基于Web服务的传感器网络和Internet集成_英文翻译

基于Web服务的传感器网络和Internet集成_英文翻译 在微机电系统和通信技术的进步使人们有可能生产出一种新的计算设备:无线，电池供电，智能传感器节点新的传感器节点是活动的，全面的计算设备是感应能力，信号与信息处理，以及作为这一类的设备连接典型的例子是由伯A 克利加州大学，它集成了处理器，内存块，一个电池包，一台收音机和一间套房的莫茨传感器在大约厘米厘米厘米大小2× 4× 1[1] 虽然每个节点都有能力有限，但可以通过一个传感器网络，通常由数百至节 点到的传感器网络，便于部署数千取得协调，在各个领域的从业者已经开始考虑他们的应用范围，例如，栖息地监测，地震监测，病人和身体监测和传感器网络，目前以机会和监测仪器以前所未有的规模和决议的物理世界。 然而，一个核心挑战是在这一领域所提出的架构与应用系统连接使用来自这些传感器网络产生的数据的许多不同的传感器网络。大量的研究工作已经进行了收集和汇总数据的传感器节点的传感器网络下沉。但是，提供从传感器网络产生的数据到外部系统问题通常是左开关直接解决了现有方法捕捉和查询从不同的传感器网络的数据模式和数据访问机制数量的需求。 该传感器网络的应用发展的第二个挑战是，应用程序的结构紧密，在时间， 数据架构和通信，传感器网络耦合。这种紧密的夫妇为使传感器网络软件开发的吸引力。 第三个挑战是，直至目前为止，没有传感器和传感器网络网络中任务提出不 同的接口和他们的应用程序架构的普遍应用程序接口。 所有这些挑战减缓传感器网络的实际部署，并阻碍了在单一硬件平台的应用 潜力覆盖多个合作是现有的应用程序覆盖的属性使传感器网络部署的吸引力之一。 本文开发了互联网功能处理架构，命名，发现，架构，数据过滤和管理许多不同地区的传感器网络传感器网络聚合以及重点是封装成服务进行交互的外部Web 系统，在一些辅助服务，帮助和服务如，中，肥皂，应用程WebWSDLUDDI 序可以查找，绑定并通过的传感器网络自动交换信息，建议标准。HTTP 总之，该论文的主要贡献是: 提出了一种面向服务的架构可将传感器网络传感器网络封装作为服务可以断开• 传感器网络及其应用，使应用开发变得简单的外部接口。 提出一个核心服务来封装传感器网络和一些辅助服务，帮助应用程序的建设。• 纲要的核心是在的服务和辅助性服务为基础一个典型的应用•Visual Studio.Net 场景进行了探讨，以证明其使用的体系结构的实现。 背景:传感器网络和栈1 在这一节，我们简要介绍一些无线传感器网络和通信的互相和与外部系统的协议栈的背景。 传感器网络1.1 一个无线传感器网络通常组成，向数十万，甚至更多的传感器节点传感器节点可能包含一个传感器板，处理器，内存块，一个电池片和一个射频天线的无线电信号从天线通过同一个区域传感器节点可以相互沟通其他传输通信，传感器节点形成一个典型的传感器节点的网络一种，从位于美国加州伯克利大学，在图是A 莫茨。 电源管理是一个传感器节点的传感器节点关于关键的挑战是假设工作数月甚至数年，仅由电池提供的电源维持。 该传感器网络具有以下特点: 实时和在网络数据处理•; 自组织网络•; 不可靠的通讯和联系•; 高度面向应用。 • 由于易于部署，无线传感器网络获得世界各地的广泛应用和研究是一个无所不在的运算的关键部分。 的1.2 TinyOS 的，由加州伯克利大学开发的，是一个操作系统上的各种传感器TinyOS[2] 运行的软件组件包括一套用于管理和访问的微尘硬件的nodes.TinyOSTinyOS 主要功能包括:resource.The 一个专门的软件组件套件，旨在简化对在一个高能效和争用免费的方式传感器• 节点的硬件访问的最低水平; 使用一种编程模型的语言，以促进可扩展性和软件组成，保持一定的并•nesC 发性和能源效率高的程度; 一个基于构件的编程模型和抽象的软件数量在提供。•TinyOS 可以轻松地移植到其他硬件平台。• 协议栈中的传感器网络1.3 因为，协议栈由传感器网络中使用的，必须结合力量的认识，结合网络协议的数据，通过不可靠的无线通信广播媒介，促进合作努力的传感器节点，整体传感器网络协议栈由物理层，数据链路层，网络层，传输层和应用层，管理平面与电源相结合，移动性管理任务管理平面。planeand[3] 物理层解决了一个简单但稳健的数据和信息的调制，传输和接收techniques.The需要的数据链路层必须意识到并能尽量减少与碰撞。网络neighbors'broadcast层考虑到了提供的数据路由服务传输层传输有助于维持数据流如果传layer.The感器网络应用应用层通常与基站的传感器网络(汇)的相互作用和require.The 传感器网络的应用程序处理。 除了协议栈，电力，移动性和任务管理平面显示器的电源，移动，在传感器的飞机和任务分配帮助协调传感节点任务，降低整体功耗。 整个协议栈的无线传感器网络是在图所示。2 应用层的传感器网络1.4 目前，虽然许多无线传感器网络应用领域的定义，并提出，对传感器网络的应用层协议仍然是一个很大的未开发网络有很多不同的应用领域和存取方法，而是一个明确的应用层，使硬件和软件下层的传感器网络的应用程序透明，具有很大的优势。 应用了无线传感器网络层的核心要求应当包括传感器管理，任务分配，数据广告，以及传感器查询和数据传播。许多应用需要传感器网络通过互联网访问，可以集成到其它现有的应用系统容易。以服务为导向的架构从分布式计算和网络技术的研究证明，它可以产生一个用于传感器网络的应用层突出的候选人。 对传感器网络的核心功能可以被封装为服务，应用程序以及其他现有系统Web 可以发现，绑定，调用和交互通过与这些服务的传感器网络。HTTP 面向服务的接口的传感器网络和应用2 在本节中，为及其应用面向服务的架构是讨论这个架构，有部分核心服务集和 一些辅助服务尤其由于自然和传统的传感器网络应用场景，将发布通知机制在/分布式计算基于的基于使用的模式探索在这一节。WS - Notification 面向服务架构2.1 面向服务架构()基于的服务，是一个为互联网这种架构中，软件SOAWeb 开发商和供应商其软件作为服务，登记和宣传标准的服务这些服务承诺，称 . 霸软件开发技术服务请求者可以查找注册表，找到所需要的服务，约束和交换服务提供商之间的服务～整体互动的信息，服务注册表和服务请求者可以描绘在图 。3 [4] 核心服务来封装传感器网络2.2 在部署传感器网络最明显和最直接的需要是能够提供一些定义良好的通信服务，提供从传感器网络产生的外部此外，数据，也需要一些其他服务的systems.In 存在，例如如位置服务和架构管理服务通过这些服务相结合，应用程序可以获取数据，他们从传感器网络需要。 除下文所述的服务，也应该有某些服务，如节点命名服务，时间同步服务和， 这里省略这些服务的定义。 ()查询服务1 查询服务允许应用程序获得的数据和事实的传感器地位，查询是一networks.In种由应用程序，需要从环境信息的传感器网络高效查询组产生发起sensors.For行动的顺序，应用程序可以指定相关的传感器节点的一些参数。 一个查询服务由一个查询类，它指定查询的定义和限制范围内的响应范围。查询的类应该包括核心的基本操作: ()定位服务2 位置服务收集并提供有关在传感器网络查询节点的空间位置信息，network.The通常使用的节点的一个关键参数的位置，例如，应用程序可以使用位置，定义了节点的范围在位置被定义为一组值标识元组的点在参考体系中的地位。query.A 该传感器节点由区区域组织可以有一个块的形式，一个球体，圆柱 location.A 体或更复杂的，一个区域可能包含，相交或由其他节点shape.Besideszones.A包含的可能属于一个或多个可能(但不必须)形成一些层次结构。zones.Zones 位置的传感器网络服务的基本操作包括: 安装:安装位置服务实例。• 更新:更新了一些新的参数位置服务实例•; 本地:获得本或指定的传感器节点的位置•; 这部分区域目前或指定的传感器节点。• :返回在指定的区域中的节点列表。 ()管理服务模式3 该传感器节点可能有不同的数据模式，例如，他们可能会用不同的意识决议和有效地服务环境不同的属性是需要管理的传感器节点的不同的模式，以便有效地使用它们。 架构管理服务维护一个版本库包含的网络架构和节点以及这些概念的网络支持的名单。 架构管理服务应该管理以下概念: 属性:不同的传感器节点可能有不同的模式来衡量周围属性的传感器网络可•. 以更新一些新的节点时，感觉新的属性被添加到网络或当某些节点无法工作。 组织:表明谁拥有或可以在某些群体的节点到区分经营组织的节点的节点时有•. 必要执行在同一地区相同的功能，但由不同的任务部署和使用的或属于不同的所 有者。该组织也可形成一个或多个服务可能包括原始的功能: 设置:设置模式管理服务实例•; 更新:更新架构管理服务，当新的节点加入或某些节点无法正常工作•; 的:节点•getAttributesgettheschemaofthepresentnodeoraspecified; :摆脱目前节点或一个指定的节点的业主•GetOrganization; :得到一个具有共同属性节点的清单•GetNodesByAttribute; :获取与指定的所有者的节点列表。•GetNodesByOrganization 的一些辅助服务的体系结构2.3 除了这些核心服务，也可能有一些其他服务，以帮助与应用，包括数据过滤这些核心服务的整合，汇总，缓冲，储存等服务 过滤服务，用于过滤在英特网在提供数据的传感器网络产生的数据，应用程序可能只与一小部分利益的数据，例如，只有温度，传感器网络，或者说，数据，满足一些特定条件，如温度超过?。的过滤服务，可用于这一目的。30 有些应用程序可能会要求从不同的传感器网络或数据源的数据，聚合服务可以用来整合来自不同来源的产生，以提供所需例子中的数据，聚合服务可能会从传感器网络相结合所产生的数据与在一些聚合服务数据数据源中存储的数据可能. 是传感器网络，一些数据库系统或其他服务存在的线性系统。 数据可以被缓冲暂时储存在数据库系统，同时提供从传感器网络的应用程序，因此缓冲和存储服务也应在建筑学院院长。 为应用程序通报机制2.4 由于感测性质，应用程序可能通常希望获得从传感器网络通知某些事件发生时(如发生异常事件)，而不是连接，倾听和处理来自传感器网络的数据直接和持续。有一个通报机制的需要提货的数据与服务的工作，在WebWS - Notification 的框架可以用在这里。 在这个的框架，客户端应用程序(数据消费者)注册一些利益WS - Notification 集团，他们指定的数据从服务的需要(例如，当它的平均温度超过?)。Web30来自传感器网络产生的数据通过使用这些有些利益都得到满足检查，数据传递到应用程序作进一步处理。 通过的框架之间的数据生产者和消费者的数据紧夫妇提供的WS - Notification 应用程序可以独立演进，他们遵循的通知接口，整个系统的可重用性可以放心。 的实施和应用程序3 在本节中，有关服务的传感器网络接口导向架构的实施进行了讨论一个典型的应用场景，医院病人，是来说明这个架构使用。 实施3.1 这些服务的实现是基于。年净和弩与传感Visual Studio 2005MicrosoftMicaZ器网络传感器节点传感器网络能够感知温度，湿度，光线和的环境这个传感器..网络是由计算机通过串口连接。 弩的软件提供的用来转换成基础，以使不同的网络服务和实例的传感器网络并发共享插座之间的传感器网络和计算机的串行通信。 核心服务和第条列举了一些辅助服务作用，通知的基础上是用2WSRF.Net [5]来实现服务与描述这些服务注册到服务注册中心集成在微软视WSDL.AllUDDI 窗和服务注册中心运行在是一个开源的2003JUDDIplatform.JUDDILinux 注册中心的实现。UDDI 客户端应用程序的情况下自动查找在注册表中找到适当的服务根据服务UDDI 描述，约束和交换信息的服务通过应用程序开发人员必须事先了解这些SOAP 服务。 环境监测中的应用方案3.2 目前，环境监测中的应用是利用无线传感器网络基础上开发面向服务的体系结构。 应用程序可以访问网络可以通过网络服务结合在一起的传感services.Different器网络产生的数据，以满足应用程序的需要。 在应用架构如图。4 相关作品4 是广泛研究了应用的集成和退出企业，并会影响到未来数年的软件开发。SOA[6] 相当多的研究和产业进行科学实验郑成功，如，微软，和甲骨文的工IBMBEA作。 为了整合与互联网无线传感器网络，但也出现了一些研究例子，格雷works.For戈里哈克曼，等，中间件支持与网络整合、钨传感器网络等。建议，为建设ip 一个传感器和执行器网络中间件框架，马克盖纳，马特威尔士，等提出与电网相结合无线传感器网络。[7] 但是，所有这些研究工作关于集成传感器网络与网络利用传感器网络的数据，仅作为与工作有关的一些电脑生产者去为了进一步抽象为服务，传感器网络，特别是它们封装为服务，并通过网络服务研究的社会提出的标准，它们可以位Web 于，绑定和调用其他应用程序通过自动通过互联网来降低传感器网络应HTTP 用程序开发人员的负担。 另一个传感器的网络，以缓解高层次的应用开发类是抽象的传感器网络的数据为中心的方法，如，美洲狮等，而看作是分布式数据库的外部访问的一个传感[8] 器网络，通过声明来源，我们的目标和范围有很大不同的是这些目的来定义的所有应用程序类型的通用服务接口可用来访问没有对这些服务映射到令人担忧的传感器网络实现传感器网络。然而，和可以看作是我们的服务原始的查询服务，T 可以声明性查询映射到行动的组成部分和实现技术，查询服务，可以对这些数据的基础实施，中心的方法。 5 在此，提出了一种用于无线传感器网络接口的服务导向架构和通过互联网的应用是认为，通过定义在传感器网络的应用层的面向服务的接口，它discussed.We 不仅是可能的发展和部署传感器网络应用的同时，正在对实际传感器网络，但仍满足应用需求的应用程序无关，而且这种结构将使我们周围的物质世界的信息转移到基于互联网的大量信息和计算应用。 在介绍了概念，也可用于其他类型的应用，例如使用，架构管理服务及其延伸也可用于多媒体网络应用的开发。 但是，这种结构也造成了很多问题进一步讨论，例如，如何限制使用的服务，以保持从传感器网络产生的数据隐私, 如何控制和审计服务的使用,是在此架构下的安全机制需要, 尽管如此，还是有很多其他服务，提出和完成对无线传感器的全力支持网络，如果某些驱动器在传感器网络推出这类服务的指挥应当实行控制应包括在命令 的服务,这些问题都需要进一步研究。