一种基于综合阈值的分布式数据存储方法

摘要

数据存储策略的研究是无线传感器网络有关数据管理与处理的一项重要研究内容。其本质就是尽可能有效地利用有限的存储空间和有限的节点能量,将感知数据存储在网络中的某个确定的位置。由于无线传感器节点在不断采集数据,而无线传感器网络的一些特殊应用领域也决定了在使用过程中,不方便为节点充电或更换电池。因此,研究良好的数据存储策略,以降低节点能耗、延长网络寿命尤为重要。
　　 本文在分析和研究国内外有关无线传感器网络数据存储方法的基础上,对现有数据存储方法进行改进,从而降低节点能耗、延长整个网络生命周期。(1)针对现有数据存储方法中普遍存在的网络负载不均衡和存储热点等问题,提出综合阈值的概念,并将其应用到数据存储方法中:将整个感知区域划分成二维网格,每个事件类型对应一个网格;将节点的能量阈值和存储空间阈值组合为一个综合阈值,实现了在数据存储过程中同时考虑到了节点的能量和存储空间两个因素。(2)根据综合阈值提出调度因子的概念,调度因子的值是由综合阈值决定的。调度因子确定节点的状态,使节点轮换存储数据。这样不仅避免了多个节点存储相同数据而出现的信息冗余情况,还解决了所有的查询都集中在个别节点,查询频繁时出现的热点问题。(3)将一个网格扩展成由若干个网格组成的虚拟网格。首先解决了数据存储节点固定的问题,实现了数据的动态存储;其次缓解了节点的存储空间有限的情况,可以最大限度的存储感知数据,避免造成有效数据的丢失。
　　 最后,通过多组仿真实验分析的结果表明,基于综合阈值的数据存储方法从整体能耗、数据存储量、存储空间标准差、失效节点数量和数据质量等方面与其它数据存储方法相比存在明显优势,对于减少节点能耗、延长网络生命周期都有显著的效果。