无线传感器网络的演绎编程模型研究与实现

论文摘要

无线传感器网络编程模型是随着无线传感器网络的发展而提出的新需求，其目的是为了提供一个易于用户使用，易于应用程序升级的无线传感器网络应用程序开发平台。因无线传感器网络存在能量，存储，计算等资源限制，故传统的编程模型无法适用于无线传感器网络。因此研究一种易于用户使用，易于应用程序升级的无线传感器网络编程模型成为该研究领域的热点。本文对无线传感器网络编程模型进行了研究，分析了现有无线传感器网络编程模型的优缺点，并基于无线传感器网络的特点设计和实现了具有演绎能力的编程模型，该编程模型采用规则描述用户的需求，规则最后转换为数据库JOIN等操作，考虑到现有的无线传感器网络分布式JOIN算法存在的问题和缺点，本文提出了新的JOIN算法，该算法能有效解决负载均衡，空洞以及节点失效问题。本文的主要工作和创新点如下：⑴介绍和分析了现有无线传感器网络编程模型的优缺点，提出了一个易于使用，易于应用程序升级的无线传感器网络演绎编程模型。⑵演绎编程模型采用规则描述应用逻辑，规则最后转换为数据库的JOIN等操作，针对现有的无线传感器网络分布式JOIN算法存在的问题和缺点，本文提出了一个新的分布式JOIN算法，该算法能有效解决负载均衡、节点失效以及空洞问题。⑶设计和实现了支持该演绎编程模型的无线传感器网络应用程序开发平台NHSensor。在NHSensor系统中设计和实现了基于移动Agent的底层执行机制，并演示了建树路由算法，得到了整个路由树的拓扑图，该例子程序表明该演绎编程模型可以降低开发无线传感器网络应用程序的难度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 无线传感器网络编程模型的研究现状
• 2.1 无线传感器网络技术
• 2.1.1 无线传感器网络的定义
• 2.1.2 无线传感器网络的特点
• 2.1.3 无线传感器网络体系结构
• 2.2 编程模型
• 2.2.1 编程模型的定义
• 2.2.2 编程模型的作用
• 2.2.3 编程模型的特点
• 2.3 国内外研究现状
• 2.4 本章小结
• 第三章 具有演绎能力的无线传感器网路编程模型
• 3.1 无线传感器网络编程模型特点
• 3.1.1 无线传感器网络应用需求
• 3.1.2 无线传感器网络编程模型须具备的功能
• 3.2 演绎编程模型语言 Slog
• 3.2.1 Datalog 对关系模型的支持
• 3.2.2 Datalog 的递归应用
• 3.2.3 Datalog 的扩展 Slog
• 3.2.4 Slog 不动点特性
• 3.3 无线传感器网络的演绎编程模型
• 3.3.1 演绎编程模型语言 Slog 的结构
• 3.3.2 演绎编程模型对自定义函数的支持
• 3.3.3 演绎编程模型的优化机制
• 3.4 演绎编程模型描述能力
• 3.4.1 数据采集
• 3.4.2 建树路由算法
• 3.5 演绎编程模型与其它编程模型的比较
• 3.6 本章小结
• 第四章 无线传感器网络的分布式 JOIN 算法
• 4.1 引言
• 4.2 相关工作
• 4.3 PA（Perpendicular Approach）算法
• 4.3.1 PA 算法流程
• 4.3.2 PA 算法存在的问题
• 4.4 EJA 算法流程
• 4.5 JOIN 阶段节点失效问题
• 4.6 水平窗口和垂直窗口的大小的选取
• 4.6.1 水平窗口
• 4.6.2 垂直窗口
• 4.7 实验与结论
• 4.8 本章小结
• 第五章 NHSensor 原型系统的设计与实现
• 5.0 NHSensor 系统简介
• 5.1 NHSensor 体系结构
• 5.2 NHSensor 系统实现
• 5.2.1 SQL 转换 Slog
• 5.2.2 Slog 的词法和语法分析
• 5.2.3 NHSensor 系统的数据结构
• 5.2.4 扩充 Agilla 指令系统
• 5.2.5 Agent 代码生成
• 5.2.6 分布式 JOIN 算法
• 5.4 执行机制
• 5.5 PC 下的 Agilla 模拟器实现
• 5.6 建树路由算法运行示例
• 5.7 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果与发表的学术论文