无线传感网络是由很多体积小，供电资源有限，并装备必定核算才能和无线通讯才能的传感节点组成。关于传感网络体系，必定存在程序代码更新和保护的需求，但因为传感节点涣散布置的特色，使得网络长途节点的程序晋级变得反常困难。为此，空中下载（over the air， OTA）供给了一种有用的更新手法。本文首要介绍依据 ZigBee协议的OTA体系，并在CC2530F256 硬件渠道作出验证。最终，在Z-Stack协议栈中，规划出一种镜像页恳求的OTA更新方法，并经过试验测验，与原有的镜像块恳求方法进行了比较剖析。试验结果表明，镜像页恳求方法可以大大削减网络的更新流量，然后前进节点的更新功率。
导言
近年来，因为硬件本钱的下降以及制作工艺的前进，无线传感网络技能逐渐获得大规模商业使用，如医疗监控，智能电网和智能家居［1］。关于任何一个嵌入式核算机体系，都存在程序代码晋级的需求。在无线传感网络的使用环境中，因为很多节点涣散性布置，节点的收回作业变得反常困难，使传统的物理衔接的程序更新手法不再适用。对此，一种有用的解决计划是OTA技能。
空中下载技能起源于移动电话网络，可以经过移动通讯网络（如GSM）对SIM卡数据进行长途办理与更新［2］。借鉴于移动通讯网络，空中下载技能也能使用于无线传感网络。与网络层的路由协议［3］不同，代码分发协议［4］是支撑OTA的核心技能。前者重视的是怎么敏捷高效地中转网络中的数据信息，后者重视的是怎么向各节点完好无误地传递更新代码［5］。现在，老练的代码分发协议现已提出，典型的如依据TInyOS体系的Xnp［6］与Deluge［7］，前者提出了单跳网络的更新计划，后者支撑多跳网络更新功用，但都需求详细的硬件渠道支撑。
本文移植并验证了一种依据ZigBee协议［8］的空中下载技能，其分发协议支撑点对多传输更新功用，多跳网络的代码分发功用由路由协议支撑。在Z-Stack协议栈［9］下，只是支撑镜像块恳求功用，更新功率并不抱负。针对此问题，规划出一种高效的镜像页恳求功用，可以前进点对多的传输更新功率，并削减网络流量。
1. OTA概述
ZigBee协议规范使用了IEEE 802.15.4界说的物理层（PHY）和媒体介质拜访层（MAC），并在此基础上界说了网络层（NWK）使用层（APL）。针对无线传感网络重编程技能的需求，ZigBee联盟在原有协议的框架上，提出了一种OTA规范［10］，作为一个体系可选的功用模块。
图1为OTA体系的结构示意图，整个体系主要由3部分构成：OTA使用控制台，OTA服务器，OTA客户端。其间OTA使用控制台是上位机办理软件，担任OTA镜像办理，网络节点信息陈设与发送更新指令；OTA服务器担任向长途节点无线发送晋级镜像，并经过串口与上位机衔接，向使用控制台报告各节点更新进展信息等；OTA客户端是指长途网络中的待晋级节点。
依据代码的更新规模，分为全体代码更新与依据差异性的更新［11］。前者是把一切可执行的二进制代码打包成一个镜像分发给节点，后者是经过比较新旧镜像文件之间的差异，发生一个修改脚本，然后把这个脚本分发到网络中的节点进行差异性更新。毫无疑问，前者需求传输的数据量较大，一般为上千字节级，增加了网络担负，但代码更新操作相对简略；后者发送的数据量虽少，但增加了更新进程的复杂度，对处理器发生更大的担负，带来较大的动力损耗。因为ZigBee协议对网络节点的低功耗规范有严厉的要求，其OTA代码分发协议选用前者的镜像传输方法。
服务器与客户端之间的数据交互进程如图2所示。首要OTA服务器经过单播或许播送方法向OTA客户端（节点）发送镜像布告（Image Notify），指示新镜像现已准备好。收到镜像提示信息后，节点就向OTA服务器发送查询下一个镜像恳求（Query Next Image Request），此恳求信息包括了当时运转固件的版别信息。收到该恳求后，OTA服务器作出呼应（Query Next Image Response）。随后，OTA客户端与OTA服务器经过二次握手机制，镜像块恳求（Image Block Request）和镜像块呼应（Image Block Response），完结整个镜像传输进程。当OTA客户端收到镜像块数据后，把块数据写到第二存储区（客户端当时运转的镜像保存在榜首存储区）。完结下载后，节点将对下载后的镜像进行CRC校验。最终，当节点需求更新时，把新镜像从第二存储区复制到榜首存储区，新固件开端运转，然后完结了整个晋级进程。
