傳感器網(wǎng)絡(luò)中的定位和路由以及查詢處理研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個全新的領(lǐng)域，由于其廣泛的應(yīng)用，引起了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的極大興趣。目前傳感器網(wǎng)絡(luò)還處在研究階段，很多問題有待學(xué)者解決。本文主要研究傳感器網(wǎng)絡(luò)中的三個關(guān)鍵問題：定位、路由和查詢處理。 定位是傳感器網(wǎng)絡(luò)中最基本問題之一。傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和位置密切相關(guān)，因此每個傳感器節(jié)點(diǎn)需要知道自己的地理位置。然而，在布置大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)時，由于昂貴的成本我們無法為每個節(jié)點(diǎn)安裝GPS來獲取位置。傳統(tǒng)的辦法是通過一部分已經(jīng)確定位置的節(jié)點(diǎn)

2、(使用GPS)，稱為beacon節(jié)點(diǎn)，來定位其它待定位的節(jié)點(diǎn)。本文提出了一種新的移動定位方法，僅使用一個移動beacon節(jié)點(diǎn)來完成對整個傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位。Beacon節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)移動并每隔一定距離廣播其當(dāng)前的位置，待定位節(jié)點(diǎn)根據(jù)beacon節(jié)點(diǎn)的廣播來定位。該移動定位方法主要有以下兩方面的優(yōu)勢。第一，定位成本低，只需使用一個beacon節(jié)點(diǎn)，且待定位節(jié)點(diǎn)不需要使用任何額外硬件。第二，應(yīng)用范圍廣，方法可以用于對任何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳感器網(wǎng)絡(luò)

3、進(jìn)行定位。我們從理論上分析了定位誤差，得出誤差和廣播間距成正比關(guān)系，并且給出了誤差上限。最后，仿真實(shí)驗(yàn)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合理論分析，且達(dá)到了較高的定位精度。 傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由是另一個重要的研究問題。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點(diǎn)將感知的數(shù)據(jù)以多跳路由的方式返回給數(shù)據(jù)收集器(sink 節(jié)點(diǎn))。為了降低路由代價，中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚來減少傳輸次數(shù)和傳輸數(shù)據(jù)大小。建立一個底層架構(gòu)(如主干網(wǎng)等)是一種基本的路由方法。然而，傳統(tǒng)主干網(wǎng)架構(gòu)沒有考慮節(jié)

4、點(diǎn)間的傳輸代價，即邊的代價，造成了路由的不節(jié)能。為了解決這個缺陷，本文通過引入邊的代價來設(shè)計(jì)主干網(wǎng)，提出了最小代價主干網(wǎng)(MWB)。MWB主干網(wǎng)通過最小化主干網(wǎng)上的通訊代價(邊的代價)總和，支持高效節(jié)能的數(shù)據(jù)路由從而延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。我們證明構(gòu)建MWB主干網(wǎng)是一個NPC問題，并提出兩種啟發(fā)式算法來完成MWB主干網(wǎng)的構(gòu)建。通過大量的仿真實(shí)驗(yàn)，我們驗(yàn)證了本文提出的MWB主干網(wǎng)在各個方面都優(yōu)于傳統(tǒng)主干網(wǎng)。 傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的

5、，返回用戶想要的數(shù)據(jù)。查詢處理實(shí)現(xiàn)了傳感器網(wǎng)絡(luò)的這個最終目的，為用戶提供一個與傳感器網(wǎng)絡(luò)交互的平臺。定位和路由是完成查詢處理的前提條件。本文引入了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的skyline 查詢，研究如何在傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)能的完成該查詢。這是一個全新且富有挑戰(zhàn)的問題，有著很廣闊的應(yīng)用前景。本文正式定義了在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的skyline 查詢問題，并提出兩種在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)完成的skyline計(jì)算方法。第一種為基本方法，用于提供性能比較的參考。第二種方法是基于設(shè)置分