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

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陈志德，许力 著

图书标签:

• 无线传感器网络
• 节能
• 优化
• 可生存性
• 路由协议
• MAC协议
• 数据聚合
• 网络安全
• 低功耗设计
• 覆盖率

店铺： 广影图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121210556

商品编码：29673482014

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

售价：25.8元,便宜12.2元,折扣67

作者:陈志德,许力

出版社：电子工业出版社

出版日期：2013-09-01

ISBN：9787121210556

字数：

页码：196

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

《无线传感器网络节能、优化与可生存性》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采样的随机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

作者介绍

文摘

序言

智慧感知，韧性连接：构筑未来互联世界的基石 想象一个世界，无数微小的传感器如同神经网络般遍布环境之中，它们不间断地收集数据，感知着温度、湿度、光照、声音，甚至是土壤的养分状况。它们协同工作，将这些海量信息实时传输，支撑起智能交通、精准农业、环境监测、灾害预警、智慧医疗等众多前沿应用。这就是无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）正在描绘的未来图景。而支撑起这一宏伟愿景的核心，便是其内在的“智慧”、“节能”、“优化”以及不可或缺的“可生存性”。 万物互联的触角：无线传感器网络的强大赋能 无线传感器网络，顾名思义，是由大量部署在监测区域的传感器节点通过无线方式组成的网络。这些节点通常体积小巧，低功耗，能够自主地感知周围环境，并将采集到的数据通过多跳（multi-hop）通信方式汇聚到基站或汇聚节点，最终传递给用户或处理中心。其应用场景之广泛，几乎渗透到现代社会的每一个角落。 在智慧城市建设中，WSN扮演着至关重要的角色。遍布街角的传感器可以实时监测交通流量，为智能信号灯控制提供依据，有效缓解城市拥堵。同时，它们还能监测空气质量，为市民提供实时健康预警，并协助政府制定更有效的环境保护政策。在建筑物的能源管理方面，WSN可以监测和调节室内温度、照明，实现精细化能源分配，显著降低建筑能耗。 精准农业更是WSN大显身手的领域。通过在农田中部署传感器，我们可以实时监测土壤的湿度、pH值、养分含量，以及作物的生长状况。这些宝贵的数据能够帮助农民做出最恰当的灌溉、施肥决策，实现节水、节肥，提高作物产量和品质。在畜牧业中，WSN可以监测牲畜的体温、活动量，及时发现疾病迹象，提高养殖效率和动物福利。 环境监测是WSN的另一重要应用。它们能够被部署在偏远地区、危险区域，对森林火灾、洪水、地震等自然灾害进行实时预警，为应急响应争取宝贵时间。对于海洋生态、大气污染、水源质量的长期监测，WSN也提供了前所未有的便捷性和数据精度。 此外，在工业自动化中，WSN可以用于监测设备运行状态，预测故障，实现预测性维护，提高生产效率和安全性。在医疗健康领域，可穿戴的传感器节点可以实时监测病人的生理指标，为远程医疗和个性化健康管理提供支持。 智能的闪光点：节能与优化的内在驱动 然而，WSN的强大功能并非凭空而来。支撑起如此庞大且分布式的网络，最显著的挑战便是能源的限制。绝大多数传感器节点都依靠电池供电，而许多部署场景（如深海、高山、地下）更换电池极为困难，甚至不可能。因此，节能成为了WSN设计中最为核心的考量因素。 节能不仅仅意味着采用低功耗的硬件，更重要的是在网络协议、数据传输、节点协作等各个层面进行精细化的设计。这包括： 休眠/唤醒机制： 传感器节点并非时刻处于工作状态，而是根据任务需求，在不需要时进入低功耗的休眠模式，并在需要时快速唤醒。如何精确地管理节点的休眠与唤醒，以及如何保证信息不丢失，是提高能效的关键。 数据压缩与融合： 原始的传感器数据往往冗余量大。通过在节点端进行数据压缩，或者在数据传输过程中进行多节点数据融合，可以显著减少需要传输的数据量，从而节省能源。 路由优化： 传统的路由算法可能导致某些节点成为“热点”，频繁地转发数据，导致其能量快速耗尽。因此，需要设计更智能的路由策略，例如基于能量感知、负载均衡的路由算法，将数据传输任务更公平地分配给网络中的各个节点，延长网络的整体寿命。 任务调度： 根据监测任务的优先级和节点的能量状况，动态地调整节点的任务分配和工作周期，确保关键任务的执行，同时避免不必要的能源消耗。 与此同时，优化则是为了让WSN能够更高效、更智能地完成任务。优化体现在多个维度： 覆盖优化： 如何在给定的区域内，以最少的节点数量实现最高的信息覆盖率，确保监测的全面性和准确性。 连通性优化： 确保网络中节点之间的通信链路稳定可靠，避免出现孤立节点或通信中断，保证数据的连续传输。 时延优化： 对于一些实时性要求高的应用，如灾害预警、自动驾驶，如何最小化数据从采集到传输到决策的时间，至关重要。 数据准确性优化： 通过多传感器协同感知、数据融合、异常值检测等技术，提高数据的可靠性和准确性。 部署优化： 考虑节点的部署位置、密度、通信范围等因素，以最低的成本实现最优的网络性能。 生命的韧性：可生存性的终极追求 然而，即便是最节能、最优化的WSN，也难免会面临节点故障、通信中断、环境干扰等挑战。在这些不可控因素的影响下，网络能否持续运行，能否在部分节点失效的情况下依然完成其关键任务，就取决于其可生存性（Survivability）。 可生存性是WSN设计的最终目标，它意味着网络在面对各种威胁和故障时，能够保持其核心功能和性能，甚至能够自我修复和适应。这通常通过以下几个方面来实现： 冗余设计： 采用一定程度的节点和链路冗余，当部分节点失效时，可以通过备份节点或替代链路来维持网络的连通性和覆盖范围。 容错机制： 设计能够检测和隔离故障节点的机制，并通过重路由、节点重配置等方式，使网络能够从故障中恢复。 自适应能力： 使网络能够根据环境变化（如节点能量水平、通信质量）和任务需求，动态调整其工作模式和策略。 鲁棒性通信： 采用具有抗干扰能力的通信协议，并利用多路径传输等技术，提高数据传输的可靠性。 协同感知与决策： 通过多个节点协同工作，即使个别节点的数据不准确或缺失，也能通过其他节点的信息进行补偿和校正，从而保证整体感知和决策的有效性。 安全与隐私： 在保证网络运行的同时，也要考虑数据传输的安全性和用户的隐私保护，防止恶意攻击和数据泄露，这本身也是网络可生存性的重要组成部分。 融合与前瞻：无线传感器网络的未来图景 正是对“节能”、“优化”与“可生存性”的不断追求，推动着无线传感器网络技术向前发展。这些核心要素并非孤立存在，而是相互关联，共同构成了一个有机的整体。例如，优化的路由算法能够延长节点的寿命，从而提高网络的生存时间；而具有良好可生存性的网络设计，则能够通过冗余和容错机制，在一定程度上降低对单点优化的过度依赖。 展望未来，随着物联网、大数据、人工智能等技术的飞速发展，无线传感器网络将扮演越来越重要的角色。融合AI算法的智能感知、基于区块链的安全数据管理、能量收集技术与WSN的结合，都将是未来研究和应用的重要方向。 理解和掌握无线传感器网络的节能、优化与可生存性，不仅是对现有技术深度挖掘的体现，更是对未来智慧化、互联化社会构建的关键支撑。它关乎如何让无数微小的感知节点，如同拥有生命般，在复杂多变的环境中，以最经济、最可靠、最持久的方式，为人类社会输送着源源不断的智慧与活力。这不仅仅是一项技术，更是通往更智能、更可持续未来的必由之路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常引人注目，那种深邃的蓝色背景，配上简洁有力的白色字体，让人一眼就能感受到它蕴含的科技感和专业深度。我最初翻开这本书的时候，其实对“无线传感器网络”这个概念还停留在比较模糊的阶段，只知道它和物联网、智能家居有点关系。但随着阅读的深入，作者通过一系列生动的案例和清晰的逻辑结构，将这个复杂的领域抽丝剥茧地呈现在我们面前。特别是它在“优化”方面的探讨，简直是为我打开了一扇新世界的大门。书中详细剖析了不同算法在资源受限环境下的表现差异，那种对细节的打磨和对不同模型局限性的坦诚分析，让我对如何构建一个高效且可持续的传感器网络有了全新的认识。我尤其欣赏作者没有停留在理论的空中楼阁，而是紧密结合实际应用场景，比如环境监测、工业自动化等，这使得书中的知识点非常“落地”，随时都可以被转化为实际的工程思考。读完这部分，我感觉自己不再是旁观者，而是有了一套扎实的工具箱，可以去评估和设计更优的网络方案。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书就像是与一位经验丰富、治学严谨的导师进行了一次长时间的深度对话。这位“导师”不仅知识渊博，而且擅长将复杂的问题拆解得井井有条。我尤其欣赏它在结构上对“能耗-效率-鲁棒性”三者之间复杂耦合关系的梳理。不同于其他书籍可能偏重某一个维度，这本书巧妙地搭建了一个多维度的评价框架，清晰地展示了任何单一维度的提升往往需要牺牲其他维度的性能。这种系统性的思维训练，对于提升一个技术人员的决策能力至关重要。它不仅仅是教会我们“怎么做”，更重要的是教会我们“为什么这么做”以及“做完之后会带来什么后果”。这种全局观的培养，是任何速成指南都无法提供的。因此，这本书不仅仅是一本技术参考书，更像是一部关于网络系统设计哲学的著作，它引导读者从根本上思考问题的本质，而非仅仅停留在表面的技术实现。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节编排简直是教科书级别的典范，它没有采取那种枯燥的罗列式讲解，而是构建了一个层层递进的知识体系。刚开始的理论基础部分铺垫得非常稳健，确保即便是初次接触该领域的读者也能平稳过渡。但真正让我拍案叫绝的是关于“可生存性”的探讨。这部分内容，说实话，在很多同类书籍中往往被一笔带过，但在这本书里却被提升到了战略高度。作者深入分析了节点故障、通信链路中断等不可避免的问题，并提出了一系列前瞻性的冗余和自愈合机制。我个人对其中关于动态拓扑重构的章节印象尤为深刻，它不再将网络视为静态的、一成不变的结构，而是将其视为一个具有生命力的有机体。这种动态的、适应性的思维模式，彻底颠覆了我之前对网络稳定性的僵化理解。它教会我，真正的鲁棒性不是靠堆砌硬件，而是靠智能化的软件和策略来实现的。这种深刻的洞察力，使得这本书的价值远远超出了单纯的技术手册范畴。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对编程实现细节比较敏感的读者，这本书在技术实现层面的深度和广度完全满足了我对技术类书籍的苛刻要求。尤其是在描述节能策略时，作者不仅仅停留在降低发送功率这种宏观的建议上，而是深入到数据链路层和网络层的具体协议优化中去。比如，对睡眠周期调度算法的对比分析，详细列举了不同调度策略在功耗和数据延迟之间的权衡取舍。那种图表和公式的运用，精确而克制，没有丝毫的冗余，每一组数据似乎都在为某个结论提供无可辩驳的支撑。我甚至在书页边缘做了很多笔记，试图将书中的算法模型映射到我正在进行的一个小型项目中。这种边读边实践的体验是非常棒的，它将晦涩的理论迅速转化为可操作的代码思路。这本书的文字风格是极其严谨的，但这种严谨性却带来了一种令人信服的权威感，让我觉得每一次学习都踏实可靠。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的阅读体验非常“沉浸”，这主要归功于作者在案例选择上的独到眼光。很多网络技术书籍总喜欢用一些过于理想化的环境来举例，让人感觉与现实世界脱节。然而，这本书明显投入了大量的精力去研究真实世界的挑战。我特别喜欢其中对大规模、异构网络环境下的挑战分析，比如传感器节点部署的不均匀性、环境噪声对信号质量的随机干扰等。作者没有回避这些“脏乱差”的现实问题，而是将其视为优化的出发点。这种实事求是的态度，让我对书中的优化方案充满了信心。它不是在告诉你一个“完美世界”的解决方案，而是在教你如何在一个充满变数的世界里，把事情做到“最好”。这种务实精神，对于任何打算在实际工程中应用这些技术的工程师或研究人员来说，都是极其宝贵的财富。它教会我们如何与不完美共存，并从中榨取出最大的效能。