Trong thực thế, các nút cảm biến được phân bổ trong một khu vực rộng lớn nhằm thu thập dữ liệu về các hiện tượng xung quanh và phát hiện sự kiện bất thường theo thời gian thực và tập dữ liệu thu được có dạng chuỗi thời gian. Đặc biệt, chúng đặc trưng bởi không gian, thời gian, tương quan giữa không gian thời gian. Khi các nút cảm biến được triển khai trong các ứng dụng thực tế (như môi trường tự nhiên, xây dựng, cầu,..), mặc dù năng lượng pin thấp nhưng giả sử là đủ lớn để vận hành mà không phải thay thế thường xuyên hoặc thay đổi vị trí, vì các nơi này rất khó để con người có thể can thiệp.
Các nút cảm biến thực hiện các truy vấn của người dùng và xử lý các hoạt động như lấy mẫu, lưu trữ và truyền dữ liệu đến các trạm cơ sở hoặc thực hiện với các thủ tục được lập trình sẵn. Mỗi nút truyền dữ liệu tới trạm cơ sở thông qua liên lạc với các nút hàng xóm gần nó sẽ sử dụng mạng ad-hoc, vì các nút cảm biến không thể trực tiếp truyền dữ liệu đến các nút khác quá xa so với nó. Các nút cảm biến sẽ mất rất nhiều năng lượng khi truyền thông các gói dữ liệu giữa các nút, do đó đã có rất nhiều nghiên cứu cố gắng giảm tiêu thụ năng lượng trong xử lý truy vấn và tương tác của một nút với các nút hàng xóm. Gần đây, theo yêu cầu lưu trữ hỗ trợ xử lý truy vấn lịch sử trong
các ứng dụng khoa học, một số nghiên cứu đã khai thác cơ chế lưu trữ như là một phương pháp để xử lý các truy vấn phức tạp và tiêu thụ năng lượng hiệu quả được đưa vào tính toán. Bảng 3.1 nêu một số ứng dụng tiêu biểu và các yêu cầu dữ liệu tương ứng [Gane 2003b]. Thông số trong bảng 3.1 cho thấy tất cả các ứng dụng cần rất nhiều không gian lưu trữ (giga-byte) để duy trì toàn bộ dữ liệu lịch sử. Công nghệ phần cứng hiện tại có khả năng cung cấp không gian lưu trữ lớn, nhưng vẫn không đủ để đáp ứng yêu cầu lưu trữ thực tế.
Ứng dụng Cảm biến Tỉ lệ dữ liệu
mong đợi
Dữ liệu yêu cầu mỗi năm
Giám sát Xây dựng Y tế
Máy đo gia tốc 30 phút
dữ liệu dao động/ngày
8Gb Giám sát vi khí hậu Nhiệt độ, ánh sáng, mưa, độ ẩm, áp suất 1 mẫu/ phút/ sensor 40Mb Giám sát môi trường sống
Âm thanh, video 10 phút của âm
thanh/ngày
5 phút của mỗi video/ ngày
1Gb
Bảng 3.1 Dữ liệu yêu cầu ước tính cho các ứng dụng khoa học
Luận văn hướng tới một lớp rộng các ứng dụng mạng cảm biến và các lớp truy vấn như giám sát sinh thái, giám sát địa lý, giám sát khí hậu, theo dõi chuyển động,.. Hướng tới các ứng dụng này, một số giả thiết của môi trường mạng cảm biến được thực hiện:
Mạng cảm biến bao gồm một trạm cơ sở có nguồn điện riêng, có một số thiết bị mạng và các nút cảm biến chạy bằng nguồn pin thấp.
Một nút cảm biến có lưu trữ dài hạn, duy trì dữ liệu lịch sử trong bộ nhớ cục bộ càng lâu càng tốt, hay sẽ lưu trữ dữ liệu cảm biến trong bộ nhớ cục bộ trong suốt cuộc đời của nút.
Các nút cảm biến thu thập dữ liệu tại môi trường xung quanh ở các khoảng thời gian thường xuyên để đáp ứng truy vấn từ người dùng. Giả sử truyền các bản ghi cảm biến bị thất bại hoặc lỗi gây ra bởi các thiết bị sẽ không xảy ra
trong quá trình thử nghiệm.
Các nút cảm biến thực hiện truy vấn bằng cách sử dụng dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ riêng của nút và truyền tải các gói dữ liệu trả về các trạm cơ sở.
Cảm biến có thể định vị được vị trí của mình và các cảm biến hàng xóm cũng được phân tán thống nhất trong khu vực triển khai ứng dụng.
Tất cả các nút cảm biến trong mạng sử dụng năng lượng như nhau khi thực hiện tính toán, có cùng một dung lượng lưu trữ.