机会无线传感器网络数据收集与分发技术研究

The sensor network and opportunistic network technologies have presented a trend of further integration due to the trait of natural opportunistic transmission in sensor networks and the data-related features in opportunistic networks. In this project, we would compare and analyze the latest technologies of these two areas, especially focusing on combining the infrastructure-free transmission technologies in opportunistic network and content-based data distribution and caching management techniques in sensor networks to study the issues of data dissemination and gathering, data storage and cache management in opportunistic wireless sensor networks. We would propose content-based efficient and reliable data dissemination schemes using the network metadata information, and propose data gathering technologies based on pattern recognition and prediction to efficiently collect the sensing data and to optimize the mode of communications among nodes. As the data dissemination and data caching are closely linked, we would also propose context-aware data storage and cache management technologies to manage various data and to alleviate the shortage of storage space. The proposed schemes and algorithms are fundamental blocks of various applications in the opportunistic wireless sensor networks, and related research is just on the beginning. We will strive for innovation, and propose algorithms and technologies that fit the network features to improve the efficiency, effectiveness and reliability of data dissemination and gathering, to enhance the usability and accessibility of the network, and to expand the scope of applications in opportunistic wireless sensor networks.

由于无线传感器网络天生的"机会网络"特性和机会网络"数据相关"的特点，机会网络和无线传感器网络技术呈现了进一步融合的趋势。我们将比较分析这两个领域的最新技术，重点结合机会网络无基础设施的数据传输技术、传感器网络基于内容的数据分发和缓存管理等技术，研究机会传感器网络数据分发、数据收集、存储及缓存管理等问题。将尽可能的收集和利用网络的各种元数据信息，提出基于内容的高效可靠的数据分发技术；提出基于模式和预测的数据收集技术，优化节点通信模式，高效收集感知数据；将结合数据分发与缓存密切相关的特点，提出上下文信息相关的存储和缓存优化技术，综合管理节点的各种数据，缓解存储的不足。拟提出的机制和算法是机会无线传感器网络各种应用的基础，相关研究工作才刚刚开始。将力求创新，提出适合新网络特点的算法和技术，从而提高数据分发和收集的效率、效果和可靠性，增强网络的可用性和易用性，扩展机会无线传感器网络的应用范围。

机会网络是与数据密切相关的网络。由于不存在端到端的通路，已有的机会网络研究大都结合“存储-携带-转发”的机制，采取基于内容的路由和分发算法， 消息包的分发与所传输的数据和内容密切相关。机会网络的这种“数据相关”的特点类似于传感器网络“数据为中心”的特性。本项目借鉴了机会网络和无线传感器网络的数据分发、查询、路由等技术，主要研究了机会无线传感器网络的数据分发、收集、和查询技术；同时，也涉及机会网络数据收集中事件检测、多分辨率分享和存储等算法的机制研究。本研究的主要进展和取得的研究成果主要包括： 1）提出了基于自由移动sink节点的数据收集方法和基于快速速可移动节点的数据收集方法，高效收集数据；2）基于优先级的查询分发和处理算法，动态的调整查询消息的优先级，使得查询结果能快速回传给查询发起者；3)提出了机会网络中多分粒度内容分享和缓存替换策略4）提出了大块感知数据的高效收集和卸载算法，提高移动机会网络共享的整体效用；5）提出了基于频繁项集的复合事件检测算法，高效进行事件检测并抑制不必要的消息传输。项目研究提出了相应的算法，在模拟平台上验证了所提出算法和机制的有效性。研究成果可用于增强网络的可用性和易用性，扩展了机会无线传感器网络的应用范围。