基于大數(shù)據(jù)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的研究

張 屹，陳立軍，蔣慧勇

(廣州大學(xué)華軟軟件學(xué)院，廣東 廣州 510990)

0 引言

大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)用于數(shù)據(jù)收集越來(lái)越成為趨勢(shì)，雖然它們代表了新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)，但它們的使用受到許多限制，包括對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展方法的適應(yīng)性。使用大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)需要解決兩個(gè)重要的挑戰(zhàn)：傳感器能耗的最小化以及網(wǎng)絡(luò)壽命的最大化。

1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述

WSN是一個(gè)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)(Ad-hoc網(wǎng)是一種多跳的、無(wú)中心的、自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，又稱為多跳網(wǎng)(Multi-hop Network))，由一組傳感器節(jié)點(diǎn)組成，隨機(jī)固定或分散在給定的地理區(qū)域內(nèi)，通過(guò)無(wú)線鏈路進(jìn)行通信，以自主收集、處理和傳輸其環(huán)境中的數(shù)據(jù)到另一個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)(被認(rèn)為是集合點(diǎn)，也稱為接收器)。傳感器節(jié)點(diǎn)操作的地理區(qū)域稱為感興趣的區(qū)域[1]，在WSN中，傳感器節(jié)點(diǎn)能夠自組織地收集有關(guān)其部署環(huán)境的信息，收集的數(shù)據(jù)的傳輸可以周期性地或基于事件地完成，這取決于所實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用的性質(zhì)。接收器是具有兩個(gè)或更多網(wǎng)絡(luò)接口的節(jié)點(diǎn)，其充當(dāng)WSN和最終用戶的網(wǎng)絡(luò)(例如局域網(wǎng)或因特網(wǎng))之間的橋接器。用戶可以經(jīng)由接收器向網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求[2]。

2 大數(shù)據(jù)概述

大數(shù)據(jù)是指那些超過(guò)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)處理能力的數(shù)據(jù)。它的數(shù)據(jù)規(guī)模和轉(zhuǎn)輸速度要求很高，或者其結(jié)構(gòu)不適合原本的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。為了獲取大數(shù)據(jù)中的價(jià)值，必須選擇另一種方式來(lái)處理它。大數(shù)據(jù)的顯著特征即“5V”：

(1)大量化(Volume)：非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的超大規(guī)模，占總數(shù)據(jù)的80%～90%，比結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)增長(zhǎng)快10～50倍，是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的10～50倍。

(2)價(jià)值化(Value)：大數(shù)據(jù)中含有大量的不相關(guān)信息，數(shù)據(jù)價(jià)值密度相對(duì)較低，如何通過(guò)深度復(fù)雜分析(機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、傳統(tǒng)商務(wù)智能)等方法來(lái)挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值是需要解決的問(wèn)題。

(3)多樣化(Variety)：大數(shù)據(jù)具有異構(gòu)和多樣化的特點(diǎn)，存在很多不同的形式，如文本、圖像、視頻、機(jī)器數(shù)據(jù)等。

(4)快速化(Velocity)：實(shí)時(shí)分析而非批量式分析，數(shù)據(jù)輸入、處理與丟棄的效果立竿見(jiàn)影而非事后見(jiàn)效。

(5)真實(shí)性(Veracity)：大數(shù)據(jù)中的內(nèi)容是與真實(shí)世界中的事件息息相關(guān)的，研究大數(shù)據(jù)就是從龐大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中提取出能夠解釋和預(yù)測(cè)現(xiàn)實(shí)事件的過(guò)程。

在工業(yè)和研究應(yīng)用中已經(jīng)提出了許多關(guān)于大數(shù)據(jù)的技術(shù)，鑒于其特點(diǎn)，大數(shù)據(jù)問(wèn)題與商業(yè)智能問(wèn)題不同，研究從大數(shù)據(jù)中提取知識(shí)的過(guò)程分為三個(gè)階段：存儲(chǔ)、處理和結(jié)果利用。從大數(shù)據(jù)中使用LS-WSN來(lái)收集、處理和利用知識(shí)的過(guò)程是一種新興趨勢(shì)。

3 LS-WSN中的大數(shù)據(jù)收集架構(gòu)

WSN的數(shù)據(jù)收集基于定義明確的體系結(jié)構(gòu)，真正的問(wèn)題在于選擇最佳架構(gòu)。本節(jié)將介紹已有文獻(xiàn)中提出的不同體系結(jié)構(gòu)，以便檢測(cè)與大規(guī)模WSN兼容的體系結(jié)構(gòu)。已有專用于數(shù)據(jù)收集的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[3]主要圍繞兩種方法構(gòu)建：一種基于靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，另一種基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

3.1 靜態(tài)架構(gòu)

這是一些文獻(xiàn)中常遇到的經(jīng)典方法，它包括在感興趣的區(qū)域中部署一組傳感器以收集信息，在此體系結(jié)構(gòu)中，所有網(wǎng)絡(luò)組件都是靜態(tài)的，另一方面，網(wǎng)絡(luò)的部署可以通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)：確定性和隨機(jī)性。

3.1.1 靜態(tài)接收器和靜態(tài)傳感器架構(gòu)

該架構(gòu)由大量傳感器組成，能夠以自主方式收集和傳輸環(huán)境數(shù)據(jù)，這些傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不一定是預(yù)定的，它們可以隨機(jī)分散在感興趣的區(qū)域，這種類型的體系結(jié)構(gòu)的特征在于高密度，以便在任何兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間找到至少一條路徑。此外，該架構(gòu)的主要缺點(diǎn)之一是縮短了網(wǎng)絡(luò)的壽命。

3.1.2 具有傳感器節(jié)點(diǎn)和多個(gè)靜態(tài)接收器的架構(gòu)

與以往架構(gòu)不同，具有傳感器節(jié)點(diǎn)和多個(gè)靜態(tài)接收器的架構(gòu)(參見(jiàn)圖1)，可以將網(wǎng)絡(luò)中的接收器數(shù)量相乘以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的壽命，然而，從接收器跳躍到傳感器節(jié)點(diǎn)的電池耗盡問(wèn)題仍然存在。這種架構(gòu)的傳感器節(jié)點(diǎn)，即一個(gè)接收器與另一個(gè)接收器的選擇，在這種架構(gòu)中仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

圖1 具有傳感器節(jié)點(diǎn)和多個(gè)靜態(tài)接收器的架構(gòu)

3.2 基于移動(dòng)性的體系結(jié)構(gòu)

為了最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期并減少無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的延遲，現(xiàn)有的一些研究已將移動(dòng)性引入無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括良好的連接性、降低部署成本、可靠性強(qiáng)和能效高。雖然移動(dòng)性在增加網(wǎng)絡(luò)壽命方面帶來(lái)了顯著的好處，但它對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)提出了若干挑戰(zhàn)，包括接觸檢測(cè)、面向移動(dòng)性的電源管理、可靠的數(shù)據(jù)傳輸、QoS、位置和能耗[4]。

3.2.1 靜態(tài)接收器架構(gòu)和移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)

該架構(gòu)具有傳感器可移動(dòng)的特殊性，由于傳感器是移動(dòng)的，這種架構(gòu)大大減少了要部署的傳感器的數(shù)量，架構(gòu)中的通信是直接的，有助于保持良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。此外，這種架構(gòu)允許傳感器平衡消耗能量，并且接收器收集的數(shù)據(jù)量也很大。

3.2.2 具有移動(dòng)接收器和靜態(tài)傳感器節(jié)點(diǎn)的架構(gòu)

該架構(gòu)中所有節(jié)點(diǎn)都是靜態(tài)的，而接收器在此處是移動(dòng)的。一旦接收器到達(dá)給定的傳感器節(jié)點(diǎn)并且該傳感器檢測(cè)到接收器的存在，就完成數(shù)據(jù)收集。該架構(gòu)有利于更好地連接到感興趣區(qū)域中部署的WSN。

3.2.3 具有移動(dòng)接收器和移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)的架構(gòu)

該架構(gòu)具有與移動(dòng)接收器和靜態(tài)傳感器節(jié)點(diǎn)架構(gòu)相同的優(yōu)點(diǎn)，架構(gòu)已在多個(gè)科學(xué)和工業(yè)研究項(xiàng)目中實(shí)施，例如，該架構(gòu)作為了肯尼亞斑馬跟蹤項(xiàng)目的一部分實(shí)施：這些傳感器部署在從Sweetwaters Reserve到肯尼亞中部Mpala的斑馬上，接收器位于車輛上，該項(xiàng)目是環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域開(kāi)展的首批研究之一，同時(shí)考慮了節(jié)點(diǎn)和接收器的移動(dòng)性。

3.2.4 具有傳感器和多個(gè)靜態(tài)接收器的架構(gòu)

該架構(gòu)與目前提供的所有架構(gòu)不同，它包括使用具有高密度傳感器節(jié)點(diǎn)的多個(gè)接收器，傳感器節(jié)點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)通過(guò)其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接收器傳輸給最終用戶。這種架構(gòu)的最大問(wèn)題在于難以選擇接收器。該方案提出了多對(duì)多架構(gòu)中的路由優(yōu)化解決方案，該提案也存在缺乏進(jìn)化的明顯問(wèn)題，實(shí)際上，如果傳感器網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)，為了不再陷入與單宿架構(gòu)相同的問(wèn)題，筆者將不得不添加無(wú)法自動(dòng)完成的接收器。此外，該解決方案仍然不允許最終用戶和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的直接連接。

3.2.5 具有傳感器和多個(gè)移動(dòng)接收器的架構(gòu)

該架構(gòu)幾乎與3.2.4節(jié)所提架構(gòu)相同，不同之處在于接收器是移動(dòng)的，該解決方案可以將多個(gè)移動(dòng)接收器放置在單個(gè)WSN中。該架構(gòu)的一個(gè)重要問(wèn)題是難以對(duì)傳感器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行路由。

3.2.6 混合架構(gòu)

此架構(gòu)采用多鏈路架構(gòu)的解決方案，在數(shù)據(jù)收集中使用多個(gè)移動(dòng)接收器而不是靜態(tài)接收器，WSN的生命周期可能很長(zhǎng)。其他具有多個(gè)移動(dòng)接收器的架構(gòu)專注于減少傳感器消耗的能量，或者最大化全球網(wǎng)絡(luò)的壽命，但這些建議通常缺乏可擴(kuò)展性。實(shí)際上，如果傳感器網(wǎng)絡(luò)的大小增加，則應(yīng)避免具有單個(gè)接收器的架構(gòu)的問(wèn)題。此外，該解決方案不允許用戶和傳感器之間的直接連接。

3.3 LS-WSN中數(shù)據(jù)收集體系結(jié)構(gòu)的比較

在LS-WSN的背景下，在廣泛感興趣的領(lǐng)域中部署的傳感器密度也很高的情形下，即使移動(dòng)性帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)多于靜態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)，如果這種移動(dòng)性位于傳感器節(jié)點(diǎn)的一側(cè)，則會(huì)減少要部署的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，可以說(shuō)這些架構(gòu)也不適合LS-WSN。無(wú)論傳感器和靜態(tài)接收網(wǎng)絡(luò)在能量方面消耗多少，它們都可以隨著網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展而進(jìn)行調(diào)整，真正的挑戰(zhàn)仍然是該網(wǎng)絡(luò)中能耗的優(yōu)化。

3.4 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信的分層網(wǎng)絡(luò)

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信是通信領(lǐng)域的術(shù)語(yǔ)，指的是通過(guò)一種特定的一對(duì)多的連接類型的通信，從單一位置到多個(gè)位置提供多個(gè)信道。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)經(jīng)常縮寫(xiě)為P2MP、PTMP或者PMP。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)已經(jīng)被設(shè)計(jì)為單、雙向皆可的系統(tǒng)。一個(gè)天線或天線陣對(duì)多個(gè)接收天線廣播且系統(tǒng)是時(shí)分復(fù)用的就允許反向信道通信。該技術(shù)應(yīng)用在LS-WSN，并將網(wǎng)絡(luò)分層，可解決大規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的能耗問(wèn)題以及傳輸延遲問(wèn)題。

4 LS-WSN中的數(shù)據(jù)傳輸

將節(jié)點(diǎn)捕獲的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中，需要路由，路由是在功耗方面找到成本有效路由以便將數(shù)據(jù)從傳感器節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)浇邮掌鞯倪^(guò)程。接收器可以通過(guò)Wimax、LTE、衛(wèi)星或其他寬傳輸系統(tǒng)連接到遠(yuǎn)程用戶，用戶可以處理對(duì)網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求，指定所需數(shù)據(jù)的類型并通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集[5]。LS-WSN中的路由仍然是一個(gè)非?；钴S的研究領(lǐng)域，并且已經(jīng)提出了兩種路由協(xié)議：基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議和基于特征的路由協(xié)議。

4.1 基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議

路由協(xié)議根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布，在數(shù)據(jù)路由過(guò)程中起著非常重要的作用，基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議主要有三類：平面路由、分層路由、基于位置的路由。

(1)平面路由：也稱地位平等路由，這里的所有傳感器節(jié)點(diǎn)都有相同的任務(wù)要執(zhí)行，這是WSN中數(shù)據(jù)路由使用的第一種方法。其優(yōu)點(diǎn)之一是具有簡(jiǎn)單性，因此可以在不需要額外成本的情況下建立通信，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)僅需要來(lái)自其直接鄰居的信息；缺點(diǎn)是靠近接收器的節(jié)點(diǎn)的能量資源耗盡，因?yàn)槌蚝笳叩乃袠I(yè)務(wù)都必須通過(guò)它們。

(2)分層路由：這種方法基于簇(公共區(qū)域)的形成，原則是將集群中每個(gè)節(jié)點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)路由到其區(qū)域的頭部，即簇頭(CH)，在處理它們的公共部分之后，將它們轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)目的地(如果CH不能直接到達(dá)站點(diǎn)，基本信息被路由到下一個(gè)區(qū)域負(fù)責(zé)人)。優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)最小化在網(wǎng)絡(luò)上傳播的消息的數(shù)量來(lái)減少通信和能量成本，因?yàn)镃H對(duì)集群的數(shù)據(jù)應(yīng)用集合功能，這使得可以組合它們，缺點(diǎn)是隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增加，CH選擇過(guò)程變得至關(guān)重要且資源貪婪。

(3)基于位置的路由：識(shí)別聚集區(qū)域上的傳感器節(jié)點(diǎn)的地理位置，對(duì)于WSN中的數(shù)據(jù)路由機(jī)制是至關(guān)重要的。該位置信息允許計(jì)算傳感器位置以及它們之間的距離，以構(gòu)建源節(jié)點(diǎn)與其目的地之間的最短路徑。這種路由方法更節(jié)能，因?yàn)樗褂秒S機(jī)或概率方法分配傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)搜索路徑，另外，節(jié)點(diǎn)的位置使得可以僅向這些區(qū)域廣播請(qǐng)求并避免它們?cè)趶V播模式中的擴(kuò)散(全局?jǐn)U散到所有節(jié)點(diǎn))，從而顯著減少傳輸?shù)臄?shù)量。缺點(diǎn)是需要為傳感器節(jié)點(diǎn)配備一個(gè)消耗大量能量的衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)，例如GPS。

4.2 基于特征的路由協(xié)議

路由協(xié)議根據(jù)它們實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行分類，這些功能基于數(shù)據(jù)路由、路由選擇、路由發(fā)現(xiàn)和交替路由。

4.3 LS-WSN中的數(shù)據(jù)收集步驟

圖2給出了LS-WSN中數(shù)據(jù)收集的主要步驟?？刂葡⒌膫鞑ネǔＭㄟ^(guò)泛洪控制方法和廣播方法來(lái)完成。最后，數(shù)據(jù)傳輸步驟依賴于控制消息傳播步驟記錄的知識(shí)，以通過(guò)采用平面路由、分層路由或基于位置的路由方案來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集。

圖2 LS-WSN中數(shù)據(jù)收集的流程圖

5 LS-WSN中大數(shù)據(jù)收集的挑戰(zhàn)

隨著傳感器越來(lái)越小型化和集成化，LS-WSN中出現(xiàn)了一種新的傳感器網(wǎng)絡(luò)范例，這些網(wǎng)絡(luò)基于一組節(jié)點(diǎn)的協(xié)作，以在其部署的環(huán)境上執(zhí)行各種操作，例如監(jiān)視和數(shù)據(jù)收集。術(shù)語(yǔ)“大規(guī)模”指的是在具有傳感器高密度的大區(qū)域上部署網(wǎng)絡(luò)，因此，應(yīng)用在所謂的小型WSN的所有技術(shù)和方法都不能直接在這些網(wǎng)絡(luò)上使用，它們必須進(jìn)行修改以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)范圍的擴(kuò)展。通常，傳感器是資源有限的設(shè)備，其能量資源和傳感器在大多數(shù)情況下部署在難以到達(dá)的區(qū)域中，使得更換電池變得困難或不可能。能源管理是增加傳感器網(wǎng)絡(luò)持續(xù)時(shí)間的戰(zhàn)略問(wèn)題。

盡管WSN已經(jīng)在許多應(yīng)用程序中使用，但數(shù)據(jù)收集是WSN的主要活動(dòng)，無(wú)論是否是LS-WSN，都需要尋找最大化數(shù)據(jù)收集的解決方案，以最大限度地減少傳感器的電源能耗。在傳感器的所有基本功能中，通信是最耗能的活動(dòng)，這種能耗在很大程度上取決于通信距離，實(shí)際上，為了減少這種消耗并延長(zhǎng)傳感器的壽命，并因此延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的壽命，近年來(lái)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種技術(shù)和方法，在大多數(shù)情況下，這些方法放寬了若干約束，例如延遲、覆蓋范圍和QoS，以及網(wǎng)絡(luò)的體驗(yàn)質(zhì)量(QoE)，有利于延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。

LS-WSN中數(shù)據(jù)收集應(yīng)用程序指定的要求也會(huì)導(dǎo)致一些問(wèn)題。其中，WSN覆蓋是傳感器網(wǎng)絡(luò)部署中的一個(gè)基本問(wèn)題，必須確保在給定的感興趣區(qū)域中，傳感器部署必須覆蓋可接受的信號(hào)范圍，尤其是對(duì)于某些WSN的應(yīng)用。此外，在某些情況下，傳感器應(yīng)位于特定位置，以便更準(zhǔn)確地收集數(shù)據(jù)，這一事實(shí)對(duì)于部署在飛機(jī)中的工業(yè)3D傳感器網(wǎng)絡(luò)或傳感器非常重要。對(duì)于不同類型的數(shù)據(jù)，例如振動(dòng)、溫度、運(yùn)動(dòng)和濕度，獲取數(shù)據(jù)的方式和速率可能不同，如果處理不當(dāng)，這些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致能量消耗不平衡，從而導(dǎo)致電力浪費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)壽命縮短。將數(shù)據(jù)傳送到接收器同時(shí)最小化數(shù)據(jù)丟失率也是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，與基于多點(diǎn)通信的聚類技術(shù)相結(jié)合的分層網(wǎng)絡(luò)似乎是LS-WSN的適當(dāng)解決方案，這些技術(shù)減少了所收集數(shù)據(jù)的路由中的節(jié)點(diǎn)內(nèi)傳輸距離，與直接通信相比，這在能量消耗方面是經(jīng)濟(jì)的，也就是說(shuō)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在沒(méi)有中繼的情況下直接將這些數(shù)據(jù)路由到接收器，相比之下，聚類導(dǎo)致比平面結(jié)構(gòu)更高的延遲，此外，在這種類型的架構(gòu)中，最常見(jiàn)的問(wèn)題稱為接入點(diǎn)問(wèn)題，也就是說(shuō)，與其他傳感器節(jié)點(diǎn)相比，靠近接收器的傳感器節(jié)點(diǎn)正在快速耗盡其能量，因此，網(wǎng)絡(luò)覆蓋率受到影響，接收器斷開(kāi)的風(fēng)險(xiǎn)增加。

為了克服多點(diǎn)通信的缺點(diǎn)，其他工作建議增加網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的接收器數(shù)量，因此，WSN可以有幾個(gè)靜態(tài)接收器，在這種架構(gòu)中，通常與其他傳感器節(jié)點(diǎn)相比，這些接收器具有更多的硬件資源，它們用于從其他傳感器節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)，并減少傳輸中消耗的能量，然后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星連接將數(shù)據(jù)從接收器發(fā)送給最終用戶。然而，接收器的最佳部署問(wèn)題仍然是一個(gè)大問(wèn)題，因?yàn)楹茈y選擇正確的位置來(lái)部署接收器以平衡節(jié)點(diǎn)和接收器之間的交換，即使靜態(tài)接收器部署在最佳位置，仍然存在接入點(diǎn)問(wèn)題，即接收器附近的節(jié)點(diǎn)消耗更多功率，如果周圍的節(jié)點(diǎn)耗盡電池，則可以將接收器與其斷開(kāi)。因此，接收器的最佳位置確保了對(duì)感興趣區(qū)域的良好覆蓋，但不能永久覆蓋。

此外，存儲(chǔ)和計(jì)算來(lái)自LS-WSN的大量收集數(shù)據(jù)的問(wèn)題需要更多關(guān)注，有鑒于此，一些公司，如諾基亞和蘋果，在其手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)上的其他智能設(shè)備中集成了許多傳感器，導(dǎo)致每年收集數(shù)PB的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，一些分布式數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案，如Google的Bigtable、亞馬遜的Dynamo、Windows的Azure存儲(chǔ)和Apache Hadoop，也可以實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。但是，除非這些大數(shù)據(jù)與編程模型(如Mapreduce)相關(guān)聯(lián)，否則現(xiàn)有的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案無(wú)法處理來(lái)自LS-WSN的傳感器生成的大量數(shù)據(jù)。不幸的是，許多工作都集中在傳感器的互連和節(jié)能WSN上，LS-WSN中的大量數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)和處理方案，仍然是一個(gè)重要的研究方向。

6 結(jié)論

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景豐富多彩,在大數(shù)據(jù)環(huán)境中使用這些網(wǎng)絡(luò)表明：這些網(wǎng)絡(luò)能夠克服固有約束以滿足某些要求。在大數(shù)據(jù)中，物聯(lián)網(wǎng)不斷產(chǎn)生的異構(gòu)數(shù)據(jù)集可以達(dá)到傳統(tǒng)系統(tǒng)無(wú)法捕獲、管理和處理的程度,鑒于其特性，這些數(shù)據(jù)對(duì)于LS-WSN的采集和處理是一個(gè)有趣的挑戰(zhàn)。為了更好地解決大數(shù)據(jù)收集的問(wèn)題，本文首先分析了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題，如傳感器部署、能耗問(wèn)題、路由問(wèn)題、數(shù)據(jù)收集和傳輸問(wèn)題；然后，提出了LS-WSN大數(shù)據(jù)收集架構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸方案以及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信的分層網(wǎng)絡(luò)；此外，還討論了LS-WSN中大數(shù)據(jù)收集面臨的挑戰(zhàn)，以激勵(lì)和指導(dǎo)未來(lái)的研究人員。