[发明专利]一种基于多节点协作的传感器网络存储方法

说明书

一、技术领域

本发明针对大规模的无线多媒体传感器网络，设计了一种基于多节点协作的传感器网络存储方法，采用这种方法可以解决单个节点感测到的事件较多造成的能量消耗和存储消耗过快问题，不同节点间能量和存储消耗不均衡性问题，并延长网络的生存时间。 

二、背景技术

无线多媒体传感器网络是在传统无线传感器网络(WSNs)基础上引入了音频、视频、图像等多媒体信息感测功能后形成的一种新型传感器网络，其节点除了配备简单环境数据采集功能的传感器外，一般还装备有CMOS摄像头、微型麦克风等多媒体数据采集设备。与只具有简单标量(如温度、湿度等)环境数据采集功能的传统WSNs相比，WMSNs能感测信息量更加丰富的音频、视频、图像等多媒体信息，能实现细粒度、精准信息的监测；在数据采集、处理能耗方面能耗更高；数据处理时更加复杂，节点对采集到的数据往往需要做图像压缩、编码解码、分布式视频处理、数据融合等操作；应用场景更注重数据质量，要求网络能够对查询的响应尽可能快，对于用户而言，网络应当具备较高的吞吐量；多媒体传感器网络在QoS要求得到满足的情况下再追求能耗最小化，而在传统的WSNs往往以牺牲一部分QoS方面的特性为代价来追求能耗最小。这些特点的存在，使得在WMSNs中单个节点因产生的数据量过多和多个节点间能量、存储消耗的不均衡问题显得更加突出，节点很容易因能量耗尽或存储耗尽而停止工作。此外，由于我们考虑的是大规模网络，大规模网络的节点数目多、覆盖范围大，冲突碰撞、数据冗余、控制开销、出错几率也随之增加。 

我们考虑通过加强节点间的协作来缓解这些因素对网络性能的降低，在此之前，未见其他用于这种较为苛刻的工作环境的用以完成数据收集、查询的任务的路由及存储设计方案。 

三、发明内容

本发明目的是：解决单个节点感测到的事件较多而产生的数据量过多和由此带来的不同节点间能量和存储消耗不均衡性问题，以及设计大规模多媒体传感器网络中采用网内存储、响应用户查询时网络拓扑优化和多个数据副本管理的方法。并延长网络的生存时间。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：基于多节点协作的传感器网络存储方法，尤其是大规模无线传感器网络存储方法和基于多副本的查询处理方法(A Collaboration-basedStorage Management Scheme in Multimedia Sensor Networks，CBSM)，步骤如下： 

(1)确定节点协作方式：在传感器网络的节点提取图像特征及标识图像，并以消息驱动的方式和邻居节点通信，以确定可做数据融合的节点集； 

(2)确定存储耗尽传感器网络节点的更新方式：对传统存储分布式存储的一个重要优化是加入了对“假死”节点的数据更新策略，设计该策略的目的是在能量消耗和保存数据质量这二者间取得一个折中； 

(3)采取一种负载均衡方法：动态地计算传感器网络节点每次数据更新或转移时的最合适的数据大小，这一方法在一定程度上同一个节点上能量消耗和存储消耗之间的均衡以及不同的节点间的能量消耗和存储消耗均衡； 

(4)采取多个Sink节点的布局方式：针对节点的随机部署格局，使用遗传算法求解Sink的合适位置。Sink节点是网络关键点； 

(5)构建网络拓扑：采用常用的分簇的方式，通过对TopDisc(拓扑控制算法)算法改进，构建层次化的网络拓扑结构来优化用户查询处理过程； 

(6)优化数据查询过程：通过创建和管理多个数据副本，建立消息驱动的数据查询过程； 

本发明的有益效果是：采用的方法可以解决单个节点感测到的事件较多造成的能量消耗和存储消耗过快问题，不同节点间能量和存储消耗不均衡性问题，并延长网络的生存时间。 

四、具体实施方式

阶段1：确定节点协作方式 

各个节点分别记录的局部时间的计算时间差，利用时间差相对当前时刻定义事件标识。例如：事件E发生后，节点A、B都感测到了该事件并都按照各自的本地时间来分别记录为T_AE和T_BE，A和B通信的时刻为T_A和T_B，通过比较是否满足 

ΔT_A(＝T_A-T_AE)＝ΔT_B(＝T_B-T_BE)，判断它们监测到的是否为同一事件。