[發(fā)明專利]分布式異構(gòu)傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)管理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210401062.4
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN102932846A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳力軍;李旭東
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W84/18
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 程化銘

技術(shù)領(lǐng)域

???本發(fā)明涉及一種傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具體說是一種分布式異構(gòu)傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)管理方法，用于對不同類型的傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)進行管理。

背景技術(shù)

???傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)，它把傳感器節(jié)點視為感知數(shù)據(jù)流或感知數(shù)據(jù)源，把傳感器網(wǎng)絡(luò)視為感知數(shù)據(jù)空間或感知數(shù)據(jù)庫，把數(shù)據(jù)查詢以及數(shù)據(jù)分析等數(shù)據(jù)管理內(nèi)容作為整個傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用目標。因此，任何基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用都離不開數(shù)據(jù)的收集、存儲、查詢、分析以及可視化，數(shù)據(jù)管理自然成為傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一。

???傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)管理的核心是數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)查詢。目前數(shù)據(jù)存儲主要分為三種類型，即外部存儲、本地存儲以及以數(shù)據(jù)為中心的存儲。外部存儲方式把數(shù)據(jù)集中存放在傳感網(wǎng)外的中心處理設(shè)備上，比如基站或者網(wǎng)關(guān)等；本地存儲把傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)就地存儲于產(chǎn)生該數(shù)據(jù)的傳感器節(jié)點上；以數(shù)據(jù)為中心的存儲方法以某種策略把傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)存放到傳感網(wǎng)中指定的位置。

???數(shù)據(jù)查詢方面的研究主要集中在如何在數(shù)據(jù)流上高效地進行各種查詢操作。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的查詢操作不同，在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，單個傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)往往無法反應(yīng)整個網(wǎng)絡(luò)的情況，因此需要實現(xiàn)分布式的數(shù)據(jù)查詢處理；另一方面，傳感網(wǎng)一般是執(zhí)行長時間的連續(xù)查詢，查詢在執(zhí)行過程中會遇到網(wǎng)絡(luò)的變化或者應(yīng)用需求的變化，因此傳感網(wǎng)的查詢需要具備自適應(yīng)性和動態(tài)性；最后，在進行聚合查詢操作時需要考慮到傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)是連續(xù)的數(shù)據(jù)流，需要預(yù)先進行特殊處理。

???在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域，目前學(xué)術(shù)界已經(jīng)有了不少的研究成果。這些成果主要根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生特點，以數(shù)據(jù)流的方式進行處理，研究如何在數(shù)據(jù)流上進行各種查詢操作，致力于如何構(gòu)建一種高效的數(shù)據(jù)流管理系統(tǒng)。在這方面，經(jīng)過學(xué)術(shù)界的研究，已經(jīng)出現(xiàn)了一些比較好的原型系統(tǒng)，比如Fjording、SStreaMMare和Aurora等。這些系統(tǒng)著重在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的流式數(shù)據(jù)上盡量實現(xiàn)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢操作以及一些特有的數(shù)據(jù)處理操作。

???上面這些數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)都是一般性的、大型的數(shù)據(jù)流管理系統(tǒng)，另外還有一些相對較小的用于收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并對其進行分析和可視化的系統(tǒng)，例如WiSeCoMaSys?、SWAT。這兩個系統(tǒng)與上面的數(shù)據(jù)流管理系統(tǒng)不同，它們并不是基于數(shù)據(jù)流的處理方法，而是首先收集所有的無線傳感器數(shù)據(jù)并把它們存儲到傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，然后再根據(jù)需要提供各種查詢和分析處理。

???在系統(tǒng)架構(gòu)上，上述兩種系統(tǒng)都只涉及WSN、WLAN和Internet這些最基本的網(wǎng)絡(luò)，并且都是采用多層次的處理模型，此外這些系統(tǒng)大多針對單一的傳感器。隨著傳感器種類日益多樣化并且逐步深入人們的日常生活，而且各種各樣的無線網(wǎng)絡(luò)不斷出現(xiàn)，我們需要構(gòu)建異構(gòu)環(huán)境下的傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，能夠適應(yīng)多樣化的傳感器節(jié)點并利用豐富的無限網(wǎng)絡(luò)。此外，由于基于數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)注重基本的數(shù)據(jù)處理功能和系統(tǒng)級的實現(xiàn)，在具體的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中難以直接使用以得到理想的效果；而WiSeCoMaSys、SWAT在數(shù)據(jù)的收集、分析和可視化上還有不夠完善的地方，比如網(wǎng)絡(luò)拓撲圖的實時顯示、傳感器數(shù)據(jù)查詢處理請求等。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種分布式異構(gòu)傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)管理方法，可以用于對不同類型的傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)進行管理，減少傳感器節(jié)點的能耗，并且有效地響應(yīng)各種應(yīng)用請求。

本發(fā)明分布式異構(gòu)傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，由感知層傳感器節(jié)點、代理層、控制層和用戶層四個層次構(gòu)成；其特征是：

最底層是感知層，由各無線傳感器節(jié)點和數(shù)據(jù)感知節(jié)點構(gòu)成，包括Micaz、Telosb這類基本傳感器節(jié)點和攝像頭等數(shù)據(jù)感知節(jié)點，這一層是整個網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，是整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)來源；

接著是代理層（由各代理節(jié)點組成），代理層有兩個方面的作用，一方面用于存儲感知節(jié)點感知的數(shù)據(jù)，比如溫度、光照、圖像信息等，實現(xiàn)分布式的數(shù)據(jù)存儲；另一方面它可以提供感知節(jié)點的相關(guān)信息并且完成真正的數(shù)據(jù)查詢處理，所有針對傳感器數(shù)據(jù)的查詢操作最后都會發(fā)送到代理層上的節(jié)點進行處理；

再上面一層是控制層，它提供了對整個傳感器網(wǎng)絡(luò)的訪問控制信息；

最上面一層是用戶層（客戶端或用戶端）；

感知層只與代理層進行交互，代理層與感知層、控制層和用戶層都有交互，控制層與代理層和用戶層交互；