3D无线传感器网络中分布式存储和查询策略的研究

发布时间：2017-06-30 12:01

  本文关键词：3D无线传感器网络中分布式存储和查询策略的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着物联网时代的来临,无线传感器网络中感知的数据量将会越来越大,节点需要部署的区域将从传统2D升级为3D。但是当前的数据存储和检索模式对于海量数据的管理和使用能力是有限的。如何进一步加快其时空数据处理能力,探索出3D空间内高效的数据存储和检索模式将是非常有必要的。针对此问题,本文通过分析无线传感器网络的数据存储和查询算法的研究进展,实现了3D无线传感器网络中数据存储和查询,并有效地减少了感知数据在网络中的存储空间,以及在优化数据查询路由策略的基础上减少整个网络的能量消耗,实现了网络中能量的负载均衡。本文首先在3D部署区域内计算出封闭边界面,然后利用有限元网格划分原理将封闭边界面进行网络曲面的三角剖分,在得到的封闭剖分三角结果集上计算其割边,沿割边进行切割得到展开曲面,然后利用离散高斯曲率将展开的边界面映射为一个曲率为0的2D矩形平面。当非边界面上的节点进行数据存储或查询时,数据生产者或数据消费者会将相应请求发送到距离它最近的处于边界面上的节点中；当处于边界面上的节点进行数据存储和查询时,可直接在映射矩形边界面上进行相应操作。最后在得到的二维矩形部署平面上运用本文提出的改进球形double ruling算法实现网络中数据的存储和查询。本文利用VIATLAB搭建了仿真环境并编写了仿真程序,实验分别对GHT算法、球形double ruling算法和改进的球形double ruling算法在数据存储空间、数据通信量及通信负载均衡等因素上进行了仿真分析。实验结果表明本文提出的算法在节点数据存储效率、节点通信能耗和均衡网络的能量负载方面优于GHT算法、球形double ruling算法。
【关键词】：3D无线传感器网络 数据存储与检索算法 网络拓扑 三角剖分 离散高斯曲率 改进的球形doubIe ruling算法 球面投影
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景及动机8-9
• 1.2 研究现状及分析9-11
• 1.3 拟解决的主要问题11
• 1.4 论文组织结构11-14
• 第二章 无线传感器网络中的数据存储与查询14-26
• 2.1 无线传感器网络概述14-20
• 2.1.1 无线传感器网络特点17-19
• 2.1.2 无线传感器网络的主要研究问题及挑战19-20
• 2.2 无线传感器网络数据存储技术概述20-22
• 2.3 无线传感器网络数据查询技术概述22-23
• 2.4 本文研究方法及实施方案23-24
• 2.5 本章小结24-26
• 第三章 3D无线传感器网络曲面边界到2D矩形平面的映射26-36
• 3.1 有限元网格划分原理解决网络曲面三角剖分问题26-29
• 3.2 封闭曲面的割边计算29-31
• 3.2.1 计算割边30
• 3.2.2 减枝30-31
• 3.3 切割曲面到2D矩形平面的映射31-35
• 3.4 3D无线传感器网络中分布式数据存储和查询的实现35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 3D无线传感器网络边界面的分布式数据存储和查询策略36-46
• 4.1 Double Rulings算法36-37
• 4.2 球形Double Rulings算法37-39
• 4.3 球形Double Rulings算法的分析39-40
• 4.4 改进的球形Double Rulings算法40-44
• 4.4.1 网络模型描述40-41
• 4.4.2 数据存储41-42
• 4.4.3 数据查询42-44
• 4.5 本章小结44-46
• 第五章 仿真实验与结果分析46-56
• 5.1 实验参数设置46-47
• 5.2 3D单环Torus WSNs曲面边界到2D矩形平面映射的仿真实验47-56
• 第六章 总结与展望56-58
• 6.1 回顾与总结56-57
• 6.2 未来工作展望57-58
• 参考文献58-64
• 研究生期间发表论文及参加科研情况说明64-66
• 致谢66

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