CN105391794A - 一种基于分段式存储的数据存储方法 - Google Patents

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潘理
钟华
朱正刚
杨继海
夏一博
孙欣
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Abstract

本发明公开了一种基于分段式存储的数据存储方法，涉及数据存储技术领域，该存储方法将WSN数据库中的所有节点组织为以Sink节点为根的树型路由结构，并选择其中部分节点作为存储节点，任何节点所采集的感知数据沿路径向Sink节点传输，节点所采集的感知数据被保存在节点到Sink节点的路径上的最近的存储节点中，Sink节点收到查询请求后，对自己所保存的感知数据执行查询处理，同时将查询命令分发给相邻节点，并等待接收其他存储节点执行查询后的反馈数据，本发明引入分段式存储方法，方便编程，实现了信息共享、能更有效和方便地实现信息保护功能。

Description

一种基于分段式存储的数据存储方法
技术领域
本发明涉及数据存储技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于分段式存储的数据存储方法。
背景技术
随着微电子技术和无线通信技术的发展，无线传感器网络(WSN)作为一个以数据为中心的网络已经成为当今研究的热点，在WSN各种典型应用中，需要将某一历史时段内大量的节点感知数据存储起来以备将来的查询使用，这些感知数据的存储成为WSN研究中的一个难题，过去人们对WSN中感知数据的存储策略进行了大量的研究，大体上可以分为下面3种：
（1）集中式存储，节点将收集到的感知数据传输到Sink节点(汇聚点)存储，网络中的其他节点都需要将感知数据传输到Sink节点，这将消耗较多的能量，特别当感知数据采集较快时，另外，临近Sink节点的某些节点需要转发其他节点收集的大量感知数据，容易造成因为能量消耗过快而导致这些节点失效。
（2）本地存储，节点将收集到的感知数据存储在自身的存储器中，节点存储能力和能量有限，不能保存长时间历史段内的数据，容易丢失数据，每次查询时由于要获得每个节点的反馈，查询时延较长。
（3）分段式存储，以数据为中心的存储策略，感知数据按照某种特定的信息中介机制存储于WSN中某些节点，其缺点就是所需要的信息中介机制复杂且需要额外的代价。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种基于分段式存储的数据存储方法。针对树型路由的无线传感器网络，通过采用一种动态规划的算法选择存储节点，在存储节点的选择中，通过使存储节点能量均衡和所有节点总能耗最小确保整个无线传感器网络能量有效，本发明引入分段式存储方法，方便编程，实现了信息共享、能更有效和方便地实现信息保护功能，可以有效解决技术背景中的问题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于分段式存储的数据存储方法，该存储方法将WSN数据库中的所有节点组织为以Sink节点为根的树型路由结构，并选择其中部分节点作为存储节点，任何节点所采集的感知数据沿路径向Sink节点传输，直到遇到存储节点并被保存下来，节点所采集的感知数据被保存在节点到Sink节点的路径上的最近的存储节点中，Sink节点收到查询请求后，对自己所保存的感知数据执行查询处理，同时将查询命令分发给相邻节点，并等待接收其他存储节点执行查询后的反馈数据。
优选的，所述节点分为普通节点和存储节点两大类，部分普通节点只采集感知数据，另外一些普通节点还转发收到的数据，存储节点除了采集感知数据和转发数据外，还存储数据，执行查询和反馈查询结果，其中Sink节点是一类特殊的存储节点。
优选的，所述WSN数据库中传输的数据分为3类：感知数据、查询消息数据和查询反馈数据。
优选的，所述感知数据为由普通节点所采集的原始数据。
优选的，所述查询消息数据为用户发送查询请求时，Sink节点广播给所有存储节点的消息数据。
优选的，所述查询反馈数据为存储节点收到查询消息后，执行相应的处理后得到的数据，需要传送到Sink节点给用户。
有益效果：本发明的基于分段式存储的数据存储方法引入分段式存储方法，方便编程，实现了信息共享、能更有效和方便地实现信息保护功能，在实际应用中，往往有些段，特别是数据段，在使用过程中会不断地增长，而事先又无法确切地知道数据段会增长到多大。前述的其它几种存储管理方式，都难以应付这种动态增长的情况，本发明的存储方法能较好地解决这一问题，本发明针对树型路由的无线传感器网络，通过采用一种动态规划的算法选择存储节点，在存储节点的选择中，通过使存储节点能量均衡和所有节点总能耗最小确保整个无线传感器网络能量有效，实验表明，该算法能够较好地减少数据存储的能耗，延长整个无线传感器网络的寿命。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明基于分段式存储的数据存储方法的流程图。
具体实施方式
下面详细说明本发明一种基于分段式存储的数据存储方法的优选实施方式。
本发明一种基于分段式存储的数据存储方法的具体实施方式：
该基于分段式存储的数据存储方法将WSN数据库中的所有节点组织为以Sink节点为根的树型路由结构，并选择其中部分节点作为存储节点，任何节点所采集的感知数据沿路径向Sink节点传输，直到遇到存储节点并被保存下来，节点所采集的感知数据被保存在节点到Sink节点的路径上的最近的存储节点中，Sink节点收到查询请求后，对自己所保存的感知数据执行查询处理，同时将查询命令分发给相邻节点，并等待接收其他存储节点执行查询后的反馈数据。
节点分为普通节点和存储节点两大类，部分普通节点只采集感知数据，另外一些普通节点还转发收到的数据，存储节点除了采集感知数据和转发数据外，还存储数据，执行查询和反馈查询结果，其中Sink节点是一类特殊的存储节点。WSN数据库中传输的数据分为3类：感知数据、查询消息数据和查询反馈数据。感知数据为由普通节点所采集的原始数据。查询消息数据为用户发送查询请求时，Sink节点广播给所有存储节点的消息数据。查询反馈数据为存储节点收到查询消息后，执行相应的处理后得到的数据，需要传送到Sink节点给用户。
该基于分段式存储的数据存储方法将无线传感器网络组织为树型结构，每个传感器节点以无线多跳方式向Sink节点传输数据，节点所采集的感知数据被保存在节点到Sink节点的路径上的最近的存储节点中，Sink节点收到查询请求后，对自己所保存的感知数据执行查询处理，同时将查询命令分发给相邻节点，并等待接收其他存储节点执行查询后的反馈数据。
该基于分段式存储的数据存储方法的部分节点组织成相对固定的树型结构进行路由，其他节点作为树中的叶节点可以自由移动并向这些节点发送所采集的感知数据。
该基于分段式存储的数据存储方法的传感器节点任意分布在空间，并且可以自由移动，节点之间通过从Sink节点洪泛广播消息建立以Sink节点为根的动态路由树，消息中含有当前节点到Sink节点的跳数信息，收到消息的节点选择发送消息中跳数最小的节点作为双亲节点，依次建立整棵路由树。
该基于分段式存储的数据存储方法在无线传感器网络中，查询频率一般低于数据采集频率，存储节点的使用能够有效减少整个无线传感器网络的能量消耗，为了延长无线传感器网络的生命周期，我们认为应该尽量使数据存储时整个无线传感器网络能量有效，我们采用两种目标来确保达到:（1）能量均衡，即无线传感器网络中各个存储节点的能量消耗较为平均，不至于使某些存储节点能量较快耗尽；（2）所有无线传感器网络节点的能耗之和最小。
该基于分段式存储的数据存储方法引入分段式存储方法，方便编程，实现了信息共享、能更有效和方便地实现信息保护功能，在实际应用中，往往有些段，特别是数据段，在使用过程中会不断地增长，而事先又无法确切地知道数据段会增长到多大。前述的其它几种存储管理方式，都难以应付这种动态增长的情况，该基于分段式存储的数据存储方法的存储方法能较好地解决这一问题，该基于分段式存储的数据存储方法针对树型路由的无线传感器网络，通过采用一种动态规划的算法选择存储节点，在存储节点的选择中，通过使存储节点能量均衡和所有节点总能耗最小确保整个无线传感器网络能量有效，实验表明，该算法能够较好地减少数据存储的能耗，延长整个无线传感器网络的寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及实施方式内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于分段式存储的数据存储方法，其特征在于，该基于分段式存储的数据存储方法将WSN数据库中的所有节点组织为以Sink节点为根的树型路由结构，并选择其中部分节点作为存储节点，任何节点所采集的感知数据沿路径向Sink节点传输，直到遇到存储节点并被保存下来，节点所采集的感知数据被保存在节点到Sink节点的路径上的最近的存储节点中，Sink节点收到查询请求后，对自己所保存的感知数据执行查询处理，同时将查询命令分发给相邻节点，并等待接收其他存储节点执行查询后的反馈数据。
2.按照权利要求1所述的基于分段式存储的数据存储方法，其特征在于：所述节点分为普通节点和存储节点两大类，部分普通节点只采集感知数据，另外一些普通节点还转发收到的数据，存储节点除了采集感知数据和转发数据外，还存储数据，执行查询和反馈查询结果，其中Sink节点是一类特殊的存储节点。
3.按照权利要求1所述的基于分段式存储的数据存储方法，其特征在于：所述WSN数据库中传输的数据分为3类：感知数据、查询消息数据和查询反馈数据。
4.按照权利要求3所述的基于分段式存储的数据存储方法，其特征在于：所述感知数据为由普通节点所采集的原始数据。
5.按照权利要求3所述的基于分段式存储的数据存储方法，其特征在于：所述查询消息数据为用户发送查询请求时，Sink节点广播给所有存储节点的消息数据。
6.按照权利要求3所述的基于分段式存储的数据存储方法，其特征在于：所述查询反馈数据为存储节点收到查询消息后，执行相应的处理后得到的数据，需要传送到Sink节点给用户。
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