传感网原理与技术传感网数据管理

3.1 Βιβλιοθήκη Baidu述
（1）所遵循的原则不同
传感器网络数据管理系统要尽可能地减少数据传输量 和缩短数据传输时间。分布式数据库则不需要考虑能耗问 题，只要保证数据的完整性和一致性即可。
（2）所管理的数据特征不同
传感器网络的数据管理系统所面对的是大量的分布 式无限数据流，并且往往是近似的和数据分布的统计特征 是未知的，传统的分布式数据库系统所面对的数据通常是 确定和有限的，并且数据分布的统计特征是已知的。
3.1.2传感网数据管理系统的数据模型
网络中每个传感器节点产生的每一个读数都对 应关系表中的一行，因此这个虚拟关系表被看 成是一个无限的数据流。对传感器网络数据的 查询就是对这个无限虚拟关系表的查询。无限 虚拟关系表上操作集合是传统的关系代数操作 到无限集合的扩展。
3.1.2传感网数据管理系统的数据模型
（6）处理查询所采用的方式不同
传感器网络数据管理系统主要处理两种类型的查询： 连续查询和近似查询。传统的分布式数据库系统不具备处 理这两种查询的能力。
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
传感器网络数据管理系统按照一定的体系结构 构建，并且不同的体系结构构建的数据管理系 统各有优势，目前主要有集中式结构、半分布 式结构、分布式结构和层次结构四种。
3.1 概述
（4）数据的可靠性不同
传感器网络数据管理系统必须要有能力处理感知数据 的误差。传统的分布式数据库系统获得的都是比较准确的 数据，数据可靠性比较高。
（5）数据产生源不同
传统的分布式数据库管理系统管理的数据是由稳定可 靠的数据源产生的，而传感器网络的数据是由不可靠的传 感器节点产生的。
3.1 概述
3.1 概述
（3）提供服务所采用的方式不同
在传感器网络数据管理系统中，用户对感知数据的查 询请求的处理过程与传感器网络本身是紧密结合的，需要 传感器网络中的各个节点相互配合才能够完成一次有效的 查询过程。而在传统的分布式数据库系统中，数据的管理 和查询不依赖于网络，网络仅仅是数据和查询结果的一个 传输通道。
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
（4）层次结构
查询 代理网络
传感器网络
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
层次结构包含了传感器网络层和代理网络层两个层次 ，并集成了网内数据处理、自适应查询处理和基于内容的 查询处理等多项技术。
3.1.2传感网数据管理系统的数据模型
数据模型是对数据特征的抽象。传感器网络数 据管理系统需要一种具体的数据模型来表示各 个节点产生的数据，这样才能有效地组织和管 理数据。
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
（1）集中式结构
在集中式结构中，所有的数据均被传送到中心服务器 上，感知数据的查询和传感器网络的访问是相互独立的。 感知数据从普通节点通过无线多跳传送到网关节点，再通 过网关节点传送到基站节点，最后由基站将感知数据保存 到中心服务器上的感知数据库中。
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
目前，现有的传感器网络的数据模型主要是在 传统的关系模型、对象关系模型或者时间序列 模型上进行了扩展。
3.1.2传感网数据管理系统的数据模型
TinyDB系统的数据模型是对传统的关系模型 进行了简单扩展。它把传感器网络数据定义为 一个单一的、无限长的虚拟关系表。该表包含 两种类型的属性，第一类属性是感知数据属性 ，如电压值、温度值等；第二类属性是描述感 知数据的属性，如传感器节点的IDE、感知数 据获得的时间、感知数据的数据类型、感知数 据的度量单位等。
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
（3）分布式结构
分布式结构假设每个传感器都有很高的存储、计算和通信 能力，数据源节点将其获取到的感知数据就地存储。基站 发出查询后向网内广播查询请求，所有的节点都可以接收 到请求，并且满足查询条件的普通节点沿着融合路由树将 数据送回到根节点，即与基站相连的网关节点。
WSN
数据库
基站
网关
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
（2）半分布式结构
在半分布式结构中，原始的感知数据存放在普通节点 上，在簇头节点上处理簇内节点的数据融合和数据摘要， 在根节点上形成一个对网内数据的整体视图。执行查询时 ，利用根节点的全局数据摘要决定查询在哪些簇上执行， 簇头节点接收到根节点传来的查询任务后根据簇内数据视 图决定融合哪些节点上的数据，这种存储和查询方案称为 推拉结合式存取方案。
3.2 数据管理技术
传感器网络的数据管理技术主要包括数 据查询、数据索引和网络数据聚合，本 节分别介绍这些管理技术的内容。
3.2.1 数据查询
传感器网络数据查询可以分为两大类：查询历 史数据和查询动态数据。
从数据查询处理方法，查询语言，聚集处理技 术，连续查询处理技术和查询优化技术等方面 ，结合目前传感器网络中典型的数据管理系统 TinyDB，介绍和讲解数据查询有关的主要内 容和关键技术。
康纳尔大学的Cougar系统的数据模型支持两 种类型的数据，即存储数据和传感器实时产生 的感知数据。存储数据用传统关系来表示，而 感知数据用时间序列来表示。
3.1.2传感网数据管理系统的数据模型
Cougar系统数据模型包括关系代数操作和时 间序列操作。关系操作的输入是基关系或者是 另一个关系操作的输出。时间序列操作的输入 是基序列或者另外一个时间序列操作的输出。 数据模型中提供了如下定义在关系与时间序列 上的三类操作：（1）关系投影操作：把一个 时间序列转换为一个关系；（2）积操作：输 入是一个关系和一个时间序列，输出是一个新 的时间序列；（3）聚集操作：输入是时间序 列，输出是一个关系。
第三章 传感网数据管理
主要内容
3.1 概述 3.2 数据管理技术 3.3实例：Tiny DB系统 3.4 本章小节与进一步阅读的文献
3.1 概述
由于传感器网络能量、通信和计算能力有限， 因此传感器网络数据管理系统在一般情况下不 会把数据都发送到汇聚节点进行处理，而是尽 可能在传感器网络中进行处理，此时，可以把 传感器网络看作一个分布式感知数据库。虽然 传感器网络的数据管理系统与传统分布式数据 库具有相似性，但是在有些方面也有着比较大 的差异，主要表现在以下几个方面。