基于RCFile的无线传感器网络数据存储与查询优化策略

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无线传感器网络技术的快速发展,使得其在防空、工业、城市管理、海洋监测、环境监测、预防恐怖袭击等领域广泛应用。以数据为中心是传感器网络的最大特点,所以如何将节点感知的数据进行有效的存储与传输是关键,这直接影响到数据访问的可靠性与高效性。由于传感器网络覆盖面积广,节点数量众多,每分每秒都在监测数据,节点需要接收和处理大量数据,但由于每个节点能量和存储容量都是有限的,大量数据堆积和冗余会造成节点死亡和数据丢失,合理有效的存储和转发数据,可以有效节省节点的存储空间,降低传输过程中的能量消耗,能进一步提高整个网络的性能。对于无线传感器网络的数据存储和研究现状,国内外都进行了详细的描述,并给出了相关的分析。本文首先对国内外有关无线传感器网络数据存储与查询算法行了分类阐述,然后分析了相关算法的优势与不足。随后介绍了大数据中一种高效存储结构—RCFile,并基于RCFile提出了一种适用于传感器网络的数据存储算法。以下四个方面是本文的主要研究内容:1.本文针对无线传感器网络中存在的数据存储问题进行了分类阐述,大致概括为三种解决策略:(1)外部存储;(2)本地存储;(3)以数据为中心存储。本文分别对三种数据存储策略及相关算法进行了分析论述,给出了这三种存储策略的优势与不足。2.阐述大数据的发展趋势及特点,目前大数据存储方案主要有:行存储、列存储。这两种存储方案在处理海量数据时,哪一种更能兼顾完整、安全、可靠性,在学术界存在很多争持。本文分别论述了两种存储方式的存储格式及结构模型。3.本节首先研究了无线传感器网络的数据特点,然后分析与大数据的相同点与不同点,提出了一种基于RCFile的无线传感器数据存储算法(Wireless sensor network DataStorage based on RCFile,WDSR)。在大数据中,RCFile是一种高效的数据存储结构,将RCFile的存储格式应用到无线传感器网络中,通过改变传感器传统的数据格式,提高节点存储空间利用率,降低存储传输过程中消耗的能量,延长了节点寿命,进而提高了网络的整体性能。4.提出一种基于RCFile的查询处理机制。在数据处理过程中,运用分布式处理与并行计算相结合的方式,结合了RCFile的存储优势,能够减少数据查询过程中的冗余操作。节点内部查询的过程中使用lazy解压缩,可以跳过不必要的列查询,降低了查询时延。与其他类型的查询处理算法相比,随着数据量的增大,本算法节能优势更明显,不仅减少查询在整个网络内洪泛造成的能量浪费,还可以缩短查询响应时间。
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