無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)算法與應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的根本任務(wù)是準(zhǔn)確、高效地提取環(huán)境中有價(jià)值的信息發(fā)送給用戶。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò),無論其應(yīng)用場(chǎng)景和底層硬件部署如何,應(yīng)用層用戶最為關(guān)心的問題是如何將各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)感知的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效傳輸和存儲(chǔ),從而保證后期高效、可靠、實(shí)時(shí)的訪問。因此數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。當(dāng)前的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)算法根據(jù)存儲(chǔ)策略的不同主要分為本地存儲(chǔ)、外部存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)為中心存儲(chǔ)三種。本文主要的研究針對(duì)于數(shù)據(jù)為中心存儲(chǔ),因?yàn)槠浯砹?/p>

2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的發(fā)展趨勢(shì)。
　　本文分析了應(yīng)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的路由算法。地理信息路由是數(shù)據(jù)為中心的存儲(chǔ)中應(yīng)用最廣泛的一種經(jīng)典路由,本文從拓?fù)浞治龊湍芰坑行Ы嵌确治隽嘶谪澙忿D(zhuǎn)遞和周界轉(zhuǎn)遞的地理信息路由協(xié)議。論證了周界轉(zhuǎn)遞模式在尋找存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)時(shí)存在著轉(zhuǎn)遞次數(shù)過多引起的能量浪費(fèi),提出了一種可以減少周界轉(zhuǎn)遞的位置逼近算法。該算法的思想是:在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)遞中,當(dāng)節(jié)點(diǎn)距離目的位置足夠近時(shí),則修剪掉后面的周界轉(zhuǎn)遞過程。地理位置逼近算法可以有效減少

3、周界轉(zhuǎn)遞造成的能量消耗,從而提高網(wǎng)絡(luò)能量利用率。
　　在數(shù)據(jù)為中心的存儲(chǔ)算法中,事件數(shù)據(jù)可能集中存儲(chǔ)在某些節(jié)點(diǎn),對(duì)這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)或查詢操作過多,會(huì)使節(jié)點(diǎn)能量或存儲(chǔ)空間消耗過快,造成存儲(chǔ)熱點(diǎn)問題。本文針對(duì)熱點(diǎn)問題,提出了一種基于網(wǎng)格的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)分配算法GBMT,使事件數(shù)據(jù)更加均勻的存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)上。該算法主要思想是:把事件映射到一個(gè)網(wǎng)格中,根據(jù)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前的存儲(chǔ)空間和能量,該網(wǎng)格動(dòng)態(tài)的分配存儲(chǔ)該事件的節(jié)點(diǎn)。通過設(shè)置閾值和虛擬坐標(biāo)兩個(gè)機(jī)

4、制,防止某個(gè)節(jié)點(diǎn)過多的擔(dān)任存儲(chǔ)的任務(wù),避免熱點(diǎn)問題。該算法使數(shù)據(jù)在網(wǎng)內(nèi)存儲(chǔ)分布更加均勻,進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)使用壽命。
　　本文研究了數(shù)據(jù)為中心的存儲(chǔ)算法中數(shù)據(jù)傳輸能量浪費(fèi)問題。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,如果數(shù)據(jù)的采集節(jié)點(diǎn)距離存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)距離過遠(yuǎn),或者數(shù)據(jù)消費(fèi)節(jié)點(diǎn)距離存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)距離過遠(yuǎn),對(duì)數(shù)據(jù)頻繁的存取會(huì)浪費(fèi)大量的能量。本文分析了本地存儲(chǔ)的策略,指出它具有存儲(chǔ)過程中通信開銷小的優(yōu)勢(shì),提出了一種綜合本地存儲(chǔ)和索引結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的存儲(chǔ)算法DI

5、DS,該算法的主要目的是提供能量高效的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。該算法通過構(gòu)建多跳連通支配集的方式,使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在距離源節(jié)點(diǎn)固定跳數(shù)范圍內(nèi)的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),索引節(jié)點(diǎn)距離存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)也在固定的跳數(shù)范圍內(nèi),減少了數(shù)據(jù)傳輸能量消耗;同時(shí)可以使存儲(chǔ)和索引節(jié)點(diǎn)均勻的分布在網(wǎng)絡(luò)內(nèi),對(duì)查詢可提供及時(shí)的回復(fù)。其次該算法也考慮了負(fù)載均衡以及系統(tǒng)的健壯性的要求,并做出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)。
　　論文將關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)的研究轉(zhuǎn)化為具體的應(yīng)用。設(shè)計(jì)了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)