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摘要：此文章是对当前无线传感网络 操作系统的最新情况的一个概述。最近几年，无线传感网络已经引起了极大的关注在研究领域：军事领域，工业控制领域，家庭自动化，环境监测等等。 无线传感网络是高度动态的网络，因为节点可能由于严酷的环境条件和电源消耗而挂掉。并且，无线传感网络是由小型设备配置这受限的资源组成的网络，比如受限的内存，计算能力。无线传感网络总是工作在一种不被注意的模式，在有些情况下，可能被替换掉，所以那是基本的原则去最优化每个节点的寿命。无线传感网络的这些优点增加了操作系统的设计难度。这个调查旨在提出当前的OS，并且指出这os优缺点，关注新兴无线传感应用的需求。对于WSNs的os已经有了测试，os的体系结构，编程模型，调度，内存管理，保护，和通信，协议，资源共享，对实时任务的支持，可扩展性，这些特性在实时和非实时WSN操作系统都做了调查。
关键字：无线传感网络（WSN）；操作系统；嵌入式操作系统；实时操作系统（RTOS）
1， 简介：
微电子领域的发展已经 导致了小型化、低成本的传感器发展、可以通过无线通信。一个无线传感器节点是由微控制器、接收器、内存、数字转换器组成。
传感器节点用来监视各种自然或者认为的现象，比如居住监测，野生监测，病人监测，工业生产过程监测和控制，战争监测，交通监测，家庭自动化等等。最重要最关键的资源是energy（特别是用电池供电）和受限的主存，一般只有几千个字节，在无线传感中用到的微控制器相对传统的CPU来说，主频低些。这些资源受限的传感器正是SOS的代表。传感器节点在通过高速通行的传感领域和分布式处理领域需要实现高质量和容错能力。无线传感领域的应用正在快速发展并且新的应用在无线网络正在快速崛起。
这些os扮演者资源管理者的角色。
一个os控制资源 在时间 和空间两个部分。
2 WSN OS 设计所关心的主要方面
2.1 体系结构
体系结构影响内核的大小以及他为应用程序提供服务的方式。有整体结构，微核结构，虚拟机结构，分层结构。
整体式：整体式实际上没有包含任何结构，os提供的服务都是分离的，每个服务提供一个结构给其他服务，这样的结构需要将所有的服务捆绑在一起成为一个系统镜像。这样结构的有点就是通信开销小，缺点就是系统难以理解和修改，不可靠，难以维护。
微内核结构：微内核结构是指内核只提供比较少的功能，这样就会有比较小的内核size,大部分的Os功能都是通过用户层服务如：文件服务，内存服务，时间服务等，如果某种服务失效，整个系统并不会崩溃，微内核结构提供比较好的可靠性，一定的扩展性和裁剪性。微内核的结构的缺点是在效率太差，由于频繁的状态切换（用户态 系统态）。微内核结构被选来当着很多嵌入式OS的结构，由于它比较小的内核大小以及在WSN应用中状态切换的数目被认为是很少的，相比传统的系统来说。
虚拟机模型：主要思想是为用户呈现出一个类似于硬件的虚拟机，虚拟机拥有硬件的所有特性，主要优点是：可移植性，缺点：效率太差。
分层结构模型;将服务分为很多层，优点：易于管理，容易理解，可靠性，缺点：从OS设计的远景来看，这并不是一个合理的结构。
OS for ＷＳＮ 应该有比较小的内核，结构必须有一定的扩展性，必须是灵活的，只将需要的服务装载到系统中去。
２.２编程模型
ＯＳ所支持的编程模型对于应用程序的开发有着重大的影响。对于典型的ＷＳＮ ＯＳｓ有两种主流的编程模型：事件驱动模型和多线程编程模型，多线程编程模型是对大多数程序员所熟知的，但是仅限于他的含义而不是在资源紧缺的场合。所以被认为是在资源紧缺的的设备如传感器上是不适合的。事件驱动被认为是在资源受限的设备上更适合，但是在传统的应用开发中被认为是不便的。所以研究者致力于开发一种轻量级的多线程编程模型为ＷＳＮ ＯＳｓ．
2.3调度
传统调度：低延迟，高吞吐量，高资源利用率，公平性
ＷＳＮ调度：依赖于应用的特性，对于有实时需要的需求，要用实时调度算法，对于非实时调度的任务，非实时调度算法会更有效。
ＷＳＮ 现在应用于实时和非实时环境中，所以一个ＷＳＮ ｏｓ需要提供能够适应应用需要的调度算法，并且一个合适的调度算法应该需要较少内存和低功耗的。
２.４ 内存管理和保护
静态分配和动态分配
２.５ 通信协议支持
２.６ 资源共享
３，对实时应用的支持
Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＷＭＳＮｓ）．ＯＳ ｆｏｒ ＷＳＮ应该提供通信协议的补充来支持实时多媒体信息流。例如，ＯＳ可以提供一个ＭＡＣ协议能够减少ｅｎｄ ｔｏ ｅｎｄ ｄｅｌａｙ ｏｆ multimedia streams.并且OS的设计者应该致力于提供实时通信协议在网络层和传输层，并且，应当提供API为程序员，允许他们在通信协议的顶端操作OS所支持的协议。
首先：WSNs和WMSNs是用来捕获和传输有无处不在的传感器收到的信息在网络中。所以，通信协议扮演了很重要的角色在这些网络中。资源受限以及无线传输媒介导致不能使用传统的分层协议如TCP/IP。
其次：TCP是为有线网络设计的，它在无线网络中的表现很差，并且在WMSNs中TCP也是不被推荐的，因为他的数据流和拥塞控制机制，UDP由于没有任何确认状态的信息，所以也不适用。
所以TCP UDP都不是WMSNs的理想通信协议。
跨层结构协议是一种新兴的很有前景的对于无线通信的技术。在跨层设计中，MAC层根据不同的链路状态选择合适的纠错技术。网络层可以通过应用层的输入和物理层来选择路径。跨层结构能够适应协议栈去满足应用层需要的这种行为。或者相反，它能适应应用到链路层的状态。目前，假设SWNs只在一个节点运行一个应用，结果是，研究者们已经研发出了跨层结构可以有效的再无线传感网络中工作。
当前，现代的OS for WSN 应当同一种通信协议能够实现跨层通信，并且能够在于应用通信的协议上自由调整参数。OS应当提供支持实时应用的传输协议。这个实时传输协议应当能够监控网络条件，减少在网络上的拥塞，以便于实时数据流能够被有效接收，并且OSing个提供一种路由协议，根据应用的服务质量要求来选择路径，当然，它还必须支持根据包文优先级来调度的MAC层算法。
4，TinyOS
TinyOS的构件包括网络协议、分布式服务器、传感器驱动及数据识别工具。其良好的电源管理源于事件驱动执行模型。
4.1 体系结构
TinyOS 属于整体式结构。TinyOS使用组件模型并且根据应用的需要，不同的组件被组合在一起组成一个镜像，在终端节点运行。一个组件是一个独立的计算实体，它会引出一个活多个接口，组件有三个计算机性抽象：命令，事件，和任务。内部组件通信的模型是命令和事件，任务是用来描述内部组件的并行，一个命令是一些服务的请求，而事件信号表示着服务的完成。TinyOS提供了一个单独的共享栈，在内核空间和用户空间是没有区分的。 |
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