能量高效的无线传感器网络数据查询算法研究

摘要

无线传感器网络的技术发展，极大地实现了无人环境的监测和各种监控目的，其产生的大量监测数据需要经过合理的处理，以便满足不同用户的查询需求。但是对无线传感器网络数据的高效查询受到网络自身的限制，如网络节点数据处理能力较低，能量有限等，其中能量是制约无线传感器网络发展的核心因素，关系到传感器网络的生命周期。因此，如何高效地响应传感器网络的多查询，降低网络节点的能耗是本文的主要研究内容。
　　 本文首先研究了一种基于时间范围查询的优化算法。该算法充分利用基站节点强大的计算能力、足够的存储及充足的能量等特点，借鉴了数据库里的行列转换知识，以求减少数据冗余。本算法是时间范围条件下单用户查询的优化，同时降低了发送能量的消耗。其处理方式在于将传感器节点冗余信息在节点部分压缩，达到传输、降低能量消耗的目的，延长了传感器网络的寿命。
　　 其次，本文对已有的几种查询算法进行了讨论，提出了改进和优化。针对一类多用户查询，以查询能量消耗为最小目标，提出了多用户合并算法。它是对查询类型的归纳并引入的算法，每次修正基站节点的历史数据，使得查询选择概率更加准确。结果表明，查询个数随时间增加的速度低于不合并算法及已有的合并算法，相同时间内网络传输能量消耗小于不合并算法及已有的合并算法。
　　 对于所提的两种算法，本文分别通过仿真软件NS2展示了其优越性。