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无线传感器网络已引起了许多国家学术界和工业界的高度重视。它被认为是对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一,有广泛的发展前景。当前传感器网络的研究和应用都是以实现数据采集为目的,在这样的应用背景下,传感器网络的任务就是实时采集监测对象的数据,通过主动发送或者以查询驱动模式上传数据给控制中心服务器。
然而,在无线传感器网络中,用户有时需要对无线传感器节点进行管理和控制,也会对传感器的某个节点提出精确的数据查询要求,同样,传感器网络中一些功能独立的节点之间也需要信息的交互查询。但有关无线传感器网络的数据交互查询的研究还较少。随着网络互联需求的不断发展,需要将传感器网络作为传统网络的组成部分集成到广域网中,以便用户提供更透明、更高效的服务。
为解决传感器网络内部节点间以及外部用户的数据查询请求,本文将结构复杂的无线传感器网络分为上层的服务信息网和下层的数据采集子网,并分层设计了不同的数据查询解决方案。针对上层服务信息网,设计了基于Tapestry算法模型的数据查询方案,对查询方案中的查询模式、网络拓扑结构、新节点加入和信息的发布、服务信息的查询及应答过程、节点退出的处理等关键问题进行了研究和设计,还分析了这种分层设计的查询方案的可行性和正确性。而针对数据采集子网,因其处于不同应用环境下的网络拓扑结构的稳定性有较大的差别,本文设计了相应的查询方案。针对拓扑结构相对稳定的子网,采用Di jkstra算法查找最优路径,来解决数据的查询和传输;针对拓扑结构易变的子网,改进了蚁群算法,设计了相应的数据查询方法的具体实现过程,模拟运行蚁群算法的结果表明了该方案的可行性和有效性。
本文的工作为无线传感器网络的数据查询处理技术的研究做出了探索,为无线传感器网络的进一步应用积累了经验。