With rapid development of sensor devices and wireless network technologies the existing applications using sensor data have become ever more sophisticated and also a variety of new information services are emerging for the future computing services. Many researches and development called for data collection and management facility over the sensor networks in ways similar to the traditional database management. Different from the traditional database systems the sensor data management requires querying the sensor nodes instead of stored data.
In the sensor database management, queries are disseminated from the base station to the sensor nodes where they are executed to collect sensory data and transmit them back to the base station. Among many particular features is the expression and processing of event-driven queries that are triggered and executed when some events are detected at sensor nodes. Therefore, applications don`t have to monitor the dynamic occurrence of the events in the sensor network. Instead, event queries are disseminated to the sensor nodes and let them watch the events. When detected the event node(s) propagate the queries toward the designated sensor nodes where the queries are executed. Some of sensor database systems support such event-driven queries, but they have limited language expressions to efficiently implement complex application requests.
In this paper, we propose an event-driven query language facility and processing algorithms as an improvement of our previous sensor database query language, Sensor Network Query Language (SNQL). The proposed event-driven queries provide expressions, such as temporal condition of monitoring the event, selective query dissemination over the network with a simple spatial operations, and in-network propagation of inner query when events are triggered. For the management of selective dissemination and in-network propagations, we have implemented a Quadtree-based Distributed MBR Management (QDMM) algorithm for efficient maintenance of spatial metadata information in order to disseminate an event query and propagate the inner query in-network manner. Using QDMM, our upgraded SNQL processor becomes better performing by incorporating advanced event-driven data collection operation.
We have tested the efficiency of our proposed event-driven querying mechanism in comparison with some other sensor databases. Our experiment was conducted to measure the total transmission cost and max hop count of processing event-driven queries, and the construction cost of two different MBR management models. The performance result well demonstrated our designed goal of this work.
무선 센서 네트워크에서 생성되는 대용량의 데이터는 실세계의 다양한 응용 어플리케이션에 제공되고 있다. 이에, 무선 센서 네트워크를 질의를 통해 데이터를 추출할 수 있는 하나의 데이터베이스로 간주하는 `센서 데이터베이스`에 대한 다양한 연구가 진행되어 왔다. 기존의 데이터베이스 시스템과 분산 데이터베이스 시스템과는 달리, 센서 데이터베이스는 센서 노드의 제한된 에너지 용량과 계산자원을 효율적으로 운용하면서 분산된 센서 노드들로부터 데이터를 수집하는 것이 최우선 과제이다.
센서 데이터베이스에서 사용되는 질의는 센서 노드가 질의를 수신받는 시점부터 수행하는 것이 대부분이다. 하지만, 사용자는 네트워크의 환경의 변화가 일어났을 때 질의를 수행할 수 있는 새로운 종류의 질의가 필요했고, 사용자가 네트워크의 환경 변화를 감시하고 있지 않아도 능동적으로 네트워크 내에서 질의를 수행하도록 표현된 이벤트 기반 질의에 대한 연구 또한 이루어져왔다. 센서 데이터베이스를 고안한 기존의 연구들 중 이벤트 기반한 질의 수행을 다루는 연구들이 있으나, 그 질의 표현이 제한적이기 때문에 사용자가 원하는 다양한 표현의 질의를 작성할 수 없는 문제점을 안고 있다.
본 논문에서는, 센서 데이터베이스에서 이벤트 기반 질의 처리를 가능케 하는 질의 구문과 이를 처리할 수 있는 질의 처리 시스템을 제시한다. 기존에 연구되어 왔던 SNQL 센서 데이터베이스에서 미미하게 다루어졌던 이벤트 기반 질의의 처리 기능을 세분화하여, 이벤트를 감지하는 주기와 기간을 설정할 수 있도록 하고 이벤트 기반 질의를 특정 지역에 선택적으로 배포할 수 있는 구문, 이벤트 감지 후 수행되어야 할 질의를 특정 지역에 전파할 수 있는 구문을 지원하도록 했다. 특정 지역을 규정할 때 쓰이는 공간 연산자의 하나로, 사용자가 중심과 반경을 지정해 원형 또는 정사각형의 구역을 나타낼 수 있도록 하는 간단한 연산자를 제공한다.
이벤트 기반 질의를 처리하기 위해, 본 논문에서는 질의를 효율적으로 배포할 수 있고, 특정 지역에 질의를 배포하고 내부 질의를 네트워크 상에 전파하는데 필요한 하위 네트워크의 최소 경계 사각형 (MBR) 정보를 분산하여 관리할 수 있는 모델을 제안한다. 이 모델을 기반으로, 기존 SNQL 질의를 포함한 이벤트 기반 질의가 처리되는 과정을 기술한다. 본 센서 데이터베이스 시스템의 프로토타입은 안드로이드 OS가 탑재된 기기들을 센서 노드로 구성해 구현했다. 또한, 시뮬레이션을 통한 성능평가에서 기존의 연구에서 표현했던 복잡한 질의를 단일 질의로 해결함으로써 생기는 효율이 발생하는 것을 검증했고, 같은 이벤트 기반 질의를 제시한 모델에서 처리될 때, 기존의 위치정보 관리모델보다 소비되는 비용과 소요시간이 절감되었음을 확인할 수 있었다.
