无线传感器网络分布式均值查询聚集算法研究

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1、第11期刘彩苹等：无线传感器网络分布式均值查询聚集算法研究·31·无线传感器网络分布式均值查询聚集算法研究刘彩苹1，李仁发1，刘喜苹2(1.湖南大学计算机与通信学院，湖南长沙410082；2.长沙南方职业学院，湖南长沙410208)摘要：提出了一种基于无线传感器网络的分布式均值查询聚集算法——DAA，在DAA中，传感器网络中每个节点的计算过程都仅与它的邻居节点有关，算法只需在局部范围内计算结果而无需收集全局的节点信息，也不必完成数据融合以及远距离通信等任务。同时，算法会根据当前查询结果自适应地调整查询范围。理论分

2、析和实验结果显示该算法扩展性好、功耗低，可以有效地延长网络的生命。关键词：无线传感器网络；聚集运算；分布式算法；局部算法中图分类号：TP212.9文献标识码：A文章编号：1000-436X(2008)11-0024-07DistributedaggregatealgorithmforaveragequerybasedonWSNLIUCai-ping1,LIRen-fa1,LIUXi-ping2(1.SchoolofComputerandCommunication,HunanUniversity,Changsha4

3、10082,China;2.NanfangVocationalCollege,Changsha410208,China)Abstract:Adistributedaggregatealgorithm(DAA)foraveragequerybasedonWSNwasproposed.InDAA,thecomputationprocessofeachnodeinWSNusedtheinformationgatheredfromjustafewnearbyneighbors.Thealgorithmofferedafu

4、ndamentallydistributedsolutiontoanalyzedatalocallywithoutnecessarilycollectedtheinformationofwholenodestoasinglecentralsite,anddidnotrequiredatafusionandlong-distancecommunication.Thealgorithmcouldadaptivelyadjustqueryrangeaccordingtoqueryresultsaswell.Analyt

5、icalandexperimentalresultsshowthattheproposedalgorithmhastheadvantagesofgoodscalability、lowpowerconsumption,andisabletosignificantlyprolongsystemlife.Keywords:wirelesssensornetworks;aggregateoperation;distributedalgorithm;localalgorithm第11期刘彩苹等：无线传感器网络分布式均值查询

6、聚集算法研究·31·1引言收稿日期：2008-05-21；修回日期：2008-10-08基金项目：国家自然科学基金资助项目（60673061）FoundationItem:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(60673061)传感器网络节点的能量极其有限，所有的信息处理策略都必须考虑到尽可能地降低节点功耗，以便延长网络和整个系统的寿命。如果将各节点获取的大量原始数据都实时地、不加修改地传回汇聚点，必将对网络的能量、带宽等资源带来沉重的负担，而且数据收集率也不可能很

7、高，整体运行效果会很不理想。然而，如果系统软件能够将收集到的实时的数据进行聚集运算，效果将会大大改善。聚集运算是从多个传感器节点获取属性值并合成在一起的操作，是查询中经常使用的操作，也是无线传感器网络查询处理的关键运算之一。例如：SELECTregin_noFROMsensorsHAVINGAVG(temperature)EPOCHDURATION5min第11期刘彩苹等：无线传感器网络分布式均值查询聚集算法研究·31·这个查询表示每5min检查一次平均温度超过查询范围[,

8、]的区域，并返回区域号。目前，已经有很多学者和研究机构对聚集运算进行了研究，其中比较有成效的主要有康奈尔大学设计的Cougar[1,2]系统，研究者定义了一个适用于1ong-running查询的模型，该模型主要作用于分布式传感器数据库上，中心优化器生成最优查询计划后将查询下发到相应节点上。加州大学伯克利分校研究了传感器网络的数据查询技术，提出了实现可动态调整的连续查询的处