分层无线传感器网络关键技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王佳昊 著

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• 无线传感器网络
• 分层网络
• 路由协议
• 数据聚合
• 能量管理
• 网络安全
• 关键技术
• 传感器网络
• 无线通信
• 网络优化

店铺： 诗书雅韵图书专营店

出版社： 电子科技大学出版社

ISBN：9787564738563

商品编码：29625499813

包装：平装-胶订

出版时间：2017-01-01

基本信息

书名：分层无线传感器网络关键技术

定价：59.00元

作者：王佳昊

出版社：电子科技大学出版社

出版日期：2017-01-01

ISBN：9787564738563

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

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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分层结构凭借良好的效率和易于管理等优势成为无线传感器网络中的一个重要分支，在科学研究和实际应用中都受到高度重视。《分层无线传感器网络关键技术》在对分层路由算法归类的基础上比较深入地分析和总结了分层无线传感器网络结构和特点，从安全、效率和应用的角度出发对其中的分层路由、密钥管理、数据融合、节点定位、多目标跟踪和位置隐私6个关键问题进行了深入探讨。汇集了相关内容*典型的代表性成果，并融合外*研究进展进行了总结。

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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《智慧感知：下一代无线传感器网络架构与应用》 内容梗概 《智慧感知：下一代无线传感器网络架构与应用》一书深入探讨了当前无线传感器网络（WSN）领域面临的关键挑战，并在此基础上，勾勒出下一代WSN的理想架构与前沿技术。本书并非聚焦于某一具体技术细节的堆砌，而是以系统性、前瞻性的视角，剖析WSN如何从简单的环境监测工具，演进成为支撑智慧城市、工业互联网、精准农业、智能健康等众多新兴应用的核心基础设施。 全书结构清晰，从理论基础到实际应用，层层递进，力求为读者提供一个全面、深入的理解框架。 第一部分：认知与重塑——下一代WSN的定位与挑战 在本部分，本书首先回顾了传统WSN的发展历程与成就，明确了其在早期监测任务中的重要作用。然而，随着数据量的爆炸式增长、应用场景的日益复杂以及对实时性、可靠性、安全性提出的更高要求，传统WSN在能量效率、通信带宽、节点处理能力、网络管理等方面已显现出明显的瓶颈。 本书强调，下一代WSN不再仅仅是“传感器”的集合，而应被视为一个具备强大感知、决策与协同能力的“智慧感知系统”。这意味着，未来的WSN需要能够自主地理解所处环境，智能地处理海量数据，并能够根据应用需求进行动态的资源分配与网络重构。 具体而言，本书深入剖析了当前WSN面临的几大核心挑战： 能量续航的极限： 传统WSN的节点通常依赖电池供能，能量限制严重制约了网络的部署规模、生命周期和功能复杂度。下一代WSN必须探索更高效的能量管理机制，以及能量采集、能量共享等创新技术。 通信瓶颈与拥塞： 随着感知数据的增多，有限的通信带宽和节点间的频繁冲突成为制约网络性能的瓶颈。需要更优化的多跳路由、更高效的媒体访问控制（MAC）协议，以及与新兴通信技术（如5G、Wi-Fi 6E）的融合。 异构性与大规模部署： 未来的WSN将更加异构，包含不同类型、不同性能的传感器节点，甚至与物联网（IoT）设备、边缘计算节点等深度融合。如何有效管理和协调如此庞大且异构的网络，是巨大的挑战。 数据处理与智能分析： 简单的数据采集和转发已不足以满足需求。下一代WSN需要具备在节点端或网络边缘进行初步数据处理、特征提取、甚至机器学习推理的能力，以减少数据传输量，提升响应速度。 安全与隐私的保障： 随着WSN在关键基础设施中的应用日益广泛，安全与隐私问题不容忽视。如何抵御恶意攻击、保护敏感数据，成为部署前的首要考量。 网络的可扩展性与自组织能力： 应对动态变化的环境和不断扩展的应用需求，WSN需要具备极强的可扩展性和高度的自组织、自愈合能力，能够自主适应节点的加入与移除、链路的动态变化。 第二部分：架构演进——构建下一代WSN的基石 在清晰界定了挑战后，本书着重提出了构建下一代WSN的几大关键架构演进方向： 分层与模块化设计： 传统的平坦或简单分层网络已难以应对复杂性。本书提倡采用更精细、更灵活的分层（或称“域”/“层次”）设计，将网络功能（如感知、通信、控制、管理）逻辑上解耦，实现模块化部署和管理。例如，可以设计感知层、汇聚层、核心层、应用支撑层等，每一层负责特定的功能，并通过标准接口相互通信。 边缘智能与计算卸载： 为了缓解中心节点的压力，提升数据处理的实时性，本书详细阐述了边缘计算在WSN中的应用。通过在网关节点或具备一定计算能力的传感器节点上部署轻量级的AI模型或数据处理算法，实现数据的本地化分析和决策。这不仅能减少网络带宽的消耗，还能有效保护数据隐私。 异构网络融合与互操作性： 下一代WSN将不再是孤立存在的，而是与5G/6G、Wi-Fi、LoRa、NB-IoT等多种通信技术以及其他IoT设备形成泛在连接的网络。本书探讨了实现这种异构网络融合的关键技术，包括统一的数据模型、通用的API接口、以及跨网络的协同调度机制。 软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV）思想的应用： 将SDN和NFV的思想引入WSN，可以实现网络的集中化控制和灵活的业务部署。通过将网络控制逻辑与数据转发平面分离，可以动态地配置网络路由、管理资源、部署新的网络服务，极大地提升了网络的灵活性和可编程性。 区块链技术在WSN中的安全应用： 针对WSN面临的安全挑战，本书探讨了区块链技术在提升WSN的去中心化安全、数据防篡改、身份认证等方面的潜力。通过利用区块链的分布式账本特性，可以构建更加可信和安全的WSN。 第三部分：技术赋能——驱动下一代WSN发展的核心技术 在架构演进的基础上，本书深入剖析了支撑下一代WSN发展的若干核心技术： 深度优化的能量管理与能量采集： 除了传统的低功耗设计，本书重点介绍了基于预测的动态功耗调整、能量感知路由、以及各类能量采集技术（如光能、射频能、热能）与WSN的融合应用，目标是实现网络的“自供能”或“长续航”。 面向海量数据的智能路由与拥塞控制： 针对日益增长的数据量，本书提出了基于机器学习的自适应路由算法，能够根据网络状态动态调整路径，避免拥塞。同时，也探讨了拥塞预测和缓解机制，确保数据的高效传输。 分布式与联邦学习在WSN中的部署： 为了在保护数据隐私的前提下进行数据分析，本书详细介绍了分布式学习（如数据在本地训练）和联邦学习（模型在节点间聚合）在WSN中的应用。这使得WSN能够进行大规模、分布式的数据建模和知识发现。 低功耗通信协议的创新与演进： 除了现有低功耗广域网（LPWAN）技术，本书还探讨了下一代通信协议的设计原则，如面向事件触发的通信、极简的报文格式、以及在特定场景下的定制化协议。 可信执行环境（TEE）与加密技术的融合： 为了保障节点和数据的安全，本书介绍了如何利用TEE等硬件安全机制，以及轻量级加密算法，为WSN提供端到端的安全保障。 自适应与智能感知协同： 强调了传感器节点之间的协同感知能力，通过多源数据融合、目标跟踪、协同定位等技术，提升整体感知精度和鲁棒性。同时，探讨了如何根据环境变化和任务需求，动态调整节点的感知策略和工作模式。 第四部分：应用驱动——赋能智慧未来 本书的最后一部分，将上述理论和技术落脚到实际应用场景，展示了下一代WSN如何赋能各行各业的数字化转型： 智慧城市： 城市交通流量监测与优化、环境污染实时监测与预警、智能停车、公共安全监控、智慧照明等。 工业互联网： 生产线设备状态监测与预测性维护、厂区环境安全监测、物流追溯、自动化生产协同等。 精准农业： 土壤温湿度监测、作物生长环境感知、病虫害预警、智能灌溉与施肥、家禽/畜牧健康监测等。 智能健康与医疗： 远程病人监护、可穿戴健康设备数据采集与分析、智能养老、医院环境监测等。 环境保护与可持续发展： 自然灾害监测（森林火灾、洪水）、野生动物迁徙监测、水资源管理、空气质量监测网络等。 智能家居与建筑： 室内环境监测、能源管理、安防系统、智能家电互联等。 总结 《智慧感知：下一代无线传感器网络架构与应用》一书，旨在为研究者、工程师和开发者提供一个全面、深入、前瞻的视角，帮助他们理解下一代无线传感器网络的机遇与挑战，掌握其核心架构与关键技术，并最终能够设计、部署和应用先进的WSN系统，为构建一个更加智慧、高效、可持续的未来提供强有力的技术支撑。本书强调的是整体性的解决方案和跨领域的融合创新，而非孤立的技术堆砌。

评分☆☆☆☆☆

从可读性和应用导向的角度来看，这本书的定位似乎有些模糊。它既没有达到深入研究专著那种严谨到令人望而却步的程度，又没有达到面向快速上手的工程师指南那样提供大量的代码示例和配置指南。我特别关注了书中关于时间同步和数据校验部分的叙述，因为在很多需要精确时间戳的应用场景中，这是保证数据有效性的基石。然而，书中对基于光脉冲或原子钟辅助的同步机制探讨得过于简略，未能深入解释如何在资源受限的无线节点上高效、低功耗地实现纳秒级乃至微秒级的精度。此外，关于大规模组网中的可扩展性，书中提供的解决方案似乎更适用于节点数量在百级以内的场景。当网络规模扩展到数千甚至上万个节点时，如何利用软件定义网络（SDN）的理念来集中管理和动态重构分层结构，这本书的讨论几乎是空白的。这本书的出版时间如果偏早，可能可以理解，但如果是一本近期的出版物，那么它对当前人工智能驱动的网络优化趋势的捕捉力度显然是不足的，显得有些滞后。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的语言风格着实让人有些“出戏”。它大量使用了那种教科书式的、过于严谨和冗长的陈述，使得原本可能比较生动的技术概念变得枯燥乏味。比如，在介绍数据融合与压缩的章节，作者花了不少篇幅去铺陈背景和定义，真正核心的那些稀疏表示算法或者多模态数据融合的深度学习框架，却一带而过，缺乏具体的数学推导和仿真结果支撑。我希望看到的是那种能够激发思考的辩证式论述，而不是一味的知识点堆砌。更让人感到困惑的是，书中对于安全性和隐私保护的讨论几乎是缺失的。在当前物联网和传感器网络高度普及的背景下，分层结构在数据汇聚点更容易成为攻击目标，如何设计轻量级的加密和认证机制来保护低功耗节点，是一个迫在眉睫的关键技术。这本书对这方面的关注度几乎为零，这使得其技术前瞻性大打折扣，读完让人感觉仿佛时间停在了十年前。对于追求工程实践指导的读者来说，这本书的参考价值会大打折扣，因为它提供的很多优化思路，在面对现代大规模、高密度的网络部署时，可能会因为计算开销过大而变得不切实际。

评分☆☆☆☆☆

这本《分层无线传感器网络关键技术》的书名倒是挺吸引人的，但读完之后，我得说，它在网络架构设计这一块的探讨，远不如我期待的那样深入和富有洞察力。书中对典型的簇头选举机制进行了罗列，比如基于剩余能量、基于距离的几种常用算法，讲得也算中规中矩，对于初学者来说或许是本入门读物。然而，对于如何应对动态拓扑变化下的实时性优化问题，作者似乎只是浅尝辄止。例如，当网络节点大量失效或者环境参数剧烈波动时，如何设计出能够自适应调整分层结构的智能算法，书中给出的解决方案显得过于理想化和静态。我期望看到的是更复杂的多目标优化模型，能够权衡能量消耗、数据延迟和网络覆盖率这三者之间的矛盾。特别是关于异构网络下的分层策略，即不同能力节点的协作机制，书中几乎没有涉及前沿的研究方向，更多的是对早期经典分层协议的复述。整体来说，作为一本技术专著，它在“关键技术”这四个字上，深度略显不足，更像是一本概览性质的教材，而非能指导实际复杂工程问题的宝典。如果目的是想了解分层结构的基本原理，它还算合格，但若想攻克工业级应用中的难点，这本书提供的工具箱恐怕还不够精良。

评分☆☆☆☆☆

这本书在系统集成和部署实践方面的经验分享，是我感到最失望的部分之一。理论研究固然重要，但对于一线工程师而言，实际部署中遇到的“坑”和规避方法往往是无价之宝。例如，在传感器节点的硬件选型与固件适配上，书中几乎没有提供任何指导性的建议，比如不同厂商芯片在功耗曲线上的差异、固件升级机制的设计要点等。它只是抽象地讨论了“节点应具备低功耗特性”，这种表述对于实际操作毫无帮助。更关键的是，在网络的长期运维和故障诊断方面，这本书提供的策略非常初级，多数停留在“定期巡检”的层面。它未能涵盖如何利用机器学习技术对网络运行数据进行异常检测和预测性维护，以实现真正意义上的无人值守运维。一本优秀的“关键技术”书籍，应该能教会读者如何将理论模型成功转化为稳定、可靠、易于维护的实际系统。很遗憾，《分层无线传感器网络关键技术》在这方面未能提供足够的桥梁，让理论与实践之间存在一道难以逾越的鸿沟。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，这本书在理论框架的构建方面表现得有些松散，逻辑衔接上也存在一些跳跃性。比如，当作者讨论到跨层优化设计时，似乎期望读者已经完全掌握了物理层和MAC层的最新进展，但紧接着又回到了对Dijkstra算法在路由优化中的应用进行基础讲解，这种层次感的不一致，让我在理解其核心贡献时感到有些迷茫。真正优秀的技术书籍，应该能清晰地勾勒出不同技术层次如何相互作用、相互促进的完整蓝图。这本书的图表质量也需要改进，很多网络拓扑示意图过于简单，未能直观地展示出分层结构在流量调度和负载均衡上的优势或瓶颈。我尝试用它来指导一个实际的环境监测项目中的网络设计，结果发现书中提供的能耗模型与我实际采集到的传感器数据存在显著差异，这暴露了其模型假设可能过于理想化，未能充分考虑到实际信道衰落和干扰的复杂性。总而言之，它更像是一份基于现有文献的整理报告，缺乏作者独到的、能够突破现有范式的创新性思考和扎实的实验验证。