區(qū)域查詢(數(shù)據(jù)庫)

時(shí)間：2022-11-07 04:30:02 | 來源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-11-07 04:30:02 來源：信息時(shí)代

    區(qū)域查詢 : 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種比較典型的空間查詢,也稱窗口查詢(window query),要求返回指定地理區(qū)域內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)的感知數(shù)據(jù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般覆蓋的感知區(qū)域比較廣闊,但查詢用戶有時(shí)并不關(guān)心整個(gè)感知區(qū)域的數(shù)據(jù),他們感興趣的是某一具體地理范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)情況,例如查詢“區(qū)域A內(nèi)的平均濕度”、“區(qū)域B內(nèi)的最高溫度”等,類似以上的查詢都是區(qū)域查詢。
區(qū)域查詢主要分為兩種: 區(qū)域快照查詢和區(qū)域連續(xù)查詢。區(qū)域快照查詢是對(duì)查詢區(qū)域在某一給定時(shí)間點(diǎn)的查詢,例如:“列出區(qū)域A當(dāng)前的氣壓值”。區(qū)域連續(xù)查詢關(guān)注在某一段時(shí)間間隔內(nèi)查詢區(qū)域內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知數(shù)據(jù)的變化情況,例如:“每10秒檢測(cè)一次區(qū)域X內(nèi)的平均氣壓是多少,持續(xù)3個(gè)月”。區(qū)域查詢通常與聚集函數(shù)相結(jié)合以獲取用戶感興趣的統(tǒng)計(jì)信息,如:MAX、MIN、MEDIAN、AVG、SUM等。
區(qū)域快照查詢主要分為兩種: 基于傳感器網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)的區(qū)域查詢和獨(dú)立于傳感器網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)的區(qū)域查詢?；趥鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)的查詢處理是指查詢的執(zhí)行依賴于傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu);獨(dú)立于傳感器網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)的查詢處理是指查詢的執(zhí)行不依賴于傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),即查詢的執(zhí)行不受傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響。
(1)基于傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的區(qū)域查詢處理技術(shù)。一般把查詢分為兩個(gè)階段來完成: 查詢傳播和數(shù)據(jù)收集。在查詢傳播階段,查詢根據(jù)已構(gòu)建好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐層地傳播,直到把查詢傳播給所有的節(jié)點(diǎn);在數(shù)據(jù)收集階段,感知數(shù)據(jù)沿接收到查詢的逆路徑逐層向接收器傳送,最后返回給查詢發(fā)出者。這種方法很容易受網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響,傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易發(fā)生變化,如節(jié)點(diǎn)因能量耗盡而失效、節(jié)點(diǎn)由蘇醒狀態(tài)進(jìn)入睡眠狀態(tài)、或者節(jié)點(diǎn)移動(dòng),都會(huì)導(dǎo)致傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化。在動(dòng)態(tài)的傳感器網(wǎng)絡(luò)中,維護(hù)一個(gè)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)增加很多額外的資源消耗。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的生成方式,可以把網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)絡(luò)生成結(jié)構(gòu)(network spanning infrastructure,NSI)和窗口生成結(jié)構(gòu)(window spanning infrastructure,WSI)。

圖1 窗口查詢處理結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)生成結(jié)構(gòu)如圖1(a)所示,網(wǎng)絡(luò)生成結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)布置時(shí)構(gòu)建。查詢根據(jù)已構(gòu)建的生成結(jié)構(gòu)逐層地傳播,直到查詢窗口內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)都接收到查詢。然后查詢窗口內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)將感知數(shù)據(jù)沿查詢的逆路徑傳送,直到數(shù)據(jù)到達(dá)查詢發(fā)出者。使用網(wǎng)絡(luò)生成結(jié)構(gòu)處理區(qū)域查詢時(shí),一些與查詢無關(guān)的節(jié)點(diǎn)(如查詢區(qū)域外的節(jié)點(diǎn))參與查詢處理,導(dǎo)致很多不必要的能量消耗。窗口生成結(jié)構(gòu)如圖1(b)所示,窗口生成結(jié)構(gòu)在查詢到達(dá)查詢窗口時(shí)才構(gòu)建,查詢窗口內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)重新構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)路結(jié)構(gòu),相當(dāng)于一個(gè)小的傳感器網(wǎng)絡(luò)。一般采用地理路由協(xié)議將查詢發(fā)送到查詢窗口,然后建立查詢窗口內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),根據(jù)窗口生成結(jié)構(gòu)進(jìn)行查詢傳播和數(shù)據(jù)收集,最后在利用地理路由協(xié)議把查詢結(jié)果返回給查詢發(fā)出者。根據(jù)窗口生成結(jié)構(gòu)處理區(qū)域查詢避免了一些不必要的傳感器節(jié)點(diǎn)參與查詢處理,但窗口內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建和維護(hù)需要很大的能量消耗。
(2)獨(dú)立于傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的區(qū)域查詢處理技術(shù)。其代表技術(shù)是基于路線的區(qū)域查詢處理技術(shù)(itinerary-based window query execution,IWQE),如圖1(c)所示。
在基于路線的區(qū)域查詢處理中,查詢發(fā)出者仍然通過地理路由協(xié)議把查詢傳送到指定的查詢窗口。在查詢窗口內(nèi),傳感器節(jié)點(diǎn)分為查詢節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn),查詢節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)查詢的傳播和數(shù)據(jù)的收集,數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)只需要把感知數(shù)據(jù)傳給相應(yīng)的查詢節(jié)點(diǎn)。一旦一個(gè)查詢節(jié)點(diǎn)收到查詢,它就廣播查詢。收到查詢的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)把感知數(shù)據(jù)傳送給查詢節(jié)點(diǎn),查詢節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行聚集處理,然后連同查詢一起傳給下一個(gè)查詢節(jié)點(diǎn)。這樣層層傳遞直到遍歷整個(gè)查詢窗口,最后一個(gè)查詢節(jié)點(diǎn)把查詢結(jié)果返回給查詢發(fā)出者。這種窗口查詢處理方法獨(dú)立于傳感器網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu),它把查詢傳播和數(shù)據(jù)收集合為一個(gè)過程,即查詢傳播的過程也即是數(shù)據(jù)收集的過程,從而節(jié)省了傳感器節(jié)點(diǎn)的資源消耗,延長(zhǎng)了傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期。
基于路線的窗口查詢處理技術(shù)不需要維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),它不適合于增量的查詢處理,即不適合連續(xù)查詢處理。