无线传感器网络中的数据查询

无线传感器网络以数据为中心,提供数据采集、处理和查询功能.数据查询是无线传感器网络研究中的重点和热点问题.本文从查询过程的角度出发,对目前传感器网络数据查询研究现状进行了系统总结.在此基础之上,考虑传感器网络的异构性,提出了一种基于感知数据之间的数据信息的查询模型,并设计了感知数据交互必须的数据标签,给出了这种数据查询的应用实例.分析表明,该种数据查询能够大大提高传感器网络的查询效率,同时增强网络的健壮性,延长传感器网络使用寿命.     

无线传感器网络中对等数据存储策略研究

在无线传感器网络中,除了基于基站的数据传输和管理模式以外,对等数据传输以及网内数据管理同样具有非常重要的现实意义。本文论述了传感器网络中对等数据传输的应用特点和研究挑战,以及数据存储策略与对等数据传输的关系。如何设计有效的数据存储策略是对等数据传输和网内数据管理、查询的关键技术和重要研究课题。本文分析了无线传感器网络中对等数据存储策略的分类、负载平衡和查询成功率等相关问题。本文采取基于位置的分类方法,根据策略是否依赖节点的位置信息,将节点间的对等数据存储分为基于位置的策略和无位置策略。本文综述了目前的相关研究,比较了各种策略适用的网络环境和数据查询成功率、网络负载平衡等性能指标。     

无线传感器网络中的Skyline查询处理技术

Skyline查询作为多目标决策的重要手段之一,在无线传感器网络应用中发挥着越来越重要的作用。对无线传感器网络中的Skyline查询处理技术进行了论述。首先讨论集中数据库中的Skyline查询算法。其次,讨论无线传感器网络中Skyline查询的典型应用。进而,根据无线传感器网络能量、存储和处理能力有限等特点,全面论述了无线传感器网络中的Skyline查询方法,并指出了今后的研究方向。     

无线传感器网络数据管理技术研究进展

无线传感器网络本质上是一个以数据为中心的网络,它处理的数据为传感器采集的连续不断的数据流.因此,现有的数据管理技术把无线传感器网络看作为来自物理世界的连续数据流组成的分布式数据库.由于传感器节点的计算能力、存储容量、通信能力以及电池能量有限,再加上flash存储器以及数据流本身的特性,给数据管理带来了传统分布式数据库系统没有的一些新挑战.从数据库系统的体系结构、数据存储与索引技术、数据模式、查询处理及优化技术等方面介绍了无线传感器网络的数据管理技术的研究现状.     

C-cast: 传感器网络中无位置数据分发和发现技术

在无线传感器网络中,基于对等节点的数据分发和发现技术是一项关键的工作和研究问题。现有的研究技术和协议设计多数依赖于节点的位置信息,但是在传感器网络中节点获取位置信息需要精确的定位算法和大量的计算、通信开销。为满足在没有位置信息的情况下,节点依然能够有效地进行数据分发和发现工作,本文提出了C-cast协议。C-cast协议不仅不依赖于精确的物理位置信息和大功耗的定位服务,而且节点不需要存储维护太多的全局拓扑信息。本文证明了在稠密网络的理想模型下,C-cast协议能够达到100%的数据查询成功率;在随机模型下,通过选择跳步距离适当的两个信标节点,C-cast协议能够达到80%以上的实际数据查询成功率。本文测试了C-cast协议的三种性能,包括数据查询成功率、存储代价和负载均衡。测试结果显示C-cast协议达到甚至超过基于位置信息的协议性能。     

无线传感器网络的数据存储和索引技术

研究影响无线传感器网络数据存储和查询效率的应用指标,如查询比率和采样频率。对无线传感器网络数据存储方法与各种应用指标的关系进行定量分析和比较,给出各种方法的典型应用场景,为无线传感器网络的数据存储和索引技术设计提供了参考。     

Pull-Push查询处理在传感器数据库的应用研究

从查询角度而言,无线传感器网络可以看作是一个以节点感知、存储数据为基础的分布式数据库系统。通过实验数据验证了Pull-Push查询处理算法,可以有效节省传感器网络能量的消耗,进而延长网络的生命周期。     

无线传感器网络中基于小波的分布式存储

无线传感器网络主要用于从目标对象收集信息,由于其能源极其有限,分布式数据存储和查询得到越来越多人的注意.本文提出了一种基于小波构架的新型分布式存储方式,它使所有信息经小波压缩后平均分布于各个节点之中,构成小波系数空间存储结构树.通过仿真实验,表明这种算法在无线传感器网络的数据管理中获得了良好的效果:(1)通过简化小波变换消除了额外的计算和通信量,大大节省了数据管理所需的能耗;(2)利用传感器节点内和节点间的信息关联,有效提高了存储效率;(3)利用小波多分辨率的编码技术和小波系数空间结构树的自相似性,支持时空两个方向的快速查询.     

大规模无线传感器网络中基于振荡轨迹的数据存储与发现机制

在大规模无线传感器网络中,在不存在基站节点的情况下,节点组成对等网络,任何一个节点都有可能成为数据消费者节点或者数据生产者节点.传感器网络是一种资源受限的自组织网络,节点的能量和计算能力不足以支持复杂协议的设计.如何让随机产生的消费者节点和生产者节点能够有效迅速地发现对方并进行数据查询工作是传感器网络研究中的一个难点.利用数据为中心的存储策略,提出了一种振荡轨迹的数据存储发现机制.该方案要求消费者节点和生产者节点将查询或者数据存储到相应的振荡路径上.该方案不需要节点存储全局的网络信息,每个节点根据局部信息和预设的反射角度进行路由选择和数据转发.理论上,所有的振荡轨迹满足两两相交的特性,保证了数据查询成功率,而且消费者节点在查询数据时所需要的跳步距离是有界的,同时该方案能够保证数据负载的平衡.     

传感器网络多查询架构体系及融合算法

无线传感器网络可以看作是以节点感知、存储数据为基础的分布式数据库系统。针对多查询处理问题,提出一种以节能为目标的查询架构体系,以及多查询的分类算法和查询融合算法。通过实验验证了算法的有效性,即在同等条件下,可以有效节省传感器网络能量的消耗,进而延长网络的生命周期。     

基于RCFile的无线传感器网络数据存储策略研究

随着无线传感器网络技术的发展,其应用价值遍布环境监测、工农业、抢险救灾、军事国防、生物医疗等许多领域.由于无线传感器网络特征与节点特点,其数据存储与查询策略研究成为热点.对已有的数据存储策略进行了详细介绍与研究,并分析它们的优缺点;其次结合大数据中一种高效的数据存储结构——RCFile,并将其应用到传感器网络的数据存储中,结合行列存储的优势,改变数据存储结构,提出了一种基于RCFile的无线传感器数据存储算法(Wireless sensor network Data Storage based on RCFile,WDSR),并给出了仿真结果分析.仿真结果表明,提出的算法在低能耗、高效率方面存在一定优势.最后指出了无线传感器网络数据存储算法的发展方向.     

面向隐私保护的两层传感网Top-k查询处理方法

无线传感器网络中的隐私保护技术已经成为研究热点,其中具有隐私保护能力的Top-k查询已经成为富有挑战性的研究问题.提出了一种基于前缀编码验证(PMV)机制的两层传感器网络隐私保护Top-k查询处理方法.通过引入PMV机制,并利用加密和Hash消息身份验证编码技术,使感知节点对采集到的数据进行加密和编码处理,并上传至存储节点;存储节点利用PMV机制实现在无需感知数据明文参与下的数值线性关系比较,进而计算包含查询结果的最小候选密文数据集,并发送给Sink节点;最终由Sink解密密文数据,完成Top-k查询结果计算.为了降低感知节点能耗,给出基于Hash技术的能量优化策略.理论分析和实验结果表明,该方法能够确保数据的隐私安全性,且性能表现优于现有工作.     

基于虚拟环的无线传感网节能数据存储与查询机制

为了提高无线传感器网络的数据存储以及查询效率,同时尽可能地减少网络的能量消耗,延长网络正常工作的生命周期,提出一种基于虚拟环的节能数据存储与查询机制。该机制将传感器网络域划分成许多虚拟的环形网络,再通过基于最小网络能量消耗量的价值成本函数来定义集合环,通过集合环来执行事件数据的存储及查询任务。仿真结果表明,相比SDS方案以及其他节能的数据存储方案,该方案在延长网络的生命周期、提高能量利用效率上均获得了更好的效果。     

两层传感器网络隐私保护Skyline查询协议

无线传感器网络中隐私保护技术已经成为研究热点,其中隐私保护精确Skyline查询协议已成为富有挑战性的研究问题.提出一种两层传感器网络隐私保护Skyline查询协议(PPSQ).该协议通过采用Z-O编码技术并结合HMAC机制,使得存储节点可以在无需感知数据明文的情况下判断出元组的支配关系,从而得出密文查询结果,保护了数据的隐私安全性;并通过辅助计算节点计算的验证码来保证查询结果的完整性.理论分析和实验结果表明,PPSQ协议能够保证感知数据、查询结果的隐私安全性和查询结果的完整性,且性能优于现有工作.     

两层传感网中能量高效的隐私保护范围查询方法

具有隐私保护能力的范围查询处理方法是当前无线传感器网络(wireless sensor networks, WSNs)数据管理应用技术中具有挑战性的研究内容.针对2层传感器网络环境,提出了一种能量高效的隐私保护范围查询处理方法(energy-efficient and privacy-preserving range query, EPRQ).在数据存储阶段,感知节点对其采集的数据进行加密处理,并利用0-1编码和Hash消息身份认证编码机制计算各采集数据的最小化比较因子,然后将密文和编码数据上传至存储节点.在查询处理阶段,基站计算用户查询的目标范围区间的比较因子,并作为查询指令发送给存储节点;再由存储节点利用0-1编码验证机制的数值比较特性,实现无需明文数值参与下的数据大小比较,进而确定查询结果密文数据集,并返回基站;基站解密密文数据,获得最终的查询结果.理论分析和实验结果表明,该方法能够实现对感知数据、查询结果和目标范围区间的隐私保护,且与现有方法相比具有更高的能耗效率.     

Query processing in sensor networks

Smart sensors are small wireless computing devices that sense information such as light and humidity at extremely high resolutions. A smart sensor query-processing architecture using database technology can facilitate deployment of sensor networks. Smart-sensor technology enables a broad range of ubiquitous computing applications. Their low cost, small size, and untethered nature lets them sense information at previously unobtainable resolutions. We discuss about query processing in sensor networks.     

两层传感器网络中安全Top-k查询处理技术综述

无线传感网中安全数据查询技术的研究已引起了广泛的关注,其中以存储节点为中间层的两层传感器网络中安全Top-k查询技术的研究具有重要的现实意义。现有的安全Top-k查询技术主要针对查询过程中数据的隐私保护和查询结果的完整性验证等问题开展研究工作。从安全性能和通信性能两个维度出发对现有的两层传感器网络中的安全Top-k查询技术进行了总结,介绍了网络模型查询模型,以及查询过程中存在的安全性问题;同时分析和总结了现有的各协议所采用的关键技术以及其主要优点和不足,最后指出了未来可能的研究方向。     

动态无线传感网中低延迟高可靠的数据查询机制

查询处理作为大规模无线传感器网络中智能服务的一个重要操作,可以根据用户需求对网络中的感知数据进行检索和回传.然而,部署在恶劣环境中的无线传感网络,节点容易遭受外力破坏,或者自身资源(能量、存储等)有限,可能会导致节点发生位移和故障,从而造成网络拓扑不断改变以及部分节点的感知数据失效.同时,由于节点感知数据容量大、传输带宽有限以及网络链路不可靠等情况,可能会造成网络通信时延大大增加.这些因素使得快速、可靠的数据查询处理成为无线传感网中一个难题.为了解决这个难题,提出一种动态网络中低延迟高可靠的数据查询机制.该机制是一种非聚合随机查询方式,通过将传感节点划分为源节点和查询节点来实现数据查询.首先,根据监测事件将网络划分为若干个子区域,每个子区域中的源节点相互协作,并按照时间顺序依次轮流监听该区域的事件信息;接着,源节点根据预估的平均节点故障概率,计算出一个合理的备份数量,并将源数据按照该数量存储到邻居节点中,以降低源数据的失效概率;然后,为了加快数据查询速度,源节点定期对源数据块进行编码压缩,并选取剩余能量和存储空间较小的多个邻居节点作为下一跳接收节点.这些接收节点基于局部区域中节点个数大小,决定是否接收存储该报文.重复上述过程,直至压缩数据均匀地分布在网络中.另一方面,查询节点接收到查询请求时,也使用负载均衡多路分发方式将查询请求传输到部分节点上.为了避免目标数据的冗余回传,当查询请求成功查询到目标数据时,目标节点先修改访问位,再选取与查询节点距离最近的邻居节点作为下一跳接收节点,迭代执行上述操作,直到用户获得所需要的事件信息.在以上过程中,为了节省节点能量,在保证高成功查询率的条件下,建立通信能耗最小化的优化模型,计算出最优的压缩数据副本数和查询消息副本数,之后,源节点和查询节点分别按照该数量进行副本数据分发.最后,理论分析和实验结果表明,与其它四种查询算法相比,提出的查询机制具有更高的查询成功率、更低的通信能耗和通信时延.