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无线传感器网络中数据查询处理算法研究崔艳荣 曹加恒 何 宁 朱 帆



  摘要:提出一种改进的定向扩散路由,将传感器网络分簇,查询兴趣由sink节点发,只在各簇头节点扩散,簇头以广播的方式在簇内发散兴趣消息,簇成员将感知数据传送到簇头节点,簇头负责将收到的数据进行融合后传到sink节点。仿真结果表明,改进后的查询路由比典型的查询路由定向扩散具有更高的能量有效性和更低的时延,能较好地延长网络的生命周期,提高了传感器网络数据查询处理效率。
  关键词:查询处理;无线传感器网络;定向扩散;查询路由
  中图分类号:TP393文献标志码:A
  文章编号:1001-3695(2008)05-1511-02
  
  无线传感器网络是一种融合了传感器技术、分布式计算技术、无线通信技术和数据库处理技术的新一代网络,能够协作地实时监控、感知和采集各种环境和监测对象的信息,并对其进行处理,传送到需要这些信息的用户。传感器网络所获得的感知数据集合类似于大型分布式数据库,用户可以通过对传感器网络所获得的感知数据进行查询和分析。然而,由于传感器网络节点的能量有限,计算能力有限、存储能力有限、在传感器网络中进行数据查询处理与传统的数据库有很大的区别,其中比较重要的一点就是为了延长传感器网络的生命周期,传感器网络中的数据查询处理算法必须最小化能源消耗[1~3]。本文主要是从传感器网络数据查询路由的角度来研究传感器网络中能量高效的数据查询处理算法。
  
  1查询处理体系结构
  
  图1为传感器网络查询处理体系结构的一个简单示意图。查询任务由用户通过sink节点(计算能力、存储能力都比传感器节点强很多,可以是一台PC)对查询语句进行解析和优化,并分发到传感器网络中的节点上,用户也可以通过sink节点收集从传感器网络中传送过来的感知数据,得到查询结果;传感器网络中的节点根据一定路由协议和通信协议,收集感知数据并传送到sink节点。为了延长传感器网络的生命周期,笔者将会采用基于定向扩散的分簇路由机制,并将查询步骤分为三步进行:a)在基站上对查询操作进行语法分析并进行优化处理;b)从sink节点将查询注入网络中或从网络中收集数据;c)在节点处采样数据并进行网内数据处理。
  
  2查询语言
  
  传感器网络中查询语言与标准的SQL语言类似[4],其格式可以是SELECT-FROM-WHERE- GROUP BY-HAVING模式,支持选择、连接、映射、聚集及分组等操作。例如要让每个传感器节点每隔1 s报告一次自己的节点标志,以及感知到的亮度、温度值,并持续10 s,可以这样来写查询语句:SELECT nodeid, light, temp FROM sensors, SAMPLE PERIOD 1s for 10 s。在查询中,所有传感器数据被看成是一个单一的、虚拟的表,其中每个传感器属性占据一列。 ......
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