传感网中面向区域的查询处理研究

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无线传感器网络日益成为信息感知的重要手段之一,有着丰富的应用支撑和广阔的发展前景。为了对网络中的数据进行有效和高效的管理,一般将无线传感器网络建模为一个分布式数据库,将各种实际需求转化为查询语句下发到网络中进行处理。为了满足更丰富的应用需求,传感网中查询的所有操作符不只是作用在单个节点上,而是有部分作用在一个区域内部的节点上。  不同于传统数据库中的查询处理方法,传感器网络有其资源受限的特点,因此查询处理的代价评估主要着眼于减少网络内的能量消耗。又由于通信占能量消耗的主体部分,所以传感器网络内的查询一般采用网内处理的方式。本文基于前人的工作,提出了一种面向区域的查询,并对其两个实例:距离受限的自连接查询和区域极值查询分别进行了研究。  在距离受限的自连接查询中,每个节点需要周围指定距离范围内的邻居的数据,进行连接,才能确定自身是否能够成为结果。例如在火灾监控中,那些自身温度高,而且周围指定距离范围内的节点感知的湿度值低,那么前者的部署位置处可能发生了火灾。区别于集中式处理,本文为每个节点寻找一个剪枝者,节点只需将数据上传到其对应的剪枝者处,就可以不用再继续上传数据,而且可以保证自身的连接结果能够被正确的计算,同时其他节点的正确连接不会受到影响。这就可以在网内正确地、能量有效地处理该查询。考虑到事件监测的应用背景,还引入了预连接步骤,进一步节省了能量的开销。  在区域极值查询中,需要返回网络里节点感知数据均值最高的区域,其中区域的形状为半径固定的圆形。例如:在部署了分贝传感器的森林中,需要找到一个观测点,使得在观测范围内出现的鸟类数量最多。由于精确的计算需要消耗的能量较大,本文使用抽样的方法返回近似的答案。采样时,使用背景值将不在结果中的区域过滤掉,同时,考虑到网络中某些节点值虚高的情况,本文提出了局部点剪枝策略,进一步减少了抽样空间,减少了网络中的数据传送量,节省能量的同时,返回用户满意的结果。
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