无线传感器网络中数据管理技术的研究

论文摘要

目前无线传感器网络技术对区域环境的监测是其主要的应用之一,通过对传感器节点采集的大量的感知数据的管理和处理来实现对感知区域实时情况的监控。因此数据管理技术就成为了无线传感器网络的核心技术,如何对感知数据进行合理的存储、传输、处理以及查询就成了当前无线传感器网络的研究重点。采用合理的数据管理技术不仅能够实现感知数据与网络物理实现的分离,实现传感器网络对于用户的透明性,而且还能够减少感知数据的传输,降低网络的能耗,从而延长网络的寿命,提高网络性能。本文基于危险品在途安全状态监控系统的需求,研究并实现了一种基于订阅/发布机制的集中式数据查询系统。本文的主要工作包括：(1)以无线传感器网络在危险品在途安全状态监控系统的应用为背景,分析了集中式查询系统结构在多个小型传感器网络中具有较大的优势。(2)由于传统的集中式查询系统需要大量的数据传输,这就会消耗大量的网关以及节点的能量。对此本文提出了将发布/订阅机制应用到查询系统中,并针对传统的发布/订阅消息交换模式不能实现传感器网络对用户查询透明性的需求进行了改进。(3)对查询系统框架中的订阅代理、订阅消息的管理、通信服务器以及网关通信和数据处理的设计进行了详细的阐述,并且提出了一种订阅消息重组的算法来解决重复订阅的问题。(4)结合危险品在途安全状态监控系统,实现了查询系统模型的部分功能并进行了测试。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究的目的与意义
• 1.4 论文的研究内容
• 1.5 论文组织结构
• 2 无线传感器网络及其数据管理技术
• 2.1 无线传感器网络概述
• 2.1.1 无线传感器网络的体系结构
• 2.1.2 无线传感器网络的应用
• 2.2 传感器网络数据管理技术综述
• 2.2.1 数据存储技术
• 2.2.2 数据查询技术
• 2.3 数据存储策略性能分析
• 2.3.1 存储及查询能耗分析
• 2.3.2 分析总结
• 2.4 本章小结
• 3 发布/订阅消息交换模式及其在传感器网络中的应用
• 3.1 消息交换模式
• 3.1.1 基本消息交换模式
• 3.1.2 组合消息交换模式
• 3.1.3 发布/订阅消息交换模式
• 3.2 发布/订阅模式在传感器网络中的应用现状
• 3.2.1 Mires
• 3.2.2 EventX
• 3.3 针对集中式数据查询应用对发布/订阅模式的改进
• 3.3.1 改进的发布/订阅消息交换模式
• 3.3.2 改进的发布/订阅消息交换模式的特点
• 3.3.3 分析总结
• 3.4 本章小结
• 4 基于发布/订阅机制的集中式数据查询系统
• 4.1 系统模型概述
• 4.1.1 系统研发背景
• 4.1.2 系统总体结构
• 4.1.3 系统中的发布/订阅模式
• 4.1.4 系统消息模型
• 4.2 订阅代理
• 4.2.1 订阅代理实现的技术分析
• 4.2.2 数据查询分类
• 4.2.3 订阅消息的生成
• 4.3 订阅消息的管理
• 4.3.1 订阅消息重组算法
• 4.3.2 订阅消息的调度
• 4.4 数据通信服务器
• 4.4.1 总体结构
• 4.4.2 通信流程
• 4.5 网关通信与数据处理
• 4.5.1 移动通信技术分析
• 4.5.2 网关模块的通信模式
• 4.5.3 感知数据的存储与发布
• 4.6 本章小结
• 5 基于发布/订阅机制数据查询系统的实现与测试
• 5.1 系统开发的相关技术
• 5.1.1 TinyOS
• 5.1.2 基于SOAP的Web Service技术
• 5.1.3 GPRS通信技术
• 5.2 数据查询服务的实现与测试
• 5.2.1 数据查询服务的实现
• 5.2.2 数据查询测试
• 5.3 通信服务器的实现与测试
• 5.3.1 感知数据实时接收及订阅消息状态监控
• 5.3.2 通信服务器稳定性测试
• 5.4 订阅消息重组算法性能分析
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集