移动自组网数据管理关键技术研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:airkey1
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随着移动通信技术的迅速发展,出现了一种不需要移动通信基站支持的移动自组网(Mobile Ad Hoc Networks,简称MANET)。不同于传统的移动数据管理系统,在基于MANET的分布式数据管理系统中,不仅客户节点是移动的,而且数据服务器节点也是处于移动主机上面,具有移动的特性以及能量有限性。这给基于MANET的分布式移动数据管理系统的研究带来了更多的挑战。在基于MANET的分布式数据管理系统中,由于其数据服务器的移动性、拓扑结构频繁变化、网络的自组织性以及网络带宽的限制,传统分布式数据库技术以及基于基站式无线网络的移动数据库技术都不能很好地适用于MANET环境,因此大量的研究问题有待于解决和完善。  本文针对MANET的频繁移动性、网络自组织、能量有限等特点,对MANET数据管理系统的一些数据管理关键技术问题进行深入研究。本文的主要研究成果包括如下几个方面。  首先,提出了适合于MANET环境的数据缓存管理方法,包括缓存一致性维护算法、缓存替换算法、基于语义缓存的更新以及查询算法、缓存的重分布策略等。与以往移动数据库中的缓存管理算法相比,本文的算法更适合于MANET环境,特别是在语义缓存同步更新方面,提出了基于HPIR的缓存更新广播算法,大大减少了上行通信的开销,同时也提高了缓存的使用效率,减少对于有效缓存的错误替换。  第二,提出了适应于MANET环境的实时数据建模和查询处理算法,包括实时数据的网内动态建模算法、基于数据概率模型的查询处理算法、节省能量的数据监测调度算法。  第三,提出了一种扩展性强、能量有效的MANET中资源数据发布与发现技术,包括资源服务器的资源数据发布算法、资源数据广播优化算法、移动客户端的资源发现算法等。这些算法充分考虑了节点的移动特性,克服了以前提出的许多相关算法中假定服务器固定或者具有较低的移动速率的不足,更加适合于MANET环境。  第四,针对近几年得到广泛应用的构建于MANET之上的数据共享应用需求,提出了一种快速并且低能耗的MANET覆盖网络(Overlay)构造算法。该算法采取对高维数据空间进行降维、变换以及聚类的方法,通过提取数据的聚类描述信息来代替原始数据的发布,大大减少了数据的发布量,从而有效减少了建立分布式索引结构时所需的通信开销,更加适合于MANET环境,同时该方法也适用于高维多媒体信息在MANET环境中的共享。本文还给出了这种算法在已有Overlay结构中的应用,实验结果表明这种算法在节省通信开销的同时,在信息获取的精度方面并没有太多损失,而且具有一定的容错能力。  最后,本文设计并且实现了基于上述研究成果的原型系统来验证论文中的算法,并为将来的进一步研究提供测试平台。  
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