無線傳感器網絡中數據存儲與查詢分析

陳曉杰

摘 要 無線傳感器網絡是通訊技術高度發展的結果，通過建立無線傳感器網絡能夠更好的進行數據的比對查詢和存儲分析，使人們的信息交流更加便捷快速。文章通過分析傳感器的結構與作用，對數據的存儲類型和查詢方式進行深入探討，為進一步推廣無線傳感器網絡奠定基礎。

關鍵詞 無線傳感器網絡；數據存儲；數據查詢

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0018-01

1 無線傳感器網絡的基本定義

無線傳感器網絡是將數量眾多的微型傳感器均勻分布在需要進行測量或者監控的區域內，每隔一段距離，一定數量的傳感器就會形成一個固定的匯聚點，通過這些匯聚點進行距離更遠的通信，由無數個匯聚點組成了一個分工明確的網絡系統。這些匯聚點基于感應器而建立，彼此之間能夠很好地進行感應、收集、處理和傳輸信息的工作，使網絡覆蓋區域中的任何位置的目標信息都能得到及時的感知和處理，然后回傳給信息收集者。無線傳感器網絡的優勢在于可以打破客觀條件的限制，隨時獲取所需的大量信息，從而極大地豐富了人們的感知，延伸了信息收集范圍。無線傳感器網絡有高到低可大致分為處理器、匯聚點以及傳感器等三個部分。傳感器測得的信息傳送到匯聚點，通過匯聚點傳入管理節點，也就是處理器以便進行處理。

2 無線傳感器網絡中數據的存儲方式

想要了解數據在無線傳感器網絡中的存儲方式，其實就是研究傳感器所感知到的信息是如何進行存儲的，具體來說就是給數據在網絡中尋找一個合適的位置用于存儲，以及查詢數據的時候是如何將請求連接到正確的存儲位置上，方便獲取相應的數據。數據存儲大概可分為集中式存儲、本地存儲和分布式存儲三種。

2.1 集中式存儲

集中式存儲是一種應用最為廣泛且易于操作的存儲方法，傳感器將感知到的信息數據傳輸到匯聚點進行存儲，當進行查詢時可以直接從匯聚點獲取對應的數據。由于匯聚點具有空間大、易存儲、無消耗的特點，數據存儲的時間比較長，還能夠大大節省匯聚點的能量。這時無線傳感器網絡只是用于單純的收集數據，還不具備數據處理的能力，操作者只能從匯聚點中獲取數據。需要注意的是，當網絡形成一定規模，匯聚點比較密集時，大量的數據通過匯聚點傳輸，會過快地消耗匯聚點的能量，使整個網絡陷入癱瘓，因此集中式存儲不適合大型網絡。

2.2 本地存儲

本地存儲是指傳感器所感知到的數據都被存儲在傳感器自身的存儲器中，當對數據進行查詢時，需要涉及到整個網絡中的所有傳感器，經過各個傳感器的處理和反饋之后，才能獲取所需數據。這樣的存儲方法步驟簡單，沒有能量損耗和通信開銷，使數據訪問最大限度地做到了按需查詢。但是傳感器自身的存儲能力與匯聚點相比十分有限，不能很好地保存歷史數據，并且極易發生故障導致數據丟失；無法縮短數據訪問和查詢的步驟，浪費了過多的資源，極大地消耗了網絡壽命，當進行多批次的復雜查詢時，節點發生故障的幾率會大大增加。

2.3 分布式存儲

分布式存儲是以數據為中心，使其有效而均勻地存儲在周圍不同傳感器的方法。通過使用合理的機制來解決存儲與訪問之間所產生的問題，最大程度地保證數據的存儲和訪問得到及時處理。這種方法使數據的存儲和查詢都遵從事前制定好的特定機制，獲取數據也要以這個機制為依據。分布式存儲的特點與網絡信息的分散性不謀而合，但是建立合理有效的中介機制需要付出額外的代價。

3 無線傳感器網絡中數據的查詢方式

3.1 無線傳感器網絡數據的查詢特點

無線傳感器網絡中數據查詢方法包括：集中式方法和網內處理方法。集中式方法是指所有的數據查詢請求均在匯聚點內進行處理并完成，網內處理方法是將數據查詢請求從匯聚點延伸到各個傳感器，通過相互協作完成數據的查詢和處理。兩者各有利弊，網內處理的存儲和處理能力，相對地優于集中式，并且較為節省能量，使無線傳感器網絡的穩定性有所增強。而網內處理所采用的分布式計算，使傳感器網絡內的各個節點之間進行相互協作，共同處理信息，有效縮短了查詢時間，甚至還具有數據聚合的特殊作用。讓無線傳感器網絡采用網內處理方式，可以使任意一個傳感器對自身所存儲的數據依據查詢要求進行聚合，這樣能夠提高查詢數據的準確性，有效地節省網絡的能量消耗。

3.2 無線傳感器網絡數據查詢的分類

1）快照查詢：當查詢要求指定了詳細的數據信息，可以快速的獲取相關數據。

2）連續查詢：當查詢請求被提交以后，無線傳感器網絡在一段時間內通過處理器將數據流有規律地反饋給用戶。

3）事件驅動查詢：當傳感器感知到網絡中出現數據查詢請求，或者出現符合系統自定義的信息處理機制的事件時，會通過匯聚點將信息反饋到系統處理器，處理器會自動觸發傳感器以獲取相關的數據。

4）基于生命周期查詢：對于操作者來說，網絡的生命周期更值得了解和關注。對數據進行查詢的請求只需指定網絡的生命周期，由無線傳感器網絡自身去決定采樣頻率，然后采取合適的處理方式。

5）聚合查詢：要先對所獲取到的數據進行分組，然后按組別求解，得出能夠表示數據聚合特性的值，例如平均值、最大值、最小值等。由于采取單純的連續查詢會耗費較多的時間，并且一般用戶所關心的只是某些具有統計意義的數值，所以在連續查詢中通常會有另外進行的將數據分組的聚合查詢。

4 總結

無線傳感器網絡以數據為中心，對數據的存儲與查詢是其研究的重點問題。無線傳感器網絡包含了傳感器技術、分布式信息處理和無線通信等多種技術，能夠及時獲取和感知數據，并在不同環境下保證數據的有效存儲。數據的存儲主要是研究如何將數據存儲在網絡中，而數據的訪問主要是研究如何對數據進行查詢處理并準確反饋，二者相輔相成，缺一不可。如今是信息技術大行其道的時代，無線傳感器網絡將會具有十分廣闊的發展前景，值得學術界和制造業界等進行深入研究，通過對無線傳感器網絡數據的存儲、查詢進行分析，進而使其技術達到進一步的優化和應用，為社會發展提供一定的幫助。

參考文獻

[1]陳少華.無線傳感器網絡的數據存儲與查詢技術[J].重慶工學院學報：自然科學版，2009（1）.

[2]蔚趙春.無線傳感器網絡中數據存儲與訪問研究進展[J].電子學報，2008（10）.endprint