無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中輪廓查詢處理技術(shù)研究.pdf

1、近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其重要的價(jià)值逐漸應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，作為重要的多目標(biāo)決策分析工具，輪廓查詢?cè)趥鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中也發(fā)揮著越來越重要的作用。盡管無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的感知數(shù)據(jù)管理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中的輪廓查詢處理與優(yōu)化技術(shù)都存在著大量的研究成果，然而都無法直接應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，原因在于：(1)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力以及電池電量都非常有限，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中的輪廓查詢算法沒有考慮到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

2、的這些特殊性質(zhì)；(2)在輪廓查詢中，元組之間的支配關(guān)系是一種偏序關(guān)系，輪廓查詢與感知數(shù)據(jù)管理技術(shù)中經(jīng)常研究的聚合查詢、連接查詢和Top-k查詢等存在顯著的不同。
　　 本文針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的輪廓查詢及其相關(guān)問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析和深入的研究。本文的貢獻(xiàn)點(diǎn)可概括如下：
　　 (1)研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中滑動(dòng)窗口輪廓查詢問題。根據(jù)輪廓查詢的可分解性，提出了基于合并的滑動(dòng)窗口輪廓查詢算法MBA;以MBA算法為基礎(chǔ)，提出了通過

3、在傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)置過濾器來減少中間結(jié)果傳輸量的滑動(dòng)窗口輪廓查詢算法FBA。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)BA算法可以有效地減少在網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行連續(xù)滑動(dòng)窗口輪廓查詢時(shí)的通信代價(jià)。
　　 (2)針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的特點(diǎn)，引入了近似輪廓查詢的概念，提出了利用輪廓中的部分元組代替精確輪廓的基于選擇的近似輪廓查詢算法SBS;針對(duì)多層選擇后近似輪廓的結(jié)果精度無法保證的問題，提出了基于映射的近似輪廓查詢算法MBS。該算法通過將實(shí)數(shù)域中的大量元組映射為整數(shù)域內(nèi)的少

4、量元組的方法來減少傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MBS算法在保證了近似輪廓結(jié)果精度的同時(shí)，極大地減少了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信代價(jià)。
　　 (3)研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的輪廓監(jiān)控問題，提出了分別利用本地過濾器和全局過濾器來抑制無用數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖缘紫蛏系妮喞O(jiān)控算法BSM和自頂向下的輪廓監(jiān)控算法TSM;以BSM和TSM算法為基礎(chǔ)，提出了充分利用兩種過濾方式優(yōu)點(diǎn)的混合輪廓監(jiān)控算法HSM。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HSM算法只傳輸少量的數(shù)據(jù)就

5、達(dá)到了對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的輪廓實(shí)時(shí)地進(jìn)行監(jiān)控的目的。
　　 (4)針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多用戶特點(diǎn)，提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中多輪廓查詢的高效執(zhí)行問題，設(shè)計(jì)了能量高效的多子空間輪廓查詢算法EMSE。EMSE算法利用基站的高計(jì)算能力，通過將查詢進(jìn)行重寫，減少了查詢的傳播代價(jià)，并且避免了一部分輪廓結(jié)果的重復(fù)傳輸；同時(shí)利用傳感器節(jié)點(diǎn)共享信道等特點(diǎn)，提出了共享結(jié)果傳輸和網(wǎng)內(nèi)過濾等技術(shù)，達(dá)到了進(jìn)一步減少網(wǎng)絡(luò)中通信代價(jià)的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，EMS