基于移动Agent的无线传感器网络数据管理框架

结合无线传感器网络数据的分布式特点以及数据管理任务的分派方式,基于移动agent的网络数据管理框架主要包括移动agent实体与移动agent服务环境两部分。如图2所示。

移动agent服务环境是系统的核心部分,提供一个位置透明、便于控制、安全可靠的数据管理执行环境,主要负责移动agent的创建、运行、挂起、终止、传送和接收等工作。该服务环境依据预置的初始任务执行方案,确定agent的迁移与协作的策略以及传输通信机制。

移动agent实体包括服务agent和信使agent两类,是网络数据管理任务的分派与执行者。服务agent驻留于移动agent服务环境,为信使agent提供资源和基础环境的访问支持与任务决策。服务agent按照macp（移动代理控制协议）,发送移动agent程序,并根据网络数据状态信息控制其行为。信使agent在网络数据源之间移动,利用对资源的控制来满足远程数据源访问的目的。

与目前网内处理的数据管理体系结构相比较,基于移动agent的数据管理框架是通过移动代理技术,将代理支撑环境驻留在节点设备上,基于移动agent服务环境的数据管理中心,根据实际网络状态选择适当功能的agent程序发送到目标节点,在agent运行环境中生成程序实例（instance）,完成预期功能。该管理框架本质上是利用agent灵活的数据收集与计算能力,将处理功能移向数据源本地,使得数据管理所需的计算最大限度地分布于整个网络,各传感节点的感知数据通过agent自主管理,并能及时获得性能态势,另外,agent之间的协商与知识学习机制,利用动态实现数据处理任务的决策,满足传感器网络性能优化。

4 移动agent的内部结构

用于网络数据管理的移动agent是指根据数据管理需求动态发布到数据源节点,并在目标节点执行的一段程序,目的是优化管理,agent的行为（启动、挂起、终止、删除）完全受控于发送它的进程,如图3所示,移动agent的结构包括通信层、推理机、管理层和agent知识库4部分,一个移动agent的内部行为表现为通信层接收外部环境的信息（来自其他agent的消息与请求）,由推理机（包含数据处理相关的先验规则集）根据这些消息、请求以及agent的状态,与知识库交互学习。

服务agent的关系任务决策层根据推理机得出的结果做出合理的任务判决,通过通信层将任务分派给信使agent,信使agent获得分派任务后,执行迁移动作,到达目标节点后,信使agent对获知的传感器节点数据进行分析、推理后,执行相关的动作（采集、融合、查询等）,同时更新agent状态信息,并确定需完成的下一个管理任务集。信使agent完成任务后,将结果传送给服务agent。

5 移动agent之间的通信机制

移动agent通信层支持分布式决策中的协商过程,接收来自其他agent的执行请求、通知或结果信息。协商过程要求能及时了解传感器所完成的数据处理能力,移动agent之间的通信消息来自agent内部的决策过程,包含数据管理相关的标识、类型、内容及发送和接收者。系统数据管理决策任务优先级由服务agent确定,执行任务的优先级则由信使agent确定。管理任务的性能指标经移动agent间的协商确定。

6 结束语

目前,无线传感器网络存在感知数据量大、无线通信带宽低、每个网络节点分配到的能量有限、所在环境不可靠等问题。移动agent应用于无线传感器网络数据管理将有助于在带宽、能量受限的不稳定动态环境中处理大量数据,减少开发和应用成本,在一定程度上降低无线传感器网络数据管理的复杂性,在以后的研究中,将在数据管理体系结构的形式化表示技术以及能耗分析上做进一步深入的研究。

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