Efficient Query processing and optimization are critical for reducing network traffic and decreasing latency of query when accessing and manipulating sensor data of large-scale sensor networks. Currently it has been studied in sensor database projects. These works have mainly focused on in-network query processing for sensor networks and assumes homogeneous sensor networks, where each sensor network has same hardware and software configuration. In this paper, we present a framework for efficient query processing over heterogeneous sensor networks. Our proposed framework introduces query processing paradigm considering two heterogeneous characteristics of sensor networks: (1) data dissemination approach such as push, pull, and hybrid; (2) query processing capability of sensor networks if they may support in-network aggregation, spatial, periodic and conditional operators. Additionally, we propose multi-query optimization strategies supporting cross-translation between data acquisition query and data stream query to minimize total cost of multiple queries. It has been implemented in WSN middleware, COSMOS, developed by ETRI.
최근 IoT (Internet of Things) 기술의 발전과 더불어 무선 환경에서 특정 영역에 위치하는 센서노드의 위치-센서정보를 에너지 효율적으로 수집하는 센서 네트워크 기반 공간질의처리에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 그리하여 센서노드에서 공간 필터링을 직접 수행하여 센서노드들 간의 통신 횟수를 감소시켜 에너지 소모를 최소화하는 다양한 공간질의처리 알고리즘 및 분산 공간색인방법들이 제안되어 왔다. 그러나 단일 공간질의처리 최적화에 중점을 두었던 기존 공간색인방법 및 알고리즘들은 IoT 환경에서 다수 사용자에 의하여 요청되는 다중 공간질의를 최적화하여 수행하기에는 한계가 있었다. 이에 본 논문에서는 센서 네트워크에서 다중 공간질의를 에너지 효율적으로 처리할 수 있는 최적화 알고리즘을 제안하고 있다. 제안된 다중 공간질의 최적화 알고리즘은 인접 영역에 주어지는 공간질의들을 통합하여 수행하는 '질의통합' 개념을 기본으로 하고 있다. 최적화 과정에서 질의들의 통합 또는 개별 수행에 대한 판단은 각 수행비용을 예측하여 결정하며, 본 논문에서는 질의처리 비용 예측 방법을 추가적으로 제안하고 있다. 끝으로, 성능평가에서는 GR-tree, SPIX, CPS의 공간색인방법에 대한 비교 실험을 통하여 제안된 알고리즘의 성능 분석결과를 제시하고 있다.
최근 센서네트워크에 관련된 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 센서의 전력 보전을 위한 많은 기술들이 개발되고 있는데, 본 논문에서는 센서 네트워크의 불필요한 전력 소비를 줄이는 다중 연속질의 최적화에 관련된 방법을 제시한다. 우리는 센서 네트워크에서 전송되는 데이터의 횟수나 전송량의 원천적 문제가 되는 다중 연속 질의의 중복성 문제를 해결하는 분할 알고리즘을 제안한다. 분할 알고리즘은 새롭게 생성된 사용자 질의와 기존의 질의 들 사이에 중첩 질의 영역을 제거하기 위해, 질의 인덱스 (QR-tree)를 통해 하나의 질의를 둘 이상의 질의로 분할하는 알고리즘이다. QR-트리는 효율적인 질의 분할을 위해, R*-트리를 본 논문의 구존에 맞게 개량한 것이다. 이러한 처리 결과, 우리는 센서 네트워크의 전체 에너지에서 약 20% 가량의 에너지를 보존할 수 있었다.
무선 센서 네트워크는 작은 크기의 센서 노드들과 베이스 스테이션으로 구성된다. 센서 노드들은 에너지를 지속적으로 공급받기 어려운 특성을 가지고 있기 때문에 제한된 에너지를 최대한 효율적으로 사용해야 한다. 센서 네트워크에서 정보를 얻을 때는 질의를 작성하는데, 여러 개의 질의가 센서 네트워크에 요청되었을 때 이들의 실행을 최적화시키면 센서 노드의 에너지 소비량을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 센서 네트워크에 여러 개의 질의가 요청될 때, 질의 간의 포함관계를 활용하여 질의 실행을 최적화시키는 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 질의가 새로 요청될 때, 센서 네트워크에서 실행 중인 질의들 중 새로 요청된 질의의 결과를 조합해낼 수 있는 질의들의 집합을 찾아낸다. 이 집합은 질의들의 샘플 주기, 프로젝션되는 어트리뷰트들, 그리고 조건절을 기준으로 구성된다. 이 집합에 속한 질의들의 결과로부터 새 질의를 센서 네트워크에서 실행시켰을 때와 동일한 결과를 유도해낼 수 있으면, 새 질의를 센서 네트워크에 전달하지 않고, 이 집합에 속한 질의들의 결과를 재활용하여 베이스 스테이션에서 결과를 조합해낸다.
센서 네트워크에 이용되는 데이타 스트림 관리 시스템에서는 한정적 정보들이 개별적으로 입력되기 때문에 종합적인 결과를 얻기 위해서는 상대적인 계산 비용이 높은 조인 연산자는 필연적으로 요구된다. 데이타 스트림은 잠재적으로 무한한 크기를 가지므로 조인 연산자는 슬라이딩 윈도우 제약사항을 가져야 함은 당연하다. 또한, 종합적인 결과를 얻기 위해 조인 연산자는 여러 입력을 취할 수 있어야 한다. 이를 가능하게 하는 것이 바로 슬라이딩 윈도우를 가지는 MJoin 연산자이다. 본 논문에서는 이러한 여러 MJoin 연산자가 시스템에 등록되어 있는 환경을 가정하고, 슬라이딩 윈도우를 가지는 MJoin의 특성을 반영하여 전역적으로 공유된 질의 처리 기법인 MMJoin 기법을 제안한다. MMJoin 기법은 첫째, 전역적으로 공유된 질의 실행 계획 수릴 문제, 조인 연산 결과에 대한 윈도우 갱신 문제 및 라우팅 문제로 나누어 다룬다. 이러한 연구의 노력은 데이타 스트림 환경에서 효율적인 다중 질의 최적화 및 처리 기법의 기초연구로 활용될 수 있다.
정규경로표현은 전통적 스키마를 가정하지 않는 준구조적 데이타에 대해 질의를 고안하기 위한 기본적 질의 요소이다. 그리고 질의전지는 정규경로표현의 처리에 있어 불필요한 탐색을 제거하기 위한 중요한 최적화 기법이다. 그러나 기존 질의전지는 다중 정규경로표현들은 완전히 최적화하지 못하는 경우가 많으며, 기존 질의전지의 결과를 후처리하는 기존의 방법은 지수적으로 증가하는 많은 부분결과들의 조합들을 확인해야 한다. 본 논문에서는 전처리 단계와 전지 단계로 구성된 두 단계 질의전지라 부르는 새로운 기법을 소개한다. 우리의 두 단계 질의전지는 다중 정규경로표현의 최적화에 효과적이며, 지수적으로 증가하는 많은 부분결과들의 조합들을 화인하지 않는다는 점에서 기존의 방법보다 더 확장성이 있다.
최근에 XML이 웹 상에서 문서 교환의 표준으로 등장하면서 XML로 표현된 데이터에 대한 질의 처리 분야가 주목받고 있다. 이때 XML 질의는 그래프로 표현된 데이터 그래프에서 특정 정규식으로 도달되는 객체를 찾는 정규 경로 질의 (regular path query)를 기반으로 한다. 그런데 사용자의 다양한 형태의 질의를 처리하기 위해서는 질의에 하나 이상의 정규 식을 가지는 질의의 처리가 필요함에도 기존의 연구 즉, 비정형 데이터 모델 하에서의 부를 이용한 질의 변환(query rewriting)이나, 질의 최적화 기법에서는 주로 단일 정규식으로 이 루어진 질의를 다루었다. 본 논문에서는 이러한 다중 정규식을 가지는 질의의 처리에서 1. 뷰의 몸체에서 질의 몸체로의 변수 매핑을 통한 질의 변환과정과 2. 변환된 질의의 각 조각 (conjunct)의 질의 결과를 효율적으로 구하고 결과를 조합하는 두 단계로 이루어진 효율적 인 질의 처리 기법을 제안한다. 제안하는 질의 변환 알고리즘이 안전성(soundness)을 가짐 을 보이고, 질의 처리 기법이 기존 질의 처리 방식에 비하여 효율적임을 보인다.
맵리듀스(MapReduce)는 대용량의 데이터를 다수의 컴퓨터로 병렬 처리하기 위해 사용되는 프레임워크이다. Group-by 질의는 데이터를 지정된 애트리뷰트들의 값에 따라 그룹화하고, 각 그룹에 대해 지정된 집계 함수 값을 구하는 질의이다. 본 논문에서는 둘 이상의 group-by 질의가 동시에 요청되었을 때, 이들을 맵리듀스를 사용하여 효율적으로 처리하는 기법을 제안한다. 제안 기법은 각 group-by 질의를 독립적으로 계산하는 대신, 총 수행비용을 줄이기 위해 하나 이상의 맵리듀스 잡을 통해 단계적으로 계산한다. 성능 평가 실험을 통해, 제안 기법이 각 group-by 질의를 독립적으로 계산하는 단순 방법에 비해 좋은 성능을 가짐을 보인다.
Journal of information and communication convergence engineering
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제11권3호
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pp.173-178
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2013
To discover objects of interest in unstructured peer-to-peer networks, the peers rely on flooding query messages which create incredible network traffic. This article evaluates the performance of an unstructured Gnutella-like protocol over mobile ad-hoc networks and proposes modifications to improve its performance. This paper offers an enhanced mechanism for an unstructured Gnutella-like network with improved peer features to better meet the mobility requirement of ad-hoc networks. The proposed system introduces a novel caching optimization technique and enhanced ultrapeer selection scheme to make communication more efficient between peers and ultrapeers. The paper also describes an enhanced query mechanism for efficient searching by applying multiple walker random walks with a jump and replication technique. According to the simulation results, the proposed system yields better performance than Gnutella, XL-Gnutella, and random walk in terms of the query success rate, query response time, network load, and overhead.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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