无线传感器网络中面向多连接查询的数据卸载策略研究

摘要

随着数字电路、无线通信等技术的发展，无线传感器网络技术已在许多应用领域获得越来越广泛和深入的应用。无线传感器网络可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取大量详实而可靠的信息，为信息的收集提供了巨大的便利。当前的无线传感器网络在很大程度上受电源能量的限制，这是限制无线传感器网络应用的主要问题之一。然而，在无线传感器网络中执行多连接查询，需要耗费巨大能量进行节点之间的数据传输。基于这种考虑，本文研究了面向无线传感器网络中多连接的数据卸载策略，删除一些无用或次要的数据，在确保网络生命周期正常结束的前提下最大化获取信息。 本文分析了无线传感器网络和多连接查询的特点，基于多连接执行的模式，将多连接数据卸载划分为静态卸载和动态卸载，分别针对这两种卸载模式提出了相应的解决方法。静态卸载解决静态连接时的卸载问题，即将收集的感知信息一次性传送至连接节点，连接节点将来自传感器节点的感知数据视为关系，执行传统意义上关系连接后返回结果。对于静态卸载，本文改进了已有的独立卸载算法，提出了简单关联卸载策略和两个改进策略：最大损失优先的关联卸载策略和多轮关联卸载策略。动态卸载解决动态连接时的卸载问题，即数据节点同步地发送所感知的数据，数据以数据流的形式到达连接节点，由连接节点执行基于滑动窗口的多连接操作。本文为动态卸载设计了动态关联卸载策略，通过分阶段卸载、动态调整卸载比率、不一致性检测等方法实现适合于多数据流上的多连接操作的动态卸载。大量实验和分析证明，本文提出的静态卸载策略优于现有的独立卸载策略，可以生成更多的连接结果。本文提出的动态卸载策略可以自适应地解决动态连接时的数据卸载问题。

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

1.1研究背景

1.2问题的提出

1.3本文讨论的重点

1.4本文的组织结构

第二章相关工作

2.1无线传感器网络中的节能策略研究

2.1.1处理模块节能策略

2.1.2通信模块节能策略

2.2知名数据流管理系统中的卸载模型

2.2.1 STREAM中的数据卸载模型

2.2.2 AURORA的数据卸载模型

2.2.3 TelegraphCQ的数据卸载模型

2.3数据卸载技术研究

2.3.1随机卸载

2.3.2基于QoS的卸载

2.3.3基于MAX-Subset的卸载

2.4本章小结

第三章问题的定义

3.1无线传感器网络中的多连接查询模型

3.1.1静态连接

3.1.2动态连接

3.2无线传感器网络中面向多连接查询的能量约束

3.3无线传感器网络中面向多连接查询的数据卸载

3.3.1最大结果集(MAX-Subset)

3.3.2静态数据卸载

3.3.3动态数据卸载

3.4本章小结

第四章静态卸载策略

4.1元组产出度

4.2简单关联卸载(NAS)策略

4.3最大损失优先关联卸载(MxLF)策略

4.4多轮关联卸载(MAS)策略

4.5代价估算

4.6本章小结

第五章动态卸载策略

5.1动态卸载与静态卸载的区别

5.2动态卸载模型描述

5.2.1调整阶段和卸载阶段

5.2.2动态卸载约束

5.2.3卸载规则表

5.2.4动态产出度计算

5.3动态关联卸载(DAS)策略

5.4动态关联卸载示例

5.5不一致性检测

5.5.1位于数据节点的不一致性检测

5.5.2位于连接节点的不一致性检测

5.6本章小结

第六章实验与分析

6.1静态卸载

6.1.1数据分布的影响

6.1.2卸载约束值的影响

6.1.3 MAS中轮数的影响

6.2动态卸载

6.2.1动态关联卸载策略与其他方法对比

6.2.2动态调整卸载比例

6.2.3变化的数据模式与不一致性检测

6.3本章小结

第七章结束语

参考文献

致谢

攻硕期间参加的项目及发表的论文