用表实现。俄亥俄州立大学开发的 Kansei 系统，具有更多可行性，它具有实际节点与理论模拟相结合的混合模拟方法，提高了测试平台的实用性和数据的可靠性，便携网络的设计方法为测试平台扩大了规模，使网络更加丰富灵活，但是这些研究还仅处于初级阶段，混合模拟方式的效果还有待于进一步的验证。基于这些研究成果，我们更需要设计出这样一个平台，它具有Motelab与Kansei的优点，能够实现对无线传感器网络更加全面与稳定的测试。

　　2 无线传感器网络测试平台设计原则

　　无线传感器网络测试平台设计方案主要有主动式和被动式两种，上文提到的MoteLab平台就属于主动式测量，在主动式测量中测试任务由传感器节点完成，在正常通信的前提下，测试任务也要占用无线通信的信道带宽和节点的CPU、内存等资源，这在一定程度上对无线传感器网络的通信质量造成了影响，也会影响到测试结果。被动式测试平台包括侦测节点硬件平台和PC机组成，PC机作为监测试主机包含数据分析软件。侦测节点在保证正常工作不受到干扰的前提下，�用数据采集器与射频模块进行数据通信的方式，将数据送至PC机。这种方式可以有效地监测无线传感器网络状态，而不占用无线通信信道带宽和节点资源，缺点是每个传感器节点需配置测试模块，在大规模网络中实现较困难。无线传感器网络测试平台试图克服这些不足，下面将从网络控制性能和网络实现功能两方面进行分析，总结出一个典型的无线传感器网络所具备的设计原则。

　　1)网络控制方面。

　　①同步操作性：在执行试验的过程中，平台要对所有参加测试的传感器节点上传试验的执行软件执行并安装到节点中，通过平台控制中心同步启动软件，统一设置时间，采集和存储目标的动作和反应记录，按规定终止试验并向用户发送通知和输出采集到的数据。

　　②可移植性：无线传感器网络的应用领域广泛，相对于具体的物理环境，其硬件系统必定不同，相应的无线传输过程中物理层和数据链路层的工作机制也不尽相同，完善的无线传感器网络测试平台应具备较强的硬件平台移植开发的能力。

　　2)实现的功能方面。

　　①监控网络的链路质量：无线通信易受自然环境以及人为等外界因素的干扰，表现为其不稳定性，为保证节点之间的正常通信，目前许多通信协议都会对无线传感器网络的链路质量进行测试，并提出了高效性、公平性、平衡性以及延时等性能要求。

　　②监控节点的能量状态：传感器节的能量状态始终处于动态的变化中，而且传感器节点的能量非常有限，并通常处在人不易触及的险要地带，确保节点的供电正常就成了一个难题。而且对节点能量状态进行测试的过程本身也消耗能量。

　　③显示网络的拓扑结构：由于传感器节点的能量十分有限，再加上易受到外界干扰破坏，节点很容易失效，网张的拓扑结构随时都可能发生改变，如果测试平台使得网络的拓扑结构直观可视化，便于对于整个网络的监控与及时做出调整。

　　3 结束语

　　无线传感器网络在国内外的应用虽然还处在初级阶段，随着硬软件技术的飞速发展，不断攻克了技术难关，已经取得了不少优秀的成果，由于无线传感器网络应用的多样性，对于平台进一步的改进工作可对硬件平台进行功能扩展，将协议的分析集中到软件系统中进行，这样可以增加数据通信量。另外，测试平台界面的设计也可以进行改进，使其更加美观通用。

　　参考文献

　　[1]杨宇，徐勇军，李晓维.SNAMP：支持无线传感器网络 发和调试的测试床[J].计算机科学，2011， 35(llA)：363-367.

　　[2]Werner-Allen G， Swieskowski P， Welsh M. MoteLab： A wireless sensor network testbed. In： Proc. of the 4th Int’l Symp. on Information Processing in Sensor Networks. Los Angeles： ACM/IEEE， 2005.

　　[3]Dutta P， Hui J， Jeong J， Kim S， Sharp C， TanejaJ， Tolle G， Whitehouse K，Culler D. Trio：Enabling sustainable and scalable outdoor wireless sensor network deployments.In： Proc. of the 5th Int’l Conf. on Information Processing in Sensor Networks.Nashville： IEEE，2006.

　　[4]卢良进，徐向华，童超.无线传感器网络协议分析技术研究与实现[J].传感技术学报，2009，22(12)：1828-1833.