无线传感器网络Nano操作系统摘要近些年来，廉价和微型的传感器.doc

无线传感器网络Nano操作系统 摘要：近些年来，廉价和微型的传感器节点，以及低能耗的无线通讯的使用，对无线传感器网络的在现实中的应用起到了很大的推动作用。而且，现实对中间设备和用于无线传感器网络应用开发的软件是很需要的。在本篇文中，我们介绍了传感器网络操作系统——Nano-Qplus 平台，它可以在传感器网络的应用设计中实现灵活、动态和易于管理性。而且，为了对其性能进行评价，我们将Nano-Qplus和其它的传感器网络操作系统在涉及到存储器读/写时间和任务创造潜伏期方面进行了对比。结果分析显示Nano-Qplu 提供了其它操作系统所不具备的优点，因此我们可以得出结论，Nano-Qplu 适合于真正传感器网络的应用开发中。 关键字：传感器网络，操作系统，Nano-Qplus，方便的编程机制 导言 近来，廉价和微型的传感器和低能耗的无线通讯，使得在无线传感器网络中，对传感器节点的大规模的开发称为可能。WSN可以让我们应对、监视和控制现实多方面的的问题。例如，可以应用在：监视独立生活的老年人的身体健康，在大规模的偏僻栖息地跟踪濒临灭绝的五种等等。 为了方便实际应用，把传感器节点做小是很关键的，而且，通过软件算法支持低功耗机制，延长传感器节点的寿命在WSN中变得很重要。假设传感器网络再发人员在进行传感器网络应用开发的时候，没有一个中间设备和操作系统，那么它的开发过程将是多么的困难。因此，为了支持开发的灵活性和方便设计低功耗软件算法，我们开发了nano操作系统，Nano-Qplus在WSN中为传感器网络的开发者们提供了便利。 Nano-Qplus是一种新的多线程，轻量，以及低功耗传感器网络操作系统集成了通用的单板硬件平台，无线传感器网络其能够灵活和快速的应用。关键的设计目标Nano-Qplus是易用性，即一个小型的学习曲线，鼓励新手程序员快速进入新型传感器网络应用中，以便专家研究人员可以继续调整和延长硬件/软件系统申请的需要，进行先进的研究。 在本文中，我们介绍了一个应用于无线传感器网络动态的作业系统，Nano-Qplus 。下文安排如下：第2部分介绍了有关工程的传感器网络操作系统。第3部分阐述的Nano-Qplus平台的细节架构???性能的评价在第4部分给出。最后，第6部分推导出本文的结论和给出了一些建议，为在将来的工作中进一步改进我们的协议。 2 相关工作 在这一部分，我们现在简单的概括一下在WSN中对于传感器网络操作系统已经做过的相关工作。相当多其他研究组织对现有传感器网络操作系统进行了介绍，并且在表1中对每种操作系统进行了比较。 在[14]Levis 提出Berkeley的TinyOS设计和运行结构。TinyOS 是我们众所周知的操作系统，并且在Mote平台已经在广泛的应用于多种开发场合。它的基本体系结构使得快速创新和运行成为可能，同时尽量减少代码尺寸所要求的严重制约因素内存中固有的传感器网络。 TinyOS 基本组成部分和事件驱动执行模块使得精密的电源管理成为可能，并且容许一些灵活的调度，这些调度在无线通讯和物理接口的应用上是必要的。然而，TinyOS 不能够很好的支持多模式任务，并且，它不根据任务进行实时任务调度，这些是和实时传感器网络体系不相适应的。 在[13]中，Han等人提出SOS操作系统，这一系统考虑到了动态负载模式和内核，内核用来提供执行信息，动态存储，装载和卸载模式和其它服务。SOS是应用在Mote类型的无线传感器网络的操作系统，它的通用内核用来提供执行信息，动态存储，装载和卸载模式和其它服务。SOS使用动态转载软件模式来使得系统支持动态添加，修改和网络服务的释放。 SOS的一个初始动机和目标是实现程序的动态重调。在无线传感器网络的主要领域，程序重调对于个别的节点随着网络的发展，实现软件的修改是必要的。这一功能提供了对软件的模式升级提供了可能，对于节点在发展增加了新的模块。在SOS中，模块们不被处理，它们被协调调度，并且彼此独立于。因此，SOS不能够师兄整体实时调度，并且不能够确保模块的实时调度。 在[11]中，Bhatti等人提出MANTIS操作系统，MANTIS为无线传感器网络提供嵌入式操作系统。MANTIS支持抢占多线程。同时，它具有敏锐的时间洞察力，可以在及小的时间间隔中插入复杂的任务，因此减轻了有限缓存区的消耗问题。换句话说，最终，插入的线程流对传感器节点系统用来阻止长时间任务阻塞的执行是很有用的。例如，TinyOS 没有考虑到这些问题，但是MANTIS通过线的概念解决了这些问题。 表1 传感器网络操作系统的比较 3 Nano-Qplus 结构 如图1所示，Nano-Qplus的结构类似于经典的模块化和分层化设计，并且包括动态加载模块，包括硬件Nano-OS，还有各自应用部分。硬件部分是有由MCU使用