无线传感器网络分布式数据查询处理机制的研究与设计

摘要

无线传感器网络的普遍工作方式是首先把大量的传感器撒播到要监控的区域，然后节点间通过某种路由方式将感知的数据传给网外的基站供用户查询，因此为用户提供一种快捷简便的数据查询处理机制是传感器网络研究的又一热点。 本文对查询处理涉及的几大方面进行了分析研究，包括数据存储技术、集中式和分布式查询方式以及数据融合技术，重点分析了集中式和分布式查询算法的基本思想。分布式算法的基本思想是首先对网络中的节点进行分簇，然后将用户提交的查询分发到相关簇头上进行解析和优化，在数据收集的过程中，簇头对收集到的数据进行初步的融合，最后将融合后的数据发送到基站。以此为基础本文设计了两种分布式查询处理算法—基于空间距离的查询处理算法和基于语义相似度的查询处理算法。综合上述两种分布式查询处理算法，本文又设计出了一种基于混合式的分布式查询处理算法。该算法在设计的过程中考虑到了两方面的因素：数据的语义相似度和簇头覆盖半径的大小。考虑数据的语义相似度，使簇头收集相同类型的数据，有利于查询在簇头上的优化和融合；考虑簇头的覆盖半径可以控制分簇区域的大小，可以有效控制簇头的负担和簇内数据处理的能量消耗。 异构传感器网络的主要特点是含有多种类型的传感器来采集多种类型的元数据，基于混合式的分布式查询处理机制考虑到了簇头收集数据的类型，因此能够很好地应用到这种传感器网络中。本文对其在异构网中的应用做了一定的探讨。 本文最后通过实验选择该算法的两个重要参数—簇头覆盖半径和感知数据的语义相似度。并将基于混合式的分布式查询处理算法与集中式算法、基于空间距离的查询处理算法和基于语义相似度的查询处理算法进行比较，得出该算法性能较佳。