WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索技術(shù)分析

李鵬 閔慧

摘要：在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，基于單個基站的外部存儲方法會帶來通訊瓶頸和能量消耗不均衡問題，而部署多個基站又會增加網(wǎng)絡(luò)部署成本。因此，研究適合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索技術(shù)具有重要意義。概述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索技術(shù)研究的必要性、存在的問題及其挑戰(zhàn)，給出了數(shù)據(jù)存儲與檢索的評價指標，并對已有方案進行分類，指出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索技術(shù)下一步的研究重點。

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)存儲；檢索技術(shù)；評價指標

DOIDOI：10.11907/rjdk.181397

中圖分類號：TP301

文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2018）010-0006-04

英文摘要Abstract：In wireless sensor network， the traditional method of storing and retrieving data at a single base station triggers the problem of communication bottleneck and unbalanced energy consumption. While Multiple base stations will increase the cost of network deployment. Therefore， in-network data storage and retrieval becomes a key problem in wireless sensor networks. In this paper， we firstly outline the necessity， problems and challenges. Furthermore， the evaluation metrics of the data storage and retrieval is proposed and the existing schemes are classified. Finally， we conclude this paper and point out the open research issues on in-network data storage and retrieval in wireless sensor network.

英文關(guān)鍵詞Key Words：wireless sensor networks； data storage； retrieval technology； evaluation metrics

0 引言

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[1]（Wireless Sensor Networks， WSN）是由大量具有無線通信、傳感、數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點通過自組織方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。WSN借助節(jié)點內(nèi)置形式多樣的傳感器，實時地感知和采集周邊環(huán)境中的各種數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行處理以獲得用戶需要的信息，然后將這些信息發(fā)布給用戶。WSN被認為是2l世紀最重要的技術(shù)之一，在國防、工農(nóng)業(yè)、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、搶險救災(zāi)、防恐反恐、危險區(qū)域遠程控制等許多重要領(lǐng)域都有應(yīng)用價值。

數(shù)據(jù)存儲和檢索是WSN的一項關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)基于單個基站的外部數(shù)據(jù)存儲方法存在通訊瓶頸和能量消耗不均衡問題，而部署多個基站又會增大網(wǎng)絡(luò)的部署成本。由于傳感器節(jié)點具有存儲容量小、計算能力低、通訊范圍小、能量有限等特點，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)存儲與檢索方案不能應(yīng)用到WSN中[2-3]。因此，需要綜合考慮多方面因素并結(jié)合傳感器節(jié)點特點對WSN的數(shù)據(jù)存儲與檢索技術(shù)展開深入研究。WSN中數(shù)據(jù)存儲與檢索是兩種密不可分的技術(shù)，而一種數(shù)據(jù)存儲方案必然和一種數(shù)據(jù)檢索方案相對應(yīng)，因此，本文將二者結(jié)合起來進行分析。

1 網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索研究意義

對于部署了基站的WSN，為使用戶獲得感興趣的事件數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的方法是進行數(shù)據(jù)收集[4]，即將節(jié)點產(chǎn)生的所有感知數(shù)據(jù)收集到基站上供用戶查詢。這種方法雖然可使用戶獲得自己感興趣的事件數(shù)據(jù)，但存在以下幾個問題：①當網(wǎng)絡(luò)中有大量數(shù)據(jù)產(chǎn)生并同時向基站傳輸時，基站周圍會出現(xiàn)通訊瓶頸，導(dǎo)致丟包率增加；②基站周圍的節(jié)點需要承擔更多的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，其能量消耗遠大于網(wǎng)絡(luò)中其它區(qū)域節(jié)點的能量消耗，容易過早死亡，縮短了網(wǎng)絡(luò)的生命周期；③由于用戶可能只對其中一部分數(shù)據(jù)感興趣，不加選擇地將所有感知數(shù)據(jù)發(fā)送到基站，會浪費傳感器節(jié)點能量；④這種數(shù)據(jù)收集方法過分依賴基站，應(yīng)用局限性較大，在一些惡劣環(huán)境中幾乎無法應(yīng)用。

如果將WSN看成是一個分布式感知數(shù)據(jù)庫，節(jié)點產(chǎn)生的所有感知數(shù)據(jù)都在WSN內(nèi)部存儲，通過合理設(shè)計網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索機制，則上述問題基本可解決。首先，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存儲可避免或緩解基站周圍節(jié)點的通訊瓶頸和節(jié)點負載不均衡問題；其次，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)只存儲用戶感興趣的事件數(shù)據(jù)，大大減少了數(shù)據(jù)傳輸量，從而降低了節(jié)點的能量消耗；最后，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存儲可有效減輕節(jié)點對基站的依賴程度，用戶可從WSN中的任一位置發(fā)起查詢，WSN可將查詢結(jié)果返回給用戶。

為提高數(shù)據(jù)存取效率，需要針對WSN的特點設(shè)計高效的數(shù)據(jù)存取機制。WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索研究應(yīng)與具體的應(yīng)用背景相結(jié)合，不同的應(yīng)用背景可能需要不同的數(shù)據(jù)存儲與檢索策略，目前這方面的研究還處于初步階段，還有許多問題需要解決。

2 網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索研究相關(guān)問題

WSN具有高度應(yīng)用相關(guān)性，不同的應(yīng)用背景所面臨的挑戰(zhàn)不同，需要解決的問題也不同。目前有關(guān)WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索技術(shù)方面的研究主要集中在以下幾個方面：

（1）針對具體查詢類型的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與查詢處理技術(shù)。常見的數(shù)據(jù)查詢類型有：基于事件類型的所有數(shù)據(jù)查詢[5]、多數(shù)據(jù)類型匯聚查詢[6]、時空數(shù)據(jù)查詢（spatio-temporal data query）[7]、觀察屬性范圍查詢（range query）[8]、近似位置查詢（approximate location query）[9]、多分辨率數(shù)據(jù)查詢（multi-resolution data query）、歷史數(shù)據(jù)查詢（historical data query）、極值區(qū)域查詢以及近似Skyline查詢等。為提高數(shù)據(jù)檢索效率，需要針對不同的查詢類型設(shè)計不同的數(shù)據(jù)存儲方案和查詢處理算法。傳感器節(jié)點資源有限、通訊范圍小以及計算能力低等特點為解決這些問題帶來了一定的挑戰(zhàn)。

（2）數(shù)據(jù)分發(fā)與發(fā)現(xiàn)技術(shù)。WSN數(shù)據(jù)分發(fā)與發(fā)現(xiàn)研究的問題是，數(shù)據(jù)生產(chǎn)者（產(chǎn)生事件數(shù)據(jù)的節(jié)點）如何實時高效地將產(chǎn)生的事件數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)消費者（對這些事件數(shù)據(jù)感興趣的用戶），以及數(shù)據(jù)消費者如何從眾多的傳感器節(jié)點中高效地搜尋到自己感興趣的事件數(shù)據(jù)。解決WSN數(shù)據(jù)分發(fā)與發(fā)現(xiàn)問題通常采用Push-Pull技術(shù)[10]。單純的Push技術(shù)指數(shù)據(jù)生產(chǎn)者將產(chǎn)生的事件數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)泛洪，數(shù)據(jù)消費者在本地即可獲得自己感興趣的事件數(shù)據(jù)；單純的Pull技術(shù)指數(shù)據(jù)生產(chǎn)者將產(chǎn)生的事件數(shù)據(jù)在本地存儲，數(shù)據(jù)消費者在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)泛洪查詢請求，當查詢請求遇到感興趣的事件數(shù)據(jù)時返回查詢結(jié)果。單純依靠Push技術(shù)或Pull技術(shù)解決WSN數(shù)據(jù)分發(fā)與發(fā)現(xiàn)問題顯然是低效的。因此，需要探索如何將Push技術(shù)和Pull技術(shù)相結(jié)合，在保證一定的數(shù)據(jù)查詢成功率條件下，提高數(shù)據(jù)分發(fā)與發(fā)現(xiàn)的效率。

（3）自適應(yīng)數(shù)據(jù)存取[11]。自適應(yīng)數(shù)據(jù)存取主要研究如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的動態(tài)變化自適應(yīng)地選擇數(shù)據(jù)存儲節(jié)點的位置。數(shù)據(jù)生產(chǎn)者的數(shù)據(jù)產(chǎn)生速率和位置，數(shù)據(jù)消費者的查詢請求產(chǎn)生速率和位置，以及網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)等因素都會影響數(shù)據(jù)的最優(yōu)存儲位置。綜合各種網(wǎng)絡(luò)因素計算最優(yōu)數(shù)據(jù)存儲位置，尤其是計算多個最優(yōu)數(shù)據(jù)存儲位置，大多是NP問題，具有一定的挑戰(zhàn)性。

（4）網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)編碼與恢復(fù)。對于部署在某些惡劣環(huán)境中的WSN而言，可能無法通過網(wǎng)關(guān)與外界網(wǎng)絡(luò)相連，用戶無法經(jīng)常對這些WSN進行訪問。傳感器節(jié)點的能量有限，隨著時間的延長，部分節(jié)點可能會因為能量耗盡而死亡。為了從剩余節(jié)點中恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的所有感知數(shù)據(jù)，研究人員提出了基于編碼的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與恢復(fù)方法[12]。這種方法需要解決的問題是，源節(jié)點如何高效地將所產(chǎn)生的感知數(shù)據(jù)發(fā)散到網(wǎng)絡(luò)中其余節(jié)點上，節(jié)點如何對收到的感知數(shù)據(jù)進行編碼以保證足夠大的數(shù)據(jù)恢復(fù)概率，以及如何估計源節(jié)點個數(shù)等。

3 網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索評價標準

在不同應(yīng)用背景下，WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索方案[13-15]及算法的評價標準不盡相同。然而，有一些評價標準是大多數(shù)WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索方案和算法共有的，這些共有的評價標準包括以下幾點：

（1）數(shù)據(jù)存取總代價。數(shù)據(jù)存取總代價指數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)檢索過程中所消耗的總的數(shù)據(jù)傳輸代價。顯然，數(shù)據(jù)存取總代價越小越有利于延長網(wǎng)絡(luò)生命周期，但這并不是影響網(wǎng)絡(luò)壽命的唯一因素。

（2）節(jié)點的負載均衡性。提高節(jié)點的負載均衡性，一方面能夠避免某些節(jié)點過早死亡，從而延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期；另一方面，可以均衡利用傳感器節(jié)點的存儲空間，防止一部分節(jié)點存儲空間富裕而另一部分節(jié)點因存儲空間被全部利用而導(dǎo)致數(shù)據(jù)溢出的現(xiàn)象發(fā)生。

（3）數(shù)據(jù)存取延時。數(shù)據(jù)存取延時包含數(shù)據(jù)存儲延時和數(shù)據(jù)檢索延時。數(shù)據(jù)存儲延時指數(shù)據(jù)生產(chǎn)者將所產(chǎn)生數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)數(shù)據(jù)存儲節(jié)點所消耗的時間；數(shù)據(jù)檢索延時指數(shù)據(jù)需求者從發(fā)出查詢請求到獲得查詢結(jié)果需要等待的時間。在一些實時性要求很高的WSN中，數(shù)據(jù)存取延時是評價數(shù)據(jù)存儲與檢索機制性能優(yōu)劣的重要標準。

（4）計算復(fù)雜度。由于傳感器節(jié)點的計算能力較低，對計算復(fù)雜度要求很高的方案和算法不適用于WSN。

（5）傳感器節(jié)點的存儲空間利用效率。效率體現(xiàn)在單位存儲空間所存儲的信息量上。由于傳感器節(jié)點的存儲空間有限，而節(jié)點又在不斷采集感知數(shù)據(jù)，這就需要提高節(jié)點存儲空間的利用效率。

（6）數(shù)據(jù)查詢成功率。即獲得查詢結(jié)果的查詢請求個數(shù)占總查詢請求個數(shù)的比例。好的數(shù)據(jù)存儲與檢索方案應(yīng)能夠保證較高的數(shù)據(jù)查詢成功率。

（7）自適應(yīng)性、健壯性和可擴展性。傳感器節(jié)點的電池容量有限且一般不能更換，隨著時間的推移，一些負載較重的節(jié)點過早死亡不可避免。同時，在某些環(huán)境下，外力的作用可能導(dǎo)致節(jié)點發(fā)生移動，這些因素都會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化并且可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。另外，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也會隨著新節(jié)點的加入或舊節(jié)點的死去而發(fā)生動態(tài)變化。因此，WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索方案和算法應(yīng)具有很好的自適應(yīng)性、健壯性和可擴展性，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化。

盡管以上幾種性能評價標準是大多數(shù)WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索方案共有的，但在不同應(yīng)用背景下，其重要程度也不盡相同。另外，在具體應(yīng)用中還存在一些比較重要的性能評判標準，如在利用編碼技術(shù)進行數(shù)據(jù)存儲與檢索的WSN應(yīng)用中，編碼數(shù)據(jù)包的成功解碼率是一個重要的性能評價指標。

4 網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索分類

近年來，科研工作者根據(jù)不同的應(yīng)用背景提出了多種WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索方案的、算法[16-18]，但目前尚無統(tǒng)一的分類方式?？筛鶕?jù)數(shù)據(jù)的存儲位置、所存儲數(shù)據(jù)是否存在粒度差異、算法是否具有自適應(yīng)性、是否采用編碼技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)是否存在層次結(jié)構(gòu)等標準，對已有方案進行分類。

（1）根據(jù)是否具有自適應(yīng)性，分為自適應(yīng)數(shù)據(jù)存儲與檢索和非自適應(yīng)數(shù)據(jù)存儲與檢索。自適應(yīng)數(shù)據(jù)存儲與檢索策略能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的當前狀況，如查詢請求的產(chǎn)生位置和頻率、事件數(shù)據(jù)的產(chǎn)生位置和速率等，動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)存取策略，靈活性更強，但在數(shù)據(jù)存儲與檢索方式轉(zhuǎn)化時需要增加額外開銷。

（2）按照數(shù)據(jù)的存儲位置，分為本地存儲與檢索、以數(shù)據(jù)為中心的存儲與檢索、以位置為中心的存儲與檢索以及其它數(shù)據(jù)存儲與檢索策略。采用本地存儲方式進行數(shù)據(jù)存儲時需要的數(shù)據(jù)傳輸開銷為零，但在數(shù)據(jù)檢索時需要廣播查詢請求。因此，本地存儲方式適用于事件數(shù)據(jù)產(chǎn)生速率高、查詢請求產(chǎn)生頻率低的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；以數(shù)據(jù)為中心的數(shù)據(jù)存儲與檢索，指數(shù)據(jù)的存儲與檢索只與數(shù)據(jù)內(nèi)容有關(guān)，而與數(shù)據(jù)的存儲位置無關(guān)的一種數(shù)據(jù)存儲與檢索策略，適用于事件數(shù)據(jù)產(chǎn)生速率以及查詢請求產(chǎn)生頻率都不太高的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；以位置為中心的數(shù)據(jù)存儲與檢索策略的主要思想是，進行數(shù)據(jù)存儲時，將事件數(shù)據(jù)存儲在以產(chǎn)生事件數(shù)據(jù)的節(jié)點為中心的某一范圍內(nèi)的節(jié)點上，在該范圍內(nèi)的節(jié)點依據(jù)其到產(chǎn)生事件數(shù)據(jù)節(jié)點之間的距離以及事件強度等因素，獨立決定是否保存該事件數(shù)據(jù)的備份。進行數(shù)據(jù)檢索時，用戶通常只查詢距離自身位置比較近的節(jié)點。以位置為中心的數(shù)據(jù)存儲與檢索策略通常應(yīng)用在實時性、可靠性要求很高且數(shù)據(jù)重要程度與用戶自身位置密切相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，如道路安全警告等。另外，按照數(shù)據(jù)的存儲位置進行分類時，還存在一些其它類型的數(shù)據(jù)存儲與檢索策略，如混合數(shù)據(jù)存儲與檢索?；旌蠑?shù)據(jù)存儲與檢索策略將本地存儲與以數(shù)據(jù)為中心的數(shù)據(jù)存儲策略相結(jié)合，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化自適應(yīng)地進行存儲策略的調(diào)整和轉(zhuǎn)換，以提高數(shù)據(jù)存取效率。

（3）依據(jù)數(shù)據(jù)存儲節(jié)點之間是否存在層次結(jié)構(gòu)，分為平面式數(shù)據(jù)存儲與檢索和層次式數(shù)據(jù)存儲與檢索。平面式數(shù)據(jù)存儲與檢索策略不需要構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)，相對比較簡單，但一般不支持多分辨率數(shù)據(jù)查詢；層次式數(shù)據(jù)存儲與檢索策略需要為數(shù)據(jù)存儲節(jié)點構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)，一般可支持包括多分辨率數(shù)據(jù)查詢和多屬性范圍數(shù)據(jù)查詢在內(nèi)的多種查詢類型，但需要額外的層次維護開銷。

（4）依據(jù)數(shù)據(jù)存儲位置是否確定，分為確定存儲位置的數(shù)據(jù)存儲與檢索和非確定存儲位置的數(shù)據(jù)存儲與檢索。前者需要事先確定數(shù)據(jù)存儲節(jié)點的個數(shù)和位置，然后將這些信息發(fā)布給網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點。數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和數(shù)據(jù)消費者以確定的數(shù)據(jù)存儲位置進行數(shù)據(jù)存儲或檢索；后者不需要事先確定數(shù)據(jù)存儲節(jié)點的個數(shù)和位置，數(shù)據(jù)消費者往往通過某種數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)機制在網(wǎng)絡(luò)中尋找自己感興趣的事件數(shù)據(jù)。一般而言，確定存儲位置的數(shù)據(jù)存儲與檢索策略查詢成功率較高，但綜合各種網(wǎng)絡(luò)因素并結(jié)合具體應(yīng)用背景確定最優(yōu)數(shù)據(jù)存儲節(jié)點的個數(shù)和位置十分具有挑戰(zhàn)性；非確定存儲位置的數(shù)據(jù)存儲與檢索機制通常具有較好的負載均衡性效果，但數(shù)據(jù)存儲開銷往往較大。

（5）根據(jù)各數(shù)據(jù)存儲節(jié)點的數(shù)據(jù)是否存在粒度差異以及查詢請求對數(shù)據(jù)粒度的要求是否相同，分為單分辨率數(shù)據(jù)存儲與檢索和多分辨率數(shù)據(jù)存儲與檢索。前者節(jié)點中所存儲數(shù)據(jù)的粗細程度相同，不存在粒度差異，不支持多分辨率數(shù)據(jù)查詢；后者為了有效支持多分辨率數(shù)據(jù)查詢，通常需要構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)，在處于較低層次的節(jié)點上保存較精確的數(shù)據(jù)信息，而在處于較高層次的節(jié)點上保存粒度較粗的事件摘要信息。多分辨率數(shù)據(jù)存儲與檢索機制雖然能滿足用戶對不同粒度數(shù)據(jù)檢索需要，但由于多分辨率數(shù)據(jù)存儲機制需要不斷地從新產(chǎn)生的感知數(shù)據(jù)中提取不同粒度數(shù)據(jù)，發(fā)送到高層數(shù)據(jù)存儲節(jié)點，所以數(shù)據(jù)更新開銷較大。

（6）按照是否采用編、解碼技術(shù)進行數(shù)據(jù)存儲與檢索，分為基于編碼的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索和非編碼的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索?；诰幋a的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索機制能夠利用部分節(jié)點上的編碼數(shù)據(jù)包恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)中所有源節(jié)點產(chǎn)生的源數(shù)據(jù)塊，有效提高WSN的抗毀性，但該機制中源數(shù)據(jù)塊的傳輸開銷較大，適用于環(huán)境較惡劣、無法通過網(wǎng)關(guān)與外界網(wǎng)絡(luò)相連接的WSN。

5 結(jié)語

盡管研究人員針對WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索技術(shù)研究[19-20]做了大量工作，取得了一些初步的研究成果，但這些成果仍存在某些理論或?qū)嵺`上的缺陷，不能完全滿足各種應(yīng)用需求。因此，需要對WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索技術(shù)進行深入研究。未來的研究重點包含以下幾個方面：

（1）在降低總的數(shù)據(jù)存取代價的同時提高節(jié)點能量消耗的均衡性。目前許多WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索方案和算法，要么以網(wǎng)絡(luò)總的數(shù)據(jù)存取代價最小為目標，要么以提高節(jié)點負載均衡性為目標。實際上，好的WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索策略，既需要降低總的數(shù)據(jù)存取代價，又需要平衡節(jié)點負載。

（2）提高存儲空間利用效率，改善存儲空間利用的不均衡狀況。WSN中節(jié)點的存儲空間有限，而節(jié)點所產(chǎn)生的感知數(shù)據(jù)會隨著時間的推移而不斷增加。因此，必須提高節(jié)點存儲空間的利用效率，即以同樣的存儲空間存儲盡可能多的數(shù)據(jù)信息。如何結(jié)合數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)解決這一問題是一個值得深入研究的方向。另外，還需要提高節(jié)點存儲空間利用的均衡性。當節(jié)點的存儲空間利用不均衡時，可能會出現(xiàn)某一部分節(jié)點有數(shù)據(jù)溢出，而另一部分節(jié)點卻擁有較多的富裕存儲空間現(xiàn)象。

（3）提高網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索方案的安全性。目前，對WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索領(lǐng)域的安全問題人們關(guān)注度不高，之前對WSN安全性的研究工作主要集中在網(wǎng)絡(luò)通訊的安全上，而在實際應(yīng)用中，WSN很容易遭受諸如拜占庭、數(shù)據(jù)污染之類的攻擊。因此，WSN數(shù)據(jù)存儲與檢索的安全問題同樣重要，需要開展深入研究。

（4）提高對WSN網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化的適應(yīng)性。節(jié)點的死亡、移動、新節(jié)點的加入等因素常常會造成WSN的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、節(jié)點密度、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)等發(fā)生變化，部分已有成果雖然也考慮了這些因素，但仍不完善，需要進一步研究更具動態(tài)適應(yīng)性和可擴展性的WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索方案。

（5）基于編碼的WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索方案和算法的改進。利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)解決WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索問題是較新穎的研究思路，目前研究成果不多，在數(shù)據(jù)傳輸代價以及成功解碼率等方面都存在較大的改進空間。大多數(shù)基于編碼的WSN網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲與檢索方案和算法都采用隨機行走方式傳播源數(shù)據(jù)塊，由于隨機性特點，源數(shù)據(jù)塊的傳播方向和傳播路徑都很難控制，因此每個源數(shù)據(jù)塊對每個節(jié)點至少訪問一次所需要的數(shù)據(jù)傳輸開銷會很大。將基于虛擬坐標的數(shù)據(jù)傳輸機制引入到這類方案中，或許是降低數(shù)據(jù)傳輸代價的有效途徑，這有待進一步研究和驗證。

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（責任編輯：杜能鋼）