無綫傳感器網絡節能、優化與可生存性 9787121210556 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

陳誌德 著

圖書標籤:

• 無綫傳感器網絡
• 節能
• 優化
• 可生存性
• 路由協議
• MAC協議
• 數據聚閤
• 網絡安全
• 低功耗設計
• 覆蓋率

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121210556

商品編碼：29691324698

包裝：平裝

齣版時間：2013-09-01

基本信息

書名:無綫傳感器網絡節能、優化與可生存性

：38.00元

售價：25.8元,便宜12.2元,摺扣67

作者:陳誌德

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2013-09-01

ISBN：9787121210556

字數：198000

頁碼：196

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

本文圍繞無綫傳感器網絡在節能、優化與可生存性等方麵的研究熱點，利用博弈論、馬爾可夫鏈等理論為分析工具，重點介紹和分析瞭無綫傳感器在功率控製、數據傳輸控製、路由選擇優化、性能優化、節點策略優化、節點安全性等問題。全書分為4篇，其中基礎篇，對無綫傳感器網絡的技術、特點和應用進行綜述；節能篇，提齣基於Supermodular博弈的無綫傳感器網絡功率控製、基於Gibbs采樣的隨機的無綫傳感器網絡功率控製和基於非閤作博弈考慮剩餘能量的無綫傳感器網絡功率控製；優化篇，提齣基於演化博弈分簇無綫傳感器網絡數據傳輸控製、基於演化博弈的路由選擇機製和傳感器網絡的性能優化；生存篇，對基於演化博弈論的無綫傳感器網絡節點進行策略分析和基於馬爾可夫鏈的無綫傳感器網絡進行安全性分析。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《智聯萬物：感知世界的綠色動脈》 在信息爆炸的時代，我們生活的環境正以前所未有的速度被無數的“神經末梢”所連接。從監測空氣質量的微小節點，到追蹤農作物生長的傳感器陣列，再到守護城市安全的智能監控網，這一切的背後，是被稱為“無綫傳感器網絡”（Wireless Sensor Networks, WSNs）的強大技術支撐。它們如同無形的觸角，延伸至我們難以觸及或不便常駐的區域，默默收集著海量數據，為科學研究、環境監測、工業生産、軍事應用乃至日常生活帶來革命性的變化。 然而，當這些微小的節點如繁星般密布，形成一個龐大的感知網絡時，一個嚴峻的挑戰也隨之浮現：如何讓這個由電池供能的網絡持續、高效地運作，尤其是在資源受限的環境中？“能量”——這是每一個獨立傳感器節點的生命綫，也是整個網絡的命脈。傳統意義上的網絡設備，往往依賴穩定的電力供應，但對於部署在野外、深海、甚至人體內部的傳感器節點而言，頻繁地更換電池或進行充電，不僅成本高昂，操作艱難，有時甚至是不可能的。因此，節能，成為瞭無綫傳感器網絡設計與應用中最核心、最緊迫的需求之一。 節能：讓感知世界的“心跳”永不停止 《智聯萬物：感知世界的綠色動脈》深入探討瞭無綫傳感器網絡在節能方麵的關鍵技術與前沿策略。本書並非泛泛而談，而是聚焦於那些能夠真正延長網絡生命周期、降低運維成本的實用方法。 首先，節點自身的能耗管理是節能的基石。每一個傳感器節點，從其最微小的組件——傳感器單元，到負責數據采集、處理的微處理器，再到進行無綫通信的射頻模塊，都在消耗著寶貴的能量。本書將詳細剖析不同硬件模塊的能耗特性，並在此基礎上，係統性地介紹如何通過低功耗設計來最小化節點的靜態和動態功耗。這包括采用高效能的微控製器，選擇低功耗的傳感器，以及優化電路設計。更重要的是，本書將詳細闡述休眠與喚醒機製的重要性。傳感器節點並非需要時刻處於工作狀態，在沒有數據采集需求或通信任務時，讓節點進入低功耗的休眠模式，能夠極大地節省能源。如何設計智能的喚醒策略，在必要時快速而準確地喚醒節點，是保證網絡響應速度和數據完整性的關鍵。 其次，通信協議的優化是實現網絡級節能的另一重要途徑。無綫通信是傳感器節點主要的能耗來源之一。本書將深入研究各類低功耗通信協議，如Zigbee、LoRa等，分析其在能耗、傳輸距離、數據速率等方麵的權衡，並指導讀者如何根據具體的應用場景選擇最閤適的通信協議。此外，本書還將重點介紹路由策略對能耗的影響。在無綫傳感器網絡中，數據需要通過多跳的方式傳輸到匯聚節點。傳統的路由算法往往優先考慮路徑長度或延遲，而忽略瞭節點的能量消耗。本書將係統性地介紹能量感知的路由算法，例如LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）及其各種改進算法，這些算法通過將節點分組為簇，並選舉簇頭進行數據匯聚，有效均衡瞭各節點的能量消耗，顯著延長瞭網絡的整體壽命。書中還將探討數據壓縮與聚閤技術，在數據傳輸前對采集到的信息進行有效的壓縮和整閤，減少傳輸的數據量，從而降低通信功耗。 再者，能量收集技術為解決能源瓶頸提供瞭革命性的思路。當節點的能量消耗難以避免時，如何從環境中獲取可持續的能量，成為研究的熱點。《智聯萬物：感知世界的綠色動脈》將全麵梳理當前主流的能量收集技術，包括太陽能收集、射頻能量收集、振動能量收集以及熱電能量收集等。本書將詳細闡述不同能量收集技術的原理、效率、適用場景以及集成方法，並深入探討如何設計混閤能源管理係統，將能量收集與電池存儲有機結閤，實現能量的動態分配和高效利用。例如，如何根據環境能量的可用性動態調整節點的運行模式，如何設計智能的電源管理單元以最大化能量收集效率，以及如何應對能量收集的間歇性和不確定性等挑戰。 優化：讓感知網絡“聰明”地運行 除瞭節能，無綫傳感器網絡的優化是實現其高效、可靠運行的另一個核心要素。一個設計精良的網絡，不僅要能長時間工作，還要能夠以最優的方式完成感知、傳輸和處理任務。 本書將聚焦於網絡拓撲的優化。網絡拓撲是指傳感器節點在空間中的分布方式以及它們之間的通信連接關係。不同的拓撲結構對網絡的覆蓋範圍、連通性、魯棒性以及能量效率都有著顯著的影響。本書將介紹靜態拓撲和動態拓撲的設計策略，以及如何通過自組織網絡（Ad Hoc Network）的特性，讓節點在部署後能夠自主地發現鄰居、建立連接，並形成最優的通信結構。例如，針對不同區域（如城市、農田、森林）的特點，設計不同的節點部署密度和通信連接策略，以實現最佳的覆蓋和感知效果。 資源分配優化是保證網絡性能的關鍵。在有限的網絡資源（如帶寬、計算能力、存儲空間）下，如何將這些資源分配給不同的節點和任務，以滿足整體的網絡性能目標（如延遲、吞吐量、可靠性），是需要解決的難題。本書將探討分布式資源分配算法，以及如何通過協同感知和協同處理來提升網絡的整體性能。例如，當多個傳感器節點監測同一區域時，如何通過數據融閤和冗餘消除，減少無效的數據傳輸，提高數據質量，並降低整體能耗。 此外，數據管理與處理的優化也至關重要。無綫傳感器網絡會産生海量的數據，如何有效地對這些數據進行存儲、檢索、分析和挖掘，以提取有價值的信息，是實現網絡應用價值的關鍵。本書將介紹分布式數據存儲技術，以及如何設計高效的數據查詢與分析方法，例如基於邊緣計算的數據預處理和初步分析，將原始數據轉化為有意義的信息，從而減少傳輸到雲端的數據量，降低網絡負載，並縮短響應時間。 可生存性：讓感知網絡“堅韌”地適應變化 在復雜的實際環境中，無綫傳感器網絡常常麵臨各種挑戰，如節點故障、通信中斷、環境乾擾、甚至惡意攻擊。可生存性（Survivability）正是指網絡在麵對這些不利因素時，保持其核心功能和性能的能力。 本書將深入探討網絡魯棒性設計。魯棒性體現在網絡的冗餘機製上。當一個節點失效時，網絡能否通過其他路徑或節點繼續完成任務？本書將介紹節點冗餘、鏈路冗餘以及信息冗餘等策略，以及如何設計故障檢測與恢復機製，及時發現失效節點，並動態地調整路由和網絡拓撲，以最小化故障對網絡性能的影響。 安全性是可生存性的重要組成部分。無綫傳感器網絡尤其容易受到竊聽、篡竊改、拒絕服務等攻擊。本書將介紹無綫傳感器網絡的常見安全威脅，以及輕量級的安全機製，如身份認證、數據加密、訪問控製等，以在保證低功耗的前提下，為網絡提供必要的安全保障。 動態適應性是另一個關鍵的可生存性體現。環境條件（如溫濕度、光照強度）和網絡狀態（如節點能量水平、連接質量）都會不斷變化。本書將探討自適應網絡協議和智能控製算法，使網絡能夠實時監測環境和自身狀態，並主動調整運行參數，以應對環境變化和優化網絡性能。例如，當環境能量收集不足時，網絡可以自動降低數據采集頻率或傳輸速率；當某個區域節點能量不足時，可以調整路由，將數據傳輸任務分配給能量充足的節點。 結論：勾勒未來感知世界的藍圖 《智聯萬物：感知世界的綠色動脈》並非僅僅是一本技術手冊，它更是一幅描繪未來智能感知世界藍圖的畫捲。通過對無綫傳感器網絡在節能、優化與可生存性三個核心維度的深入探討，本書旨在為研究人員、工程師以及政策製定者提供前瞻性的視野和實用的技術指導。 本書的價值在於其係統性和前瞻性。它不僅梳理瞭當前無綫傳感器網絡領域最前沿的研究成果和技術方法，更強調瞭這些技術在實際應用中的集成與協同。無論是構建智慧城市、發展精準農業、實現環境監測，還是推動智能醫療和工業自動化，無綫傳感器網絡都將扮演越來越重要的角色。而本書所倡導的節能、優化與可生存性，正是確保這些感知網絡能夠真正落地、廣泛應用、持續發揮作用的關鍵。 閱讀本書，您將能夠深入理解無綫傳感器網絡的內在挑戰，掌握應對這些挑戰的創新策略，並最終能夠設計、部署和管理齣更加高效、可靠、可持續的智能感知係統，共同迎接一個更加智能、互聯、可持續的美好未來。本書不僅僅是技術的探討，更是對如何利用科技力量，讓我們的世界變得更加智慧、更加綠色、更加充滿活力的深刻思考。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書，我立刻感受到瞭一種撲麵而來的專業氣息，但這種專業並非拒人於韆裏之外的艱澀，而是經過精心提煉後的精煉和準確。作者在處理網絡拓撲結構優化時，引入瞭幾何學和圖論的復雜概念，但通過大量的圖形化解釋和直觀的比喻，使得那些抽象的數學關係變得可視化。我印象最深的是關於“能量熱點”問題的處理，書中提齣瞭一個基於多層級的調度機製，旨在均衡節點的能量消耗，從而最大化網絡的整體壽命。這種係統性的解決方案，遠比零散的節能技巧要高明得多。語言風格上，它保持瞭一種剋製而嚴謹的學術態度，沒有過多渲染誇張的未來願景，而是腳踏實地地分析當前技術棧能達到的最優解。這本書的價值在於，它提供瞭一個可操作的藍圖，清晰地描繪瞭從物理層到應用層的各個優化環節如何協同工作，共同服務於“持久運行”這一核心目標。對於那些需要撰寫詳細技術報告或進行係統設計評審的專業人士來說，這本書無疑是案頭必備的參考手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，更像是一次對前沿技術領域的深度探險。它的文字功底非常紮實，邏輯鏈條環環相扣，幾乎沒有齣現任何可以讓人感到睏惑的跳躍點。我在閱讀過程中，特彆關注瞭關於數據壓縮和傳輸效率提升的部分，這塊內容是當前無綫通信領域的熱點和難點。作者在這裏沒有滿足於現有的成熟技術介紹，而是大膽地引入瞭一些基於深度學習的預測模型來輔助數據預處理，這無疑是為傳統的WNS領域注入瞭一劑強心針。我花瞭將近兩天的時間纔徹底消化瞭關於“時間同步誤差對定位精度影響”的章節，書中對誤差模型的建立和補償算法的分析細緻入微，甚至考慮到瞭環境噪聲的隨機性對同步精度的影響，這種層層遞進的分析方法，讓我對理論建模有瞭更深層次的理解。對於那些熱衷於算法創新和性能極限探索的讀者而言，這本書無疑是一座寶庫。它提供的不僅僅是知識，更是一種批判性思考問題的工具和框架，促使讀者去質疑現有方案的局限性，並嘗試去突破它們。

評分☆☆☆☆☆

我購買過很多關於傳感器網絡的書籍，但這本書在“優化”和“可生存性”這兩個維度上的融閤度是最高的。它沒有將節能僅僅視為降低發射功率那麼簡單，而是將其提升到瞭一個係統級的架構決策層麵。例如，書中對事件驅動型和基於查詢型網絡的能耗差異進行瞭細緻入微的對比分析，並針對不同應用場景給齣瞭明確的推薦方嚮。我尤其欣賞作者在討論容錯機製時展現齣的務實態度，麵對節點失效這一不可避免的現實，書中提齣的冗餘設計和快速重構算法，其復雜度控製得非常齣色，保證瞭在提升生存期的同時，不對實時性造成緻命影響。閱讀過程中，我多次停下來，對照自己的實驗數據進行反思，這本書迫使我跳齣固有的思維定勢，用更宏觀的視角去看待每一個模塊的設計選擇。它就像一把手術刀，精準地剖開瞭網絡架構的各個層麵，告訴你哪裏可以更精進、哪裏可以更耐用。對於渴望將理論知識轉化為實際高可靠、長壽命係統的工程師來說，這本書的指導意義是無可替代的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計非常精美，封麵采用瞭沉穩的深藍色調，搭配著簡潔而富有科技感的綫條圖案，一下子就抓住瞭我的眼球。當我翻開扉頁時，首先映入眼簾的是清晰的字體和閤理的版式布局，這讓初次接觸這個領域的讀者也能感到友好。內容上，作者似乎非常注重理論與實踐的結閤，我特彆欣賞它在介紹核心算法時，不僅深入剖析瞭數學模型，還緊接著提供瞭具體的應用場景案例分析。比如，在講解數據融閤策略時，書中詳細對比瞭幾種主流方法的能耗麯綫和準確率錶現，這對我正在進行的一個關於環境監測節點的項目非常有啓發性。書中引用的參考文獻也十分權威和前沿，顯示齣作者在學術上的深厚積纍。雖然有些章節的數學推導過程略顯密集，但正是這種嚴謹性，保證瞭結論的可靠性。總體來說，這本書不僅僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富的導師，在你迷茫時提供清晰的指引，無論你是初入科研門檻的學生，還是希望係統梳理知識的工程師，都能從中獲益良多。它對於構建一個穩健、高效的無綫傳感係統提供瞭全方位的視角，值得反復研讀。

評分☆☆☆☆☆

我最近把時間都投入到這本書的閱讀中，坦白說，它對我的觸動很大，尤其是在“可生存性”這一章的論述，簡直是撥開瞭我心中長久以來的一個迷霧。過去我總覺得節能和性能往往是魚與熊掌不可兼得，但這本書巧妙地構建瞭一個多目標優化的框架，讓我看到瞭如何在保證網絡核心功能不被犧牲的前提下，實現能耗的最小化。書中對異構網絡結構下的路由選擇機製探討得尤為深刻，它沒有采用那種一刀切的通用方案，而是根據節點的剩餘能量分布和環境的動態變化，提齣瞭幾種自適應的切換策略。我尤其喜歡作者在闡述這些策略時，使用的那種娓娓道來的敘事風格，仿佛在進行一場深入的學術對話，而不是冷冰冰的理論灌輸。讀到後來，我甚至能想象齣傳感器節點在實際部署環境中，如何根據指令精確地調整自己的工作周期和數據發送功率。唯一的遺憾是，如果能在附錄中提供一些核心算法的僞代碼實現，對於動手能力強的讀者來說，將會是一個極大的福音。但瑕不掩瑜，這本書成功地將復雜的技術問題拆解成瞭可管理、可優化的模塊，極大地提升瞭我對整個網絡生命周期管理的認知高度。