无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由具有传感功能和无线通信功能的设备自组成形成的无线网络系统,其用途就是通过广泛分布的传感器节点将采集到的数据发送给观察者。无线传感器网络是资源受限网络,其部署环境通常人为难以接近,部署与维护难度较大,因此需要一套机制来有效管理网络,为网络提供稳定、可靠、安全的服务,同时尽可能的降低能耗。由于无线传感器网络与传统网络明显的区别,传统的网络管理协议不适合直接应用于无线传感器网络中。论文通过研究无线传感器网络的特性,分析部署、运行、维护等过程中存在的问题,结合和具体的无线传感器网络应用,以网络管理为中心,在网络管理的一些关键技术上展开研究,主要做了以下几个方面的工作:(1)介绍了无线传感器网络的发展情况,结合无线传感器网络管理中难点和问题,深入分析了无线传感器网络管理的面临的挑战、设计要求。介绍了无线传感器网络管理的功能需求,分析了典型的网络管理架构,并具体介绍了几种无线传感器网络中网络管理协议,分析并比较了这些协议的特点。(2)拓扑管理是无线传感器网络管理中重要功能,合理的拓扑结构能有效降低能耗、减少通信干扰、提高路由效率。本文在分析LEACH协议基础上,提出了负载均衡的拓扑控制方法。利用能力评估函数来选出簇头节点,减少了节点因簇头选择而广播的过多消息的情况。此外,引入了备用簇头的概念,免去了簇头节点失效后的重新选举过程。(3)很多时候需要重定义无线传感器网络的功能,但节点在部署后很难回收,并且节点的数量通常很大,因此需要利用无线的方式将代码分发到各个节点进行重编程。目前已经有许多代码分发协议,但较少考虑代码分发过程中安全性问题。论文在分析MOAP、Deluge、MNP、Trickle等代码分发协议以及安全协议Hybrid的基础上,针对Hybrid不能防御DOS攻击做了改进,提出了层次式密钥管理方法,有效解决了Hybrid中只依赖基站完成数字签名的问题,有效防止代码分发过程中的入侵、破坏等行为,保证代码分发过程的安全性。(4)设计了一个具有高效数据采集和较高能量利用率的无线传感器网络管理协议,并基于ZigBee技术实现了无线传感器网络管理系统原型,方便了用户对传感器网络进行有效的管理。