無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式數(shù)據(jù)管理關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò),感知數(shù)據(jù)的管理與處理是實(shí)現(xiàn)高效率傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵任務(wù)之一。與傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比,傳感器節(jié)點(diǎn)的能量非常有限,而且常常由于特殊的工作環(huán)境而無(wú)法得到補(bǔ)充,網(wǎng)絡(luò)生命期直接受到傳感器節(jié)點(diǎn)能量的影響；同時(shí),無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)管理與傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)存在很大的差別,因此,必須針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)能量高效的、可靠的、簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)管理算法。由于傳感器節(jié)點(diǎn)本身的能量、存儲(chǔ)與計(jì)算能力非常有限,現(xiàn)有復(fù)雜的無(wú)線傳感器

2、數(shù)據(jù)管理優(yōu)化技術(shù)難以在大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中得到實(shí)現(xiàn),從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)管理技術(shù)的研究結(jié)果距離真正的實(shí)際應(yīng)用還有較大的差距。
　　 論文以有效管理無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)為目標(biāo),針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在特點(diǎn)和已有研究的不足,研究了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式數(shù)據(jù)管理的一些關(guān)鍵技術(shù)。論文的貢獻(xiàn)主要集中體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：
　　 ●數(shù)據(jù)收集
　　 針對(duì)需要收集網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的全部數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集問(wèn)題,提出基于移動(dòng)Sink自適應(yīng)移動(dòng)的能量高

3、效及能量均衡的數(shù)據(jù)收集協(xié)議(EEBDG)。協(xié)議采用基于貪心策略的移動(dòng)決策和邊反向技術(shù),Sink總是向數(shù)據(jù)流量大或剩余能量小的區(qū)域移動(dòng)。主要解決傳統(tǒng)的Sink移動(dòng)需向網(wǎng)絡(luò)更新其位置信息而存在位置更新代價(jià)高的問(wèn)題。EEBDG從能量高效和能量均衡兩方面出發(fā)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命期,適用于在傳感器節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)容量有限、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量分布動(dòng)態(tài)變化、數(shù)據(jù)收集延遲敏感的大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收集。
　　 ●Top-k查詢
　　 針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

4、的基礎(chǔ)查詢問(wèn)題--Top-k查詢,即用戶只需要網(wǎng)絡(luò)返回在某種比較規(guī)則條件下的前k個(gè)數(shù)據(jù)的查詢問(wèn)題,提出基于數(shù)據(jù)分布表的查詢協(xié)議(DDT-Q)。采用跨層優(yōu)化的策略,利用數(shù)據(jù)分布表,將查詢請(qǐng)求只分發(fā)到對(duì)查詢結(jié)果有影響的節(jié)點(diǎn),避免查詢請(qǐng)求在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部泛洪從而減少查詢分發(fā)代價(jià)；減少對(duì)查詢結(jié)果無(wú)影響的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳輸從而減少數(shù)據(jù)傳輸代價(jià)；根據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)量的大小分配帶寬從而減少查詢延遲和能量消耗。DDT-Q協(xié)議簡(jiǎn)單,能夠在大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中部署實(shí)

5、現(xiàn)。
　　 ●支持目標(biāo)軌跡查詢的分段鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)和查詢協(xié)議
　　 針對(duì)沒(méi)有Sink、面向目標(biāo)跟蹤應(yīng)用的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)及目標(biāo)軌跡查詢問(wèn)題,提出分段鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)和查詢協(xié)議(SLDSO)。采用本地存儲(chǔ)和以數(shù)據(jù)為中心存儲(chǔ)及協(xié)作存儲(chǔ)的存儲(chǔ)策略,將跟蹤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其產(chǎn)生附近的節(jié)點(diǎn)中,并以鏈的形式保存存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系,采用分段式的索引模式,在能量高效的前提下,有效地支持用戶在低延遲下得到目標(biāo)或目標(biāo)軌跡的查詢結(jié)果。
　　 ●多目標(biāo)環(huán)

6、境下的目標(biāo)及目標(biāo)軌跡存儲(chǔ)和查詢協(xié)議
　　 對(duì)于目標(biāo)較多的跟蹤應(yīng)用中的目標(biāo)及目標(biāo)軌跡查詢問(wèn)題,提出隨機(jī)查詢和索引查詢相結(jié)合的查詢策略(CRIQ)?；谀繕?biāo)進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域存在時(shí)間和空間上的相關(guān)性,利用“搭乘”思想,即利用跟蹤過(guò)程本身的通信機(jī)會(huì),將目標(biāo)信息在無(wú)額外通信代價(jià)的情況下在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)散發(fā)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)存儲(chǔ),從而降低隨機(jī)查詢的代價(jià)。同時(shí)設(shè)置分布式的索引節(jié)點(diǎn),記錄目標(biāo)及目標(biāo)軌跡索引信息。隨機(jī)查詢和索引查詢相結(jié)合的查詢策略具有能量消耗低、查詢延