淺談面向物聯(lián)網(wǎng)傳感器信息的數(shù)據(jù)分配策略

張紅

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)是在技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上提出的一個(gè)全新概念，主要指的是利用物理世界中的物體相互通信協(xié)作來(lái)完成同一個(gè)任務(wù)的技術(shù)，此技術(shù)從提出至今雖然只有短短十幾年，但是取得的成績(jī)卻十分巨大。物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)具有海量性的特征，主要是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)傳感器會(huì)不斷地產(chǎn)生大量的描述物理的信息，而這些信息會(huì)被匯聚到數(shù)據(jù)中心，進(jìn)而形成海量的數(shù)據(jù)流，海量數(shù)據(jù)流不僅包括實(shí)時(shí)信息，還包括歷史信息。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)傳感器的數(shù)據(jù)信息和時(shí)間、空間都有關(guān)系，所以如果不進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)分配，很容易產(chǎn)生訪問(wèn)失衡的情況，該文就面向物聯(lián)網(wǎng)傳感器信息的數(shù)據(jù)分配策略展開(kāi)討論，旨在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配的最優(yōu)，從而達(dá)到全時(shí)域中的通信成本最低。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 傳感器信息 數(shù)據(jù)分配策略

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（b）-0018-02

物聯(lián)網(wǎng)傳感器的數(shù)據(jù)具有海量性的特征，所以在空間和時(shí)間上的數(shù)據(jù)達(dá)不到有效分配的時(shí)候便會(huì)產(chǎn)生訪問(wèn)失衡的情況，這種情況為其實(shí)際利用帶來(lái)不利的影響。所以在考慮其特征的基礎(chǔ)上，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的分配策略進(jìn)行探討，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的科學(xué)合理分配。這樣，不僅可以提升數(shù)據(jù)分配的效率，更能夠提高物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際利用的有效性。其實(shí)，物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)有其固定的框架結(jié)構(gòu)，所以在探討其信息分配有效策略的時(shí)候，主要是對(duì)其本身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行大范圍優(yōu)化，從而使信息分配實(shí)現(xiàn)科學(xué)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)信息存儲(chǔ)的合理化。

1 相關(guān)工作

在數(shù)據(jù)分配的研究工作中，需要進(jìn)行的相關(guān)工作主要有3個(gè)方面：第一是進(jìn)行過(guò)去工作的分析和總結(jié)。因?yàn)閿?shù)據(jù)分配研究的主要目的就是要解決過(guò)去數(shù)據(jù)分配中存在的問(wèn)題，所以深化問(wèn)題的總結(jié)和分析，能夠從更深層的角度來(lái)分析出問(wèn)題產(chǎn)生的原因，進(jìn)而實(shí)行針對(duì)性突破。第二是對(duì)現(xiàn)階段的新理念以及新方法進(jìn)行研究。通過(guò)研究可以了解新理念、新方法所具備的優(yōu)勢(shì)，并將其優(yōu)勢(shì)與當(dāng)前研究問(wèn)題進(jìn)行綜合性考慮，進(jìn)而評(píng)價(jià)其可操作性。第三是要在問(wèn)題總結(jié)和理念創(chuàng)新的基礎(chǔ)上進(jìn)行分配策略的確認(rèn)。通過(guò)數(shù)據(jù)模型等可以進(jìn)一步的將分配策略的科學(xué)性與合理性進(jìn)行論證?？傊?，做好相關(guān)工作，分配策略的核心探討效果會(huì)更加顯著。

2 系統(tǒng)框架

從物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)用來(lái)看，傳感器信息的數(shù)據(jù)分配不是隨意性產(chǎn)生的，而是具有固定的框架，所以在探討具體分配策略的時(shí)候需要對(duì)系統(tǒng)框架進(jìn)行清楚的認(rèn)識(shí)。在目前的分配中，一般采用的都是分布式的存儲(chǔ)方法，所以在這種存儲(chǔ)方法之下，利用到的系統(tǒng)框架主要有4部分組成，分別是管理節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集端口和客戶(hù)端口。這4部分共同作用形成了一個(gè)完整的系統(tǒng)框架，在此系統(tǒng)框架的基礎(chǔ)上進(jìn)行分配優(yōu)化，其效果才會(huì)更優(yōu)。

3 數(shù)據(jù)分配策略

3.1 數(shù)據(jù)分配數(shù)學(xué)模型

為了更好的研究物聯(lián)網(wǎng)傳感器信息的數(shù)據(jù)分配策略，需要對(duì)數(shù)據(jù)分配的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行清楚的認(rèn)識(shí)。簡(jiǎn)單而言，數(shù)據(jù)分配指的就是將數(shù)據(jù)塊通過(guò)映射使其進(jìn)入到各個(gè)存儲(chǔ)點(diǎn)的過(guò)程。而這個(gè)映射過(guò)程，是可以利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析的。在整個(gè)映射過(guò)程中，輸入的是數(shù)據(jù)塊的集合，而輸出的則是數(shù)據(jù)塊集合的劃分，整個(gè)映射的過(guò)程可以看作是矩陣的轉(zhuǎn)移，所以此矩陣轉(zhuǎn)移輸入將會(huì)按照某種目標(biāo)函數(shù)的約束映射進(jìn)行輸出。在數(shù)學(xué)模型中，數(shù)據(jù)輸入量可以用Blob=[Blobi，…，Blobm]T，在這個(gè)式子中，Blobi為第i塊數(shù)據(jù)塊。在輸入量存在的情況下必然會(huì)有輸出向量的產(chǎn)生，所以輸出向量Y=[Yi，…，Yn]T。在這個(gè)式子中，Yi為每一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)的負(fù)載率。

3.2 靜態(tài)分配

靜態(tài)分配策略是數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，利用傳感器的空間相關(guān)性特征進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)初始分配的一種分配方式，通過(guò)分配后，初始化數(shù)據(jù)塊會(huì)存儲(chǔ)到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)當(dāng)中。在實(shí)際利用的過(guò)程中，數(shù)據(jù)塊的存在主要以數(shù)據(jù)點(diǎn)的形式發(fā)生，而且每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都會(huì)對(duì)全部的數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行支持，所以每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)在在空間內(nèi)的內(nèi)存占據(jù)具有相同性。通過(guò)公式的簡(jiǎn)化，輸入向量Blob可以簡(jiǎn)化為T(mén)ag=[Tagi，…，Tagm]T。在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)塊在時(shí)域當(dāng)中給物理節(jié)點(diǎn)帶來(lái)的發(fā)在具有動(dòng)態(tài)變化性，所以數(shù)據(jù)模塊還需要放到時(shí)域中進(jìn)行進(jìn)一步的考慮。將向量Tag放到時(shí)域長(zhǎng)度t中進(jìn)行考慮的時(shí)候，便可以得到ag=[Tagi（t），…，Tagm（t）]T。

3.3 自適應(yīng)時(shí)域負(fù)載反饋

自適應(yīng)時(shí)域負(fù)載反饋也是在分配策略研究中需要考慮的重要內(nèi)容。在實(shí)際利用中，傳感器采集的是實(shí)際的物理量，但是實(shí)際物理量在溫度、濕度以及壓力等方面具有連續(xù)的變化性特征，所以當(dāng)一個(gè)物理量在Ti時(shí)刻存在比較大的變化的時(shí)候，往往在下一個(gè)時(shí)刻Ti+1也會(huì)存在比較大的變化。所以針對(duì)傳感器這方面的特性，自適應(yīng)時(shí)域負(fù)載反饋的算法需要在當(dāng)前階段的負(fù)載情況下進(jìn)行反饋時(shí)間長(zhǎng)短的調(diào)整，這樣，整個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的反映才會(huì)更加完整。簡(jiǎn)單而言就是通過(guò)實(shí)際操作中的變化調(diào)整，可以使得整個(gè)反饋能夠更接近于變化實(shí)際，從而得出更為準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)而為數(shù)據(jù)分配的調(diào)整做好基礎(chǔ)。

3.4 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分配

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分配是整個(gè)數(shù)據(jù)分配工作中最核心的內(nèi)容。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，管理節(jié)點(diǎn)接受儲(chǔ)存點(diǎn)負(fù)載信息具有實(shí)時(shí)的特性，所以需要利用動(dòng)態(tài)分配來(lái)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的均衡負(fù)載。從實(shí)際利用中來(lái)看，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的分配主要由兩部分組成：第一是對(duì)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)是否過(guò)載進(jìn)行衡量；第二是對(duì)過(guò)載存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)衡量工作可以科學(xué)地分析存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)過(guò)載的科學(xué)性，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行分析和判斷，為進(jìn)一步調(diào)節(jié)打好基礎(chǔ)。而過(guò)載調(diào)節(jié)主要是對(duì)過(guò)載不平衡的情況進(jìn)行解決，通過(guò)此問(wèn)題的解決，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分配的平衡性可以實(shí)現(xiàn)，分配的科學(xué)性也能夠有效地實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)言之就是通過(guò)動(dòng)態(tài)過(guò)載的平衡判斷和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分配的合理性。

4 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)從產(chǎn)生之初發(fā)展到現(xiàn)在取得了很大的成就，在實(shí)際應(yīng)用中的作用也越來(lái)越大。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)傳感器具有海量性的特點(diǎn)，在利用中容易發(fā)生訪問(wèn)失衡的情況，所以深入地研究系統(tǒng)框架，并對(duì)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)進(jìn)行分配策略的探究，可以從更深層的角度解決存儲(chǔ)上的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配的平衡。

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