發(fā)布時間：2017-12-17 10:28

  本文關(guān)鍵詞：基于緩存策略的多應(yīng)用共享傳感網(wǎng)多查詢優(yōu)化研究

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)因其廣泛的應(yīng)用和巨大的發(fā)展前景,正受到越來越多人們的關(guān)注。傳感器節(jié)點通常由電池供能,由于環(huán)境因素等難以充電或更換電池,當一個節(jié)點電池能量耗盡,整個網(wǎng)絡(luò)的生命周期即終止。所以,如何有效節(jié)省網(wǎng)絡(luò)耗能是目前研究重點之一。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常僅支持單一應(yīng)用,這造成網(wǎng)絡(luò)資源浪費,且降低傳感器節(jié)點利用率。所以,越來越多的研究擬構(gòu)建多應(yīng)用共享的傳感網(wǎng),從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)耗能和提高節(jié)點利用率。在一些特定場景下傳感器數(shù)據(jù)可能不會在一段時間內(nèi)劇烈變化,精確度在一定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)也可應(yīng)答用戶請求,將歷史數(shù)據(jù)進行緩存并用于應(yīng)答用戶查詢,可減少網(wǎng)絡(luò)實時獲取數(shù)據(jù)量和網(wǎng)絡(luò)耗能。本文針對上述研究問題提出了多應(yīng)用共享的傳感網(wǎng),構(gòu)造二級緩存策略,實現(xiàn)能量有效的多查詢優(yōu)化。主要研究內(nèi)容如下:首先,本文構(gòu)建多應(yīng)用共享的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模型。針對網(wǎng)絡(luò)多應(yīng)用分解后的多個查詢?nèi)蝿?wù),根據(jù)其查詢區(qū)域、查詢時長及查詢屬性重寫為0-1二進制串,并對該多應(yīng)用查詢的二進制串取并集,實現(xiàn)多應(yīng)用的合并和數(shù)據(jù)共享。其次,對網(wǎng)絡(luò)劃分網(wǎng)格,構(gòu)建基于基站和網(wǎng)格頭結(jié)點的二級緩存模型。其中網(wǎng)格頭結(jié)點只存儲該單個網(wǎng)格內(nèi)節(jié)點數(shù)據(jù),并將用戶所需數(shù)據(jù)傳輸給基站,基站進行整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的緩存與用戶應(yīng)答,并合理設(shè)置基站數(shù)據(jù)替換、數(shù)據(jù)預取算法。然后,構(gòu)建基于緩存機制的多應(yīng)用共享傳感網(wǎng)中多查詢優(yōu)化機制。針對多個應(yīng)用合并后所需獲取的數(shù)據(jù),首先從基站查找是否緩存有在有效范圍內(nèi)的數(shù)據(jù),如果有則直接由基站緩存數(shù)據(jù)應(yīng)答;否則,從網(wǎng)格頭結(jié)點緩存數(shù)據(jù)獲取。查詢數(shù)據(jù)通過索引樹上傳至基站,基站進行緩存更新、數(shù)據(jù)預取及多應(yīng)用查詢應(yīng)答。最后,本文對所構(gòu)建的基于緩存策略的多應(yīng)用共享傳感網(wǎng)多查詢優(yōu)化過程,進行上機模擬實驗,并與相關(guān)工作作對比。理論分析和實驗結(jié)果證明了本文所構(gòu)建模型方法的技術(shù)可行性和能量有效性。綜上所述,該論文所研究的多查詢優(yōu)化方法,可高效應(yīng)對多用戶多應(yīng)用請求,對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低能耗查詢方面作進一步的推動。
【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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