无线传感器网络中多用户应用环境的数据查询研究

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在环境监测,工业,医疗,军事等领域,无线传感器网络已经为人们描绘出了美好的应用前景,然而一种面向大众的廉价的多用户应用的无线传感器网络更是一种迫切的需求。基于多用户的无线传感器网络正在成为目前的又一研究热点。   在基于多用户应用的无线传感器网络中,其查询的类型和到达时间的分布有着其自身的特点。从降低查询代价的角度出发,需要为多用户应用环境下的查询精心设计专门的数据查询处理方法。一种适用于该应用环境的新的查询处理方法已经被提出,即网络事件报告方法NER(Network Events Report),该方法采用了事件报告的机制,能很好地适应于多用户应用环境中大量查询到达的情况。但是,NER方法对网络中事件的跟踪机制比较单一,不够灵活,不适应于查询轻负载的情况,存在着一定的缺陷。针对此问题,本文对该方法做了进一步研究,提出了查询驱动的事件跟踪方法QDT(Query-driven Tracing),QDT能够灵活地根据网络查询负载的大小来启动或停止对事件的跟踪,从而减少了轻负载时的事件跟踪能耗。NER为了实现事件报告机制并将查询分发限制在事件区域内,引入了一个在事件区域内节点以自组织的方式生成一张嵌入子网的算法,即FMCC(FastMini-Cost Coverage)算法,该算法具有低能耗,低时延的特点。然而,FMCC算法并没有考虑各节点能量不均衡的因素,这将缩短网络的生命周期。因此,本文基于FMCC算法设计了能量均衡的嵌入网生成算法EFMC(Energy-balanced FastMini-Cost Coverage),仿真实验表明EFMC有效地延长了网络的生命周期。   本文的主要研究工作包括以下几个方面:   1.进一步分析了多用户应用环境查询的分布特点,提出了基于NER的网络存储和本地存储的QDT查询处理方法。该方法合理地在两种存储方法之间自适应切换,使其更能适应于多用户应用环境查询负载的变化特性。   2.提出一种能量均衡的嵌入网自组织算法EFMC,该算法克服了FMCC算法导致个别节点能量消耗过大的缺点。   3.在Visual C++6.0环境下编程,对QDT方法和EFMC算法进行了仿真实验。考察了QDT方法在各种网络环境下的性能,并进行了相应分析。仿真结果表明,QDT方法比现有方法更能适应于多用户应用环境,EFMC有效地延长了网络的生命周期。
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