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

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的根本任務(wù)是準確、高效地提取環(huán)境中有價值的信息發(fā)送給用戶。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò),無論其應(yīng)用場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傳感器節(jié)點感知的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行有效傳輸和存儲,從而保證后期高效、可靠、實時的訪問。因此數(shù)據(jù)存儲是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一個重要的研究領(lǐng)域。當前的數(shù)據(jù)存儲算法根據(jù)存儲策略的不同主要分為本地存儲、外部存儲、數(shù)據(jù)為中心存儲三種。本文主要的研究針對于數(shù)據(jù)為中心存儲,因為其代表了

2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲的發(fā)展趨勢。
　　本文分析了應(yīng)用于數(shù)據(jù)存儲的路由算法。地理信息路由是數(shù)據(jù)為中心的存儲中應(yīng)用最廣泛的一種經(jīng)典路由,本文從拓撲分析和能量有效角度分析了基于貪婪轉(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)遞模式在尋找存儲節(jié)點時存在著轉(zhuǎn)遞次數(shù)過多引起的能量浪費,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,當節(jié)點距離目的位置足夠近時,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)為中心的存儲算法中,事件數(shù)據(jù)可能集中存儲在某些節(jié)點,對這些節(jié)點進行存儲或查詢操作過多,會使節(jié)點能量或存儲空間消耗過快,造成存儲熱點問題。本文針對熱點問題,提出了一種基于網(wǎng)格的存儲節(jié)點動態(tài)分配算法GBMT,使事件數(shù)據(jù)更加均勻的存儲在節(jié)點上。該算法主要思想是:把事件映射到一個網(wǎng)格中,根據(jù)節(jié)點的當前的存儲空間和能量,該網(wǎng)格動態(tài)的分配存儲該事件的節(jié)點。通過設(shè)置閾值和虛擬坐標兩個機

4、制,防止某個節(jié)點過多的擔任存儲的任務(wù),避免熱點問題。該算法使數(shù)據(jù)在網(wǎng)內(nèi)存儲分布更加均勻,進而提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,延長網(wǎng)絡(luò)使用壽命。
　　本文研究了數(shù)據(jù)為中心的存儲算法中數(shù)據(jù)傳輸能量浪費問題。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,如果數(shù)據(jù)的采集節(jié)點距離存儲節(jié)點距離過遠,或者數(shù)據(jù)消費節(jié)點距離存儲節(jié)點距離過遠,對數(shù)據(jù)頻繁的存取會浪費大量的能量。本文分析了本地存儲的策略,指出它具有存儲過程中通信開銷小的優(yōu)勢,提出了一種綜合本地存儲和索引結(jié)構(gòu)優(yōu)點的存儲算法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。該算法通過構(gòu)建多跳連通支配集的方式,使數(shù)據(jù)存儲在距離源節(jié)點固定跳數(shù)范圍內(nèi)的存儲節(jié)點,索引節(jié)點距離存儲節(jié)點也在固定的跳數(shù)范圍內(nèi),減少了數(shù)據(jù)傳輸能量消耗;同時可以使存儲和索引節(jié)點均勻的分布在網(wǎng)絡(luò)內(nèi),對查詢可提供及時的回復(fù)。其次該算法也考慮了負載均衡以及系統(tǒng)的健壯性的要求,并做出了相應(yīng)的設(shè)計。
　　論文將關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集、存儲的研究轉(zhuǎn)化為具體的應(yīng)用。設(shè)計了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)