0 引言
      低功耗無線電通信技術,、嵌入式計算技術,、衛(wèi)星傳感器技術及集成電路技術的飛速發(fā)展和日益成熟,使得大量低成本的衛(wèi)星傳感器通過無線鏈路自組織成無線傳感器網絡成為現(xiàn)實。無線傳感器網絡具有自組織性,、自適應性與容錯性高等特點,在軍事,、工農業(yè)、生物醫(yī)療,、環(huán)境監(jiān)測等許多重要領域具有十分廣泛的應用前景[1],。
     無線傳感器網絡大量傳感器節(jié)點（sensor node）和少數(shù)匯聚節(jié)點（sink node）組成。位于監(jiān)測區(qū)域的傳感器節(jié)點負責采集相關數(shù)據(jù)信息,最終將數(shù)據(jù)傳送至匯聚節(jié)點,無線傳感器網絡是以數(shù)據(jù)為中心的,其目標是采集具有某種特征屬性的數(shù)據(jù),而不關心數(shù)據(jù)具體來源于哪個傳感器節(jié)點,?；谏鲜鏊枷?數(shù)據(jù)庫研究者把無線傳感器網絡抽象為數(shù)據(jù)系統(tǒng),使無線傳感器網絡的物理實現(xiàn)與應用相分離[2]。由于無線傳感器網絡數(shù)據(jù)特點是數(shù)據(jù)量大,、時效性強,、網絡節(jié)點在能量、計算,、存儲及通信能力方面存在局限性[3],所以良好的數(shù)據(jù)管理技術能夠提高傳感器節(jié)點協(xié)作感知,、采集、處理,、發(fā)布數(shù)據(jù)信息的效率,進而更好地確定無線傳感器網絡的可用性和有效性,。
     移動agent是一種分布式計算技術,具有很多優(yōu)點。本文提出個一種基于移動agent技術改進現(xiàn)有的無線傳感器網絡數(shù)據(jù)管理模式的框架,利用移動agent不僅收集數(shù)據(jù)而且能夠處理數(shù)據(jù)的特點,減輕數(shù)據(jù)管理中心負載,克服了當前數(shù)據(jù)管理方案的局限性。
1 移動agent機制[4]
     移動agent是分布式計算技術和人工智能技術相結合的產物,本質上是一個程序實體,擁有一定的智能和判斷能力,它可以自己的控制下,按照一定的規(guī)程在網絡節(jié)點間遷移,尋找并處理合適的資源,代表用戶完成特定的任務,。agent在一個執(zhí)行環(huán)境中被創(chuàng)建后,能夠攜帶自身狀態(tài)和代碼在網絡中遷移到另一個環(huán)境中恢復執(zhí)行,。
移動agent的特性主要體現(xiàn)以下幾個方面：
a）自主性：agent一旦被初始化便可獨立執(zhí)行,無需后來的直接干預,agent控制自身的內部狀態(tài)和外部行為,也可以被授權做出某種決定,完成相關的任務,。
b）反應性：agent能感知和作用于其所處的環(huán)境,對環(huán)境的變化能做出及時的響應,這些環(huán)境可以是物理的世界,、使用圖形接口的用戶、其他agent集合或所有這些的組合,。
c）能動性：agent不僅能對所處環(huán)境做出響應,還能主動展現(xiàn)面向目標的行為,。
d）通信性：agent之間的交互隨任務驅動的變化而進行調整,彼此協(xié)作完成復雜的任務。
e）移動性：agent可在一個網絡上隨時,、自主地實現(xiàn)節(jié)點間遷移,正在運行中的agent狀態(tài)可以被存儲且傳送到目標節(jié)點,且中止agent程序可以被恢復執(zhí)行,。
2 數(shù)據(jù)管理體系結構
      目前,無線傳感器網絡數(shù)據(jù)管理大多采用近似客戶/服務器的數(shù)據(jù)處理模式[5],可分為集中式數(shù)據(jù)管理結構和分布式數(shù)據(jù)管理結構兩種。
       集中式數(shù)據(jù)管理結構的特點是感知數(shù)據(jù)的處理和無線傳感器網絡的訪問是相對獨立的,各傳感器節(jié)點感知的數(shù)據(jù)經多跳后路由至匯聚中心或服務器處理,網絡的數(shù)據(jù)管理決策由處理中心負責,這種方法很簡單,但是由于所有傳感器的數(shù)據(jù)都要求傳送到中心處理節(jié)點,通信開銷很大,使用范圍較小,。
     分布式數(shù)據(jù)管理結構又稱網內處理結構,。考慮到無線傳感器網絡節(jié)點的大規(guī)模分布,大量冗余信息傳輸可能造成的能耗損失及較大的通信開銷,因此分布式數(shù)據(jù)關系結構特點是網絡中部分傳感器節(jié)點除負擔數(shù)據(jù)轉發(fā)任務外,還負責部分的數(shù)據(jù)管理任務,如執(zhí)行聚集操作等,。
3 基于移動agent的數(shù)據(jù)管理框架
     在支撐傳感器網絡實際數(shù)據(jù)服務環(huán)境中,上述體系結構在占用網絡帶寬,、負載平衡以及因節(jié)點失效而動態(tài)調整數(shù)據(jù)處理策略等方面尚存在不足[6]。
基于移動agent的數(shù)據(jù)管理思想是利用agent將網內數(shù)據(jù)駐留在獲取它的節(jié)點上,通過agent或計算引擎將特定信息需求的代碼及狀態(tài)在網絡中傳播與處理,并將最終的信息返回給數(shù)據(jù)管理中心（匯聚節(jié)點或中心服務器）,。
基于移動agent的無線傳感器網絡如圖1所示,。

　　結合無線傳感器網絡數(shù)據(jù)的分布式特點以及數(shù)據(jù)管理任務的分派方式,基于移動agent的網絡數(shù)據(jù)管理框架主要包括移動agent實體與移動agent服務環(huán)境兩部分。如圖2所示,。

　　移動agent服務環(huán)境是系統(tǒng)的核心部分,提供一個位置透明,、便于控制、安全可靠的數(shù)據(jù)管理執(zhí)行環(huán)境,主要負責移動agent的創(chuàng)建,、運行,、掛起、終止,、傳送和接收等工作,。該服務環(huán)境依據(jù)預置的初始任務執(zhí)行方案,確定agent的遷移與協(xié)作的策略以及傳輸通信機制。
       移動agent實體包括服務agent和信使agent兩類,是網絡數(shù)據(jù)管理任務的分派與執(zhí)行者,。服務agent駐留于移動agent服務環(huán)境,為信使agent提供資源和基礎環(huán)境的訪問支持與任務決策,。服務agent按照macp（移動代理控制協(xié)議）,發(fā)送移動agent程序,并根據(jù)網絡數(shù)據(jù)狀態(tài)信息控制其行為。信使agent在網絡數(shù)據(jù)源之間移動,利用對資源的控制來滿足遠程數(shù)據(jù)源訪問的目的,。
      與目前網內處理的數(shù)據(jù)管理體系結構相比較,基于移動agent的數(shù)據(jù)管理框架是通過移動代理技術,將代理支撐環(huán)境駐留在節(jié)點設備上,基于移動agent服務環(huán)境的數(shù)據(jù)管理中心,根據(jù)實際網絡狀態(tài)選擇適當功能的agent程序發(fā)送到目標節(jié)點,在agent運行環(huán)境中生成程序實例（instance）,完成預期功能,。該管理框架本質上是利用agent靈活的數(shù)據(jù)收集與計算能力,將處理功能移向數(shù)據(jù)源本地,使得數(shù)據(jù)管理所需的計算最大限度地分布于整個網絡,各傳感節(jié)點的感知數(shù)據(jù)通過agent自主管理,并能及時獲得性能態(tài)勢,另外,agent之間的協(xié)商與知識學習機制,利用動態(tài)實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理任務的決策,滿足傳感器網絡性能優(yōu)化。
4 移動agent的內部結構
     用于網絡數(shù)據(jù)管理的移動agent是指根據(jù)數(shù)據(jù)管理需求動態(tài)發(fā)布到數(shù)據(jù)源節(jié)點,并在目標節(jié)點執(zhí)行的一段程序,目的是優(yōu)化管理,agent的行為（啟動,、掛起,、終止、刪除）完全受控于發(fā)送它的進程,如圖3所示,移動agent的結構包括通信層、推理機,、管理層和agent知識庫4部分,一個移動agent的內部行為表現(xiàn)為通信層接收外部環(huán)境的信息（來自其他agent的消息與請求）,由推理機（包含數(shù)據(jù)處理相關的先驗規(guī)則集）根據(jù)這些消息,、請求以及agent的狀態(tài),與知識庫交互學習。

　　服務agent的關系任務決策層根據(jù)推理機得出的結果做出合理的任務判決,通過通信層將任務分派給信使agent,信使agent獲得分派任務后,執(zhí)行遷移動作,到達目標節(jié)點后,信使agent對獲知的傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)進行分析,、推理后,執(zhí)行相關的動作（采集,、融合、查詢等）,同時更新agent狀態(tài)信息,并確定需完成的下一個管理任務集,。信使agent完成任務后,將結果傳送給服務agent,。
5 移動agent之間的通信機制
       移動agent通信層支持分布式決策中的協(xié)商過程,接收來自其他agent的執(zhí)行請求、通知或結果信息,。協(xié)商過程要求能及時了解傳感器所完成的數(shù)據(jù)處理能力,移動agent之間的通信消息來自agent內部的決策過程,包含數(shù)據(jù)管理相關的標識,、類型、內容及發(fā)送和接收者,。系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理決策任務優(yōu)先級由服務agent確定,執(zhí)行任務的優(yōu)先級則由信使agent確定,。管理任務的性能指標經移動agent間的協(xié)商確定。
6 結束語
     目前,無線傳感器網絡存在感知數(shù)據(jù)量大,、無線通信帶寬低,、每個網絡節(jié)點分配到的能量有限、所在環(huán)境不可靠等問題,。移動agent應用于無線傳感器網絡數(shù)據(jù)管理將有助于在帶寬,、能量受限的不穩(wěn)定動態(tài)環(huán)境中處理大量數(shù)據(jù),減少開發(fā)和應用成本,在一定程度上降低無線傳感器網絡數(shù)據(jù)管理的復雜性,在以后的研究中,將在數(shù)據(jù)管理體系結構的形式化表示技術以及能耗分析上做進一步深入的研究。