无线传感器网络数据存储与查询技术研究

摘要

无线传感器网络是由部署在监测范围内规模庞大的低成本、低能耗的小型传感器节点组成的，通过多跳、自组织的无线通信方式形成的一种网络应用系统，它的目的是通过节点间相互协作感知、采集和处理网络覆盖范围内的感知数据，并发送给客户端。由于网络中传感节点的资源受限，所以从减少节点能量消耗的角度出发，为了使网络负载均衡，避免网络中产生过多热点问题，提高网络的能量利用效率，选择合适的数据存储和查询策略是无线传感器网络的研究重点。
　　本文对传感器网络的数据存储与查询处理方法进行分析，针对现有的一些存储与查询方法中没有全面考虑网络中存在过多热点和能量负载联均衡问题，在已有的DIM（Distributed Index for Multidimensional data）方法基础上改进，根据合理的划分区域范围提出了一种基于非均匀网络划分的数据存储方法。该方法通过对传感器网络的区域、区间非均匀划分，使每个区域、区间内的传感器节点数量差异最小化，避免了网络中空区域的存在。在数据存储阶段根据感知数据取值范围不一样将数据动态的限制存储在各区域内部，减小了存储节点与感知节点的距离；同时采用一种综合阈值存储机制，避免多个节点存储相同的数据和冗余数据的产生，减少网络中数据的传输量和存储量。该方法使感知数据在网络中存储分布更加均匀，有效地减轻了热点问题，能够获得较好的能量均衡，有效地延长网络的生命周期。
　　本文最后通过实验仿真，验证基于非均匀网络分割的分布式数据存储方法 NNSM（Non-Uniformed Network Split Method）的实用性和相对于其它数据存储方法的优势，从数据存储能耗、数据查询能耗和网络总能耗三方面进行仿真实验，并对实验结果进行详细的描述和分析。结果分析比较得出基于非均匀网络分割的分布式数据存储方法能够获得较好的能量均衡和总能耗最小，能够有效的延长整个无线传感器网络的生命周期。

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1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 本文组织结构

2 无线传感器网络相关理论

2.1 无线传感器网络的基本概念与体系结构

2.2 无线传感器网络特点

2.3 无线传感器网络关键技术

2.4 无线传感器网络应用领域

2.5 本章小结

3 无线传感器网络数据管理存储技术

3.1 数据管理技术

3.2 数据存储策略分类

3.3 典型的数据为中心存储方法

3.4 本章小结

4 一种基于非均匀网络分割的分布式数据存储方法

4.1 问题的提出

4.2 无线传感器网络环境设定

4.3基于非均匀网络分割的分布式数据存储方法

4.4 仿真结果和性能分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献