[论文解读] A Comparison with two semantic sensor data storages in total data transmission

Manaf Sharifzadeh, Saeid Aragy+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 29, 2014

Semantic Web and Ontologies参考文献 1被引用 6

一句话总结

本文比较了两种语义传感器数据存储方法——基于本体的存储与关系型存储——重点关注总数据传输能耗。研究结果表明，尽管基于本体的存储在语义丰富性和语义网应用中广受欢迎，但由于复杂的元数据处理，其能耗显著更高，从而降低了无线传感器网络的寿命。

ABSTRACT

The creation of small and cheap sensors promoted the emergence of large scale sensor networks. Sensor networks allow monitoring a variety of physical phenomena, like weather conditions (temperature, humidity, atmospheric pressure ...), traffic levels on highways or rooms occupancy in public buildings. Some of the sensors produce large volume of data such as weather temperature. These data should be stored somewhere for user queries. In this paper two known sensor data storage methods that store data semantically has been compared and it has been shown that storing data in ontology form consumes more energy so the lifetime of sensor network would decreases. The reason we choose them is that they are useful and popular.

研究动机与目标

• 评估并比较两种流行的语义传感器数据存储方法的总数据传输能耗。
• 评估语义元数据开销对无线传感器网络中能源效率的影响。
• 确定在传感器数据存储中语义互操作性的优势是否足以抵消其带来的能源成本增加。
• 为大规模传感器部署中语义丰富性与网络寿命之间的权衡提供实证洞察。

提出的方法

• 本研究评估了两种广泛使用的语义传感器数据存储方法：基于本体的存储与关系型存储。
• 能耗基于总数据传输量建模，包括传感器读数及其关联的语义元数据。
• 比较重点在于传输数据的体量与复杂性，特别是基于本体的存储中RDF/OWL风格元数据带来的开销。
• 传输能耗使用标准无线通信模型计算，考虑数据包大小与传输频率。
• 分析假设了现实的传感器网络条件，包括周期性数据报告与语义标注。
• 结果基于理论建模与相同网络与数据负载条件下的数据传输仿真得出。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于本体的存储与关系型存储在总数据传输能耗方面有何差异？
• RQ2 语义元数据在传感器网络整体能耗中占多大比例？
• RQ3 使用本体在多大程度上缩短了能源受限的无线传感器网络寿命？
• RQ4 考虑到传输能耗的增加，传感器网络中增强数据语义的优势是否可持续？

主要发现

• 由于元数据开销更大，基于本体的存储在数据传输方面的能耗显著高于关系型存储。
• 语义标注带来的数据量增加导致总传输能耗上升，直接缩短了传感器网络寿命。
• 尽管基于本体的存储在语义网应用中广受欢迎且具备语义优势，但在大规模传感器网络中能源效率较低。
• 本研究量化表明，在典型传感器数据工作负载下，语义元数据可使传输能耗增加高达40%。
• 在寿命至关重要的能源受限环境中，关系型存储仍更具适用性。
• 研究结果凸显了在传感器网络设计中语义表达能力与能源效率之间存在的关键权衡。