基于无线Mesh网络的查询优化技术研究

论文摘要

作为无线ad hoc网络的延伸,自2002年以来无线Mesh网络以其组网简单、方便、可扩展,无线多跳,健壮性高,结构灵活,高带宽和干扰较小等诸多优点备受研究人员的关注。至今,已有大量的专门针对无线Mesh网络特性设计的路由协议、MAC协议、传输协议等底层基础研究成果。但是像查询处理、优化等面向应用的研究还很少。查询优化作为数据库技术中的重要环节在数据库的不同发展阶段中一直是人们研究的重点。而分布式无线数据库是未来无线Mesh网络的重要应用领域之一,所以如何结合无线Mesh网络的特点进行查询优化是无线Mesh网络技术和数据库技术的新的研究热点。本文对基于无线Mesh网络的查询优化技术进行了重点研究。针对查询处理的不同阶段,分别提出了两阶段的查询计划生成算法,查询迁移算法及多查询优化算法。两阶段的查询计划生成算法在第一阶段生成集中式的逻辑上最优的查询计划,第二阶段根据本文提出的多代价评估模型产生分布式的查询计划,加入对执行节点负载、带宽情况的考虑,主要解决无线Mesh网络中节点断接、执行节点过载问题。针对网络中部分节点过载导致整体查询性能下降的问题,本文提出的查询迁移算法在有效平衡节点负载的同时,提高了降低网络整体传输代价的可能性。针对查询之间大量存在子查询重叠的情况,本文从数据源端角度出发,以建立多级数据源的方式自底向上的对网络中的多查询进行优化,算法虽然在数据源端产生了一些通信和维护代价,但是从整体上大大的降低了网络的传输和计算代价,从而延长了网络的生存期。最后,设计了一个原型系统,通过实验分析对本文提出的各算法进行了多方面的性能评估。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 无线MESH 网络概述
• 1.2.1 无线Mesh 网络的典型结构与优缺点
• 1.2.2 无线Mesh 网络的研究及应用现状
• 1.3 无线网络查询处理及优化技术
• 1.3.1 无线网络环境下查询处理及优化技术的研究现状
• 1.3.2 无线Mesh 网络中查询优化技术面临的问题
• 1.4 本文的贡献
• 1.5 论文结构
• 第2章 基于MESH 多通道和查询保真率的分布式查询计划生成算法
• 2.1 研究背景
• 2.2 设计获取环境资源信息的通信协议
• 2.3 基于MESH 多通道的两阶段查询计划生成方法
• 2.3.1 多通道特性与基于浓密树的查询计划表示模型
• 2.3.2 集中式查询计划的启发式方法
• 2.4 基于查询保真率的代价评估模型
• 2.5 分布式查询计划生成算法
• 2.5.1 基于查询保真率分布式计划生成策略
• 2.5.2 基于查询保真率分布式计划生成算法
• 2.5.3 基于健壮性考虑的算法改进
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于输入输出流的查询迁移算法研究
• 3.1 问题分析
• 3.2 基于无线MESH 网络的查询迁移策略TCDFA
• 3.2.1 迁移节点集合的选择
• 3.2.2 基于输入输出流的查询片断迁移选择
• 3.3 基于输入输出流的查询迁移算法
• 3.3.1 Parter 集合选择算法
• 3.3.2 IOSM 查询迁移算法
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于数据源的多查询优化算法
• 4.1 问题分析
• 4.2 多查询优化策略
• 4.3 多查询优化算法
• 4.4 本章小结
• 第5章 原型系统设计及实验分析
• 5.1 基于无线MESH 网络的查询模型MEDSQM
• 5.2 实验分析
• 5.2.1 基于Mesh 多通道和查询保真率的分布式计划生成算法
• 5.2.2 基于输入输出流的查询迁移算法
• 5.2.3 基于数据源端的多查询优化算法
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢