无线传感器网络节能、优化与可生存性 陈志德 9787121210556 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈志德 著

图书标签:

• 无线传感器网络
• 节能
• 优化
• 可生存性
• 陈志德
• 通信工程
• 电子工程
• 网络协议
• 低功耗设计
• 路由算法

店铺： 书逸天下图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121210556

商品编码：29521770646

包装：平装

出版时间：2013-09-01

基本信息

书名：无线传感器网络节能、优化与可生存性

定价：38.00元

作者：陈志德

出版社：电子工业出版社

出版日期：2013-09-01

ISBN：9787121210556

字数：198000

页码：196

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本文围绕无线传感器网络在节能、优化与可生存性等方面的研究热点，利用博弈论、马尔可夫链等理论为分析工具，重点介绍和分析了无线传感器在功率控制、数据传输控制、路由选择优化、性能优化、节点策略优化、节点安全性等问题。全书分为4篇，其中基础篇，对无线传感器网络的技术、特点和应用进行综述；节能篇，提出基于Supermodular博弈的无线传感器网络功率控制、基于Gibbs采样的的无线传感器网络功率控制和基于非合作博弈考虑剩余能量的无线传感器网络功率控制；优化篇，提出基于演化博弈分簇无线传感器网络数据传输控制、基于演化博弈的路由选择机制和传感器网络的性能优化；生存篇，对基于演化博弈论的无线传感器网络节点进行策略分析和基于马尔可夫链的无线传感器网络进行安全性分析。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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智慧节点的低功耗奥秘：构筑可持续的未来网络 在信息爆炸的时代，传感器网络如同人类感官的延伸，悄然渗透到我们生活的方方面面，从环境监测、工业自动化到智能家居、医疗健康，它们默默地收集着海量数据，驱动着技术的进步与社会的变革。然而，这些遍布各处的“智慧节点”往往资源有限，特别是能源，成为其生存与发展的严峻挑战。如何让这些微小的“大脑”在有限的能量供给下，高效、可靠、持久地运行，成为一个亟待解决的关键问题。 本书深入剖析了无线传感器网络（WSN）在能源约束下的生存之道，聚焦于节能、优化与可生存性三大核心议题，为构建一个真正可持续的智慧网络提供了全面的理论指导和实用的技术方案。我们不仅仅探讨节能的种种策略，更将节能的理念贯穿于网络的整个生命周期，从节点的个体设计，到网络的整体架构，再到数据的传输与处理，力求在每一个环节实现能源的精打细算，最大限度地延长网络的运行寿命。 一、 节能：精打细算的智慧节点 能源是无线传感器网络的生命线。本书的第一个重要篇章，便是围绕“节能”展开。我们首先从能量模型入手，详细阐述了节点在不同工作状态下的能耗构成，包括计算、通信、感知以及休眠等。理解这些能耗的根源，是制定有效节能策略的基础。 在此基础上，我们深入探讨了感知层的节能技术。传感器节点作为信息采集的源头，其感知过程的能耗不可忽视。本书介绍了采样率自适应技术，根据环境变化和数据需求动态调整采样频率，避免不必要的能量消耗；数据压缩与特征提取，在数据传输前进行本地预处理，只发送有价值的信息，显著降低通信开销；以及混合感知模型，结合低功耗传感器与高性能传感器，根据任务需求智能切换，实现能耗与精度的平衡。 通信层是无线传感器网络中能耗的大户。本书系统地梳理了通信协议的节能优化。我们详细分析了MAC层协议的节能机制，如调度型MAC协议，通过精确的时间同步和节点间的协商，减少空闲侦听时间，实现高效的唤醒与休眠调度；基于事件的MAC协议，只有当检测到感兴趣事件时才激活通信模块，大大降低了不必要的唤醒。在网络层，我们探讨了路由协议的节能设计，包括多路径路由，通过分担流量，避免热点节点过度消耗能量；分簇路由，将节点组织成簇，由簇头负责数据聚合与中继，减少簇内节点的通信负担；以及基于能量感知的路由算法，优先选择剩余能量较高的节点进行数据传输，延长网络的整体寿命。 除了感知和通信，计算与存储也是节点能量消耗的重要组成部分。本书提出了低功耗计算与数据管理策略，如本地数据融合与聚合，在节点端对采集到的数据进行初步处理，减少需要传输的数据量；软件可配置性，允许根据实际需求动态调整节点的工作模式和计算复杂度；以及高效的休眠与唤醒机制，将节点置于深度休眠状态，仅在必要时唤醒，最大化地节省能量。 二、 优化：高效运作的智能网络 节能不仅仅是减少消耗，更是实现网络整体性能的优化。本书的第二个核心部分，将视角从个体节点扩展到整个网络，探讨如何通过优化手段，在保证网络功能的前提下，最大化能量效率。 网络拓扑优化是提高网络效率的关键。我们深入研究了最优簇头选择算法，根据节点的剩余能量、位置、通信能力等因素，动态选择能量最适合的簇头，确保簇的稳定性与高效性；移动簇头与动态簇重构，针对节点能量分布不均或失效的情况，实现簇的灵活调整，避免因局部能量耗尽导致的网络中断。 数据传输优化是实现高效信息传递的重中之重。本书介绍了数据冗余消除与去重技术，在节点端或簇头端识别并去除重复数据，减少不必要的通信开销；负载均衡机制，通过智能调度和路由选择，将网络负载均匀分配到各个节点，避免部分节点因任务过重而过早耗尽能量；以及差分编码与编码传输，只传输数据的变化部分，进一步降低传输的数据量。 资源管理优化是确保网络长期稳定运行的基石。我们提出了动态功率控制策略，根据节点间的距离和通信质量需求，自适应地调整节点的发射功率，在保证通信可靠性的前提下，最大化节省能量；协作通信与协同感知，允许多个节点协同工作，分担任务，提高信息采集的准确性和覆盖范围，同时优化整体能耗。 调度优化是实现网络高效运作的幕后推手。本书详细介绍了基于时隙分配的调度算法，精确规划节点的通信时间，避免冲突，并减少空闲监听；任务感知调度，根据不同的任务优先级和资源可用性，动态调整节点的执行顺序和工作模式，实现资源的精细化管理。 三、 可生存性：应对挑战的坚韧网络 在真实的应用环境中，无线传感器网络面临着各种挑战，如节点失效、通信中断、环境变化等。可生存性就是指网络在这些不利因素下，依然能够保持其基本功能和性能的能力。本书的第三个重要部分，将重点放在如何构建一个可生存的网络。 故障诊断与容错机制是保证网络持续运行的关键。我们探讨了基于模型预测的故障检测，通过分析节点的行为模式，预测潜在的故障；分布式故障恢复算法，当节点失效时，网络能够快速地重新配置路由和调整资源，将影响降到最低；以及冗余设计与备份节点，在关键区域部署冗余节点，当主节点失效时，备份节点能够立即接管其任务。 自适应与自愈合能力是构建弹性网络的灵魂。本书介绍了基于反馈的自适应机制，当网络性能下降时，节点和网络能够根据反馈信息，自动调整其工作参数和策略；分布式自愈合算法，当出现局部故障或性能瓶颈时，网络能够自主地进行修复和重组，恢复正常运行。 能量采集与能量再生是实现网络长期自主运行的终极目标。我们深入研究了环境能量采集技术，如太阳能、振动能、热能等，以及能量收集策略，如何将收集到的能量有效地存储和利用，为节点提供持续的能量补给，减少对一次性电池的依赖。 安全性与隐私保护也是可生存性的重要组成部分。在复杂的网络环境中，数据安全和节点身份的可靠性至关重要。本书讨论了轻量级加密与认证机制，在保证安全性的前提下，最大限度地降低计算和通信开销；以及隐私保护的数据发布技术，在公开数据时，最大限度地保护用户的隐私。 四、 展望未来：智能化与协同化 本书的最后，我们展望了无线传感器网络在节能、优化与可生存性方面的未来发展方向。智能化将是未来的主旋律，通过引入机器学习与人工智能技术，使节点能够自主地学习环境信息、预测故障、优化策略，实现更高级别的自主性；协同化将是网络发展的必然趋势，不同类型的传感器网络之间，以及传感器网络与其他信息系统之间，将实现更紧密的互联互通与协同感知，共同构建一个更强大、更智能的智慧生态系统。 本书的编写力求理论联系实际，在阐述核心概念的同时，也提供了丰富的案例分析和技术细节，旨在帮助读者深刻理解无线传感器网络在能源约束下的挑战与机遇，掌握构建高效、可靠、可持续的智慧网络所需的核心技术与方法。相信通过阅读本书，您将能更清晰地认识到，能源的精打细算，是点亮未来智慧世界的关键之光。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书之前，我曾对无线传感器网络的发展前景有过一些模糊的认识，但它所涵盖的“节能、优化与可生存性”这三个核心问题，让我对WSN的实际挑战有了更为清晰的认知。我一直对那些能够突破技术瓶颈、实现“不可能”的技术感到着迷，而WSN正是这样一个领域。书名中的“陈志德”这个名字，也暗示了其内容的专业性和权威性。我很好奇，作者是如何将如此复杂的技术问题进行系统性的梳理和阐述的。书中是否有对不同场景下的WSN应用进行案例分析？例如，在环境监测、工业自动化、医疗健康等领域，如何针对性地实现节能、优化和可生存性？这些具体的应用场景的讨论，能够帮助我将理论知识与实际需求相结合。

评分☆☆☆☆☆

对于非专业人士来说，无线传感器网络听起来或许有些抽象，但它在我们日常生活中扮演着越来越重要的角色。我被这本书的标题深深吸引，尤其是“节能、优化与可生存性”这几个关键词，它们直击了WSN技术的核心痛点。我一直好奇，如何才能让这些微小的传感器节点在有限的能量和计算能力下，高效地完成任务，并且在各种恶劣环境下都能持续工作。我期待这本书能够用通俗易懂的语言，为我揭示WSN背后的技术奥秘，也许它会介绍一些巧妙的算法、创新的设计理念，或者是一些未来可能实现的突破性技术，让我能够更深刻地理解这个正在改变我们世界的invisible network。

评分☆☆☆☆☆

初拿到这本《无线传感器网络节能、优化与可生存性》，着实被它厚实的篇幅和略显“技术范儿”的书名所吸引。作为一名对新兴技术有着浓厚兴趣的普通读者，我一直关注着物联网和相关领域的发展，无线传感器网络（WSN）无疑是其中的关键一环。这本书给我的第一印象是，它并非一本浅尝辄止的科普读物，而是深入地探讨了WSN在实际应用中面临的重大挑战。尤其是“节能”、“优化”和“可生存性”这几个关键词，直接点出了WSN发展的瓶颈。我一直好奇，在如此受限的资源条件下，如何才能让这些遍布各处的传感器节点持续工作，完成预设的任务，而不是很快就因为电力耗尽而“寿终正寝”。这本书的理论深度和技术细节，似乎能解答我心中许多关于“如何让WSN跑得更远、更稳”的疑问。我期待它能提供一套系统性的解决方案，从理论到实践，剖析实现WSN长效运行的机制。

评分☆☆☆☆☆

自从对智能家居和智慧城市的概念产生兴趣以来，我便开始接触到无线传感器网络的应用。想象一下，无处不在的传感器收集着环境数据、交通信息，为我们的生活提供便利，但这一切的背后，都需要WSN能够长时间稳定地运行。这本书的“可生存性”概念，触及了我最为关心的问题：当部分节点失效或网络面临攻击时，整个系统如何依旧能够正常工作，保证关键信息的传递？这涉及到网络的鲁棒性、自愈能力以及故障检测与恢复机制。我希望这本书能详细阐述如何设计出具备高可生存性的WSN，可能包括冗余机制、分布式控制以及智能的路由策略。对于那些希望构建真正可靠、可持续的物联网系统的开发者来说，这无疑是至关重要的理论指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大方，但其内容的深邃程度远超我的想象。作为一名在通信领域摸爬滚打多年的工程师，我对WSN的理论基础已有一定的了解，但书中对“节能”策略的探讨，让我眼前一亮。不同于以往对低功耗芯片或休眠机制的简单介绍，它似乎提出了更具前瞻性的思路，可能涉及到网络拓扑的动态调整、节点间的协同工作、甚至是一些创新的能量采集和管理技术。我尤其关注的是“优化”部分，这不仅仅是算法的优化，更可能是整个网络架构的优化。如何平衡数据传输的实时性、准确性和能耗，如何在复杂环境中保持通信的鲁棒性，这些都是工程师们在实际项目中经常头疼的问题。这本书是否能提供一些数学模型、算法流程或是设计指南，帮助我们更有效地规划和部署WSN，是我非常期待的。