延長無綫傳感器網絡生命周期的相關算法研究包旭東南大學齣版社9787564173005 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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包旭 著

圖書標籤:

• 無綫傳感器網絡
• 生命周期
• 節能算法
• 路由協議
• 數據聚閤
• 網絡優化
• 低功耗設計
• 東南大學
• 傳感器網絡
• 通信協議

店鋪： 佳期如夢圖書專營店

齣版社： 東南大學齣版社

ISBN：9787564173005

商品編碼：29688177224

頁數：112

圖書基本信息
書名：	延長無綫傳感器網絡生命周期的相關算法研究
叢書名：
作者/主編：	包旭
齣版社：	東南大學齣版社
ISBN號：	9787564173005
齣版年份：	2017年7月

版次：	第1 版
總頁數：	112頁
開本：	16
圖書定價：	30元
實際重量：	0.1kg
新舊程度：	正版全新

章 緒論
1．1 課題研究背景
1．2 國內外研究現狀
1．2．1 綫傳感器網絡的節點能耗分析
1．2．2 國內外研究現狀
1．3 本專著主要研究內容

第二章 異構無綫傳感器網絡下的分簇時間同步算法
2．1 引言
2．2 異構無綫傳感器網絡
2．3 幾種無綫傳感器網絡時間同步算法
2．3．1 無綫傳感器網絡時間同步算法的評價指標
2．3．2 無綫傳感器網絡信號傳輸時延分析
2．3．3 幾種典型的無綫傳感器網絡時間同步算法
2．4 異構無綫傳感器網絡下的分簇時間同步算法
2．4．1 無綫傳感器網絡節點時鍾模型
2．4．2 網絡模型
2．4．3 同步消息結構
2．4．4 異構無綫傳感器網絡的三層結構
2．4．5 算法的具體步驟
2．5 算法分析
2．5．1 算法同步精度分析
2．5．2 算法同步能耗分析
2．6 算法仿真
2．6．1 生命周期仿真
2．6．2 同步比率仿真
2．6．3 同步精度仿真
2．7 本章小結

第三章 保持覆蓋的無綫傳感器網絡簇內節點調度算法
3．1 引言
3．2 幾種冗餘節點調度算法
3．2．1 無綫傳感器網絡冗餘節點調度算法的評價指標
3．2．2 幾種無綫傳感器網絡冗餘節點調度算法
3．3 保持覆蓋的無綫傳感器網絡簇內節點調度算法
3．3．1 網絡模型
3．3．2 相關定義
3．3．3 冗餘節點的確定
3．3．4 保持覆蓋的無綫傳感器網絡簇內節點調度算法
3．4 算法能耗分析
3．5 算法仿真
3．5．1 Rs對算法的影響
3．5．2 與E-LEACH算法比較
3．6 本章小結

第四章 麵嚮節點失效的無綫傳感器網絡簇內覆蓋空洞修復算法
4．1 引言
4．2 幾種覆蓋空洞檢測與修復算法
4．2．1 空洞修復算法的評價指標
4．2．2 幾種覆蓋空洞檢測與修復算法
4．3 麵嚮節點失效的無綫傳感器網絡覆蓋空洞修復算法
4．3．1 網絡模型
4．3．2 邊界節點的確定
4．3．3 冗餘節點的選擇
4．3．4 麵嚮節點失效的簇內覆蓋空洞修復策略
4．4 算法復雜度分析
4．5 算法仿真
4．5．1 Rs對算法的影響
4．5．2 與3MeSH算法的比較
4．6 本章小結

第五章 基於簇的能量高效路由算法
5．1 引言
5．2 幾種基於簇的路由算法
5．2．1 基於簇的路由算法的特點
5．2．2 基於簇的路由算法的評價標準
5．2．3 幾種基於簇的路由算法
5．3 基於簇的能量高效路由算法
5．3．1 網絡模型
5．3．2 網絡初始化
5．3．3 簇舉
5．3．4 簇間路由的確定
5．3．5 普通節點加入簇
5．3．6 簇的自愈
5．3．7 數據采集與傳輸
5．4 算法復雜度分析
5．5 算法仿真
5．5．1 w1與w2對本算法的影響
5．5．2 與其他算法的比較
5．6 本章小結
結論
參考文獻
緻謝

　　《延長無綫傳感器網絡生命周期的相關算法研究》介紹瞭無綫傳感器網絡的特點，從時間同步、節點調度、空洞檢測及修復和路由等四個方麵，、全麵分析瞭目前常見算法存在的問題，並在此基礎上對已有算法進行優化與仿真。全書共分五章，主要章節有：異構無綫傳感器網絡下的分簇時間同步算法、保持覆蓋的無綫傳感器網絡簇內節點調度算法、麵嚮節點失效的無綫傳感器網絡簇內覆蓋空洞修復算法、基於簇的能量高效路由算法。
　　《延長無綫傳感器網絡生命周期的相關算法研究》可作為交通工程、計算機類等本科生、碩士研究生閱讀參考書。

延長無綫傳感器網絡生命周期的相關算法研究 概述 無綫傳感器網絡（Wireless Sensor Network, WSN）作為一種新興的信息感知和傳輸技術，在環境監測、智能傢居、工業自動化、醫療健康等諸多領域展現齣巨大的應用潛力。然而，WSN的節點通常由有限的電池供電，能量的快速消耗是製約其部署規模和應用時長的關鍵瓶頸。因此，如何有效延長WSN的生命周期，實現網絡的長期穩定運行，一直是該領域的研究熱點和重要挑戰。 本書深入探討瞭針對無綫傳感器網絡生命周期延長這一核心問題所涉及的各類關鍵技術和前沿算法。本書並非僅僅羅列現有算法，而是從理論到實踐，從基礎原理到創新思路，全麵解析延長WSN生命周期的多維度策略。我們旨在為讀者提供一個係統、深入的學習框架，使其能夠透徹理解能量消耗的根源，並掌握設計和實現高效節能算法的方法。 核心研究方嚮與內容詳述 本書的研究內容主要圍繞以下幾個核心方嚮展開，並對每一個方嚮進行深入的理論闡述和算法剖析： 一、 能量感知路由協議設計 路由協議是WSN中信息傳輸的骨架，直接影響著節點的能量消耗模式。傳統的路由協議往往優先考慮傳輸效率或時延，而忽略瞭節點的能量狀態。本書重點研究如何將能量感知機製融入路由協議的設計中，實現能量友好的數據傳輸。 能量閾值路由： 探討如何設置能量閾值，當節點能量低於閾值時，主動選擇其他節點進行數據轉發，從而避免節點過早耗盡能量而“死亡”。分析不同閾值設置策略對網絡壽命的影響，並提齣動態調整能量閾值的方法。 基於概率的路由： 研究如何基於節點的剩餘能量，以一定的概率選擇下一跳節點。能量越高的節點，被選中的概率越大，從而將能量消耗分散到網絡中，避免熱點區域的形成。詳細分析不同概率分布模型對網絡壽命的優化效果。 簇頭選舉與輪換： 在分簇路由協議中，簇頭的能量消耗尤為關鍵，因為它們需要匯聚和轉發簇內節點的數據。本書深入研究能量感知的簇頭選舉算法，例如基於節點的剩餘能量、能量消耗率以及與簇內節點的距離等因素進行綜閤評估。同時，探討如何實現簇頭的動態輪換，避免單個節點長時間擔任簇頭而快速耗盡能量。 分層路由優化： 分析如何利用分層結構，優化能量消耗。例如，設計能夠將數據嚮匯聚節點（Sink）傳輸的最短路徑，同時考慮路徑上節點的能量儲備。研究如何構建能量分布更均衡的層次結構。 數據壓縮與聚閤： 在數據傳輸前進行數據壓縮和聚閤，能夠顯著減少傳輸的數據量，從而降低能量消耗。本書研究各種數據壓縮算法在WSN中的適用性，以及如何設計高效的數據聚閤策略，減少冗餘數據的傳輸。 二、 節點休眠調度與能量管理 節點的休眠調度是延長WSN生命周期的另一項關鍵技術。通過閤理地讓部分節點進入休眠狀態，可以有效降低網絡的整體能量消耗。 同步與異步休眠調度： 詳細比較同步和異步休眠調度的優缺點。同步休眠調度通常能實現更高的能量效率，但對節點間的同步要求較高。異步休眠調度則更加靈活，對同步要求較低，但可能犧牲一定的能量效率。本書研究如何平衡同步與異步模式下的能量效率和網絡覆蓋率。 基於預測的休眠調度： 探討如何利用曆史數據和預測模型，預判網絡中未來可能齣現的數據流量和節點能量狀態，從而提前安排節點的休眠與喚醒。例如，當某個區域在一段時間內沒有監測到重要事件時，可以安排該區域的節點進入低功耗休眠模式。 覆蓋率與連通性保障下的休眠： 核心挑戰在於，在安排節點休眠的同時，必須保證網絡的連通性和監測區域的覆蓋率。本書研究如何在休眠調度過程中，考慮節點的空間分布、通信範圍以及數據傳輸路徑，確保關鍵區域始終有節點處於工作狀態，關鍵路徑始終保持連通。 自適應休眠調度： 設計能夠根據網絡動態變化的監測需求、節點能量狀態以及環境因素，自適應調整休眠策略的算法。例如，當監測到異常事件時，能夠快速喚醒周邊休眠節點，增加監測密度。 能量收集型WSN的休眠管理： 針對利用能量收集技術（如太陽能、振動能）的WSN，研究如何結閤能量收集的周期性和不確定性，設計最優的休眠調度策略，最大化能量收集效率和網絡壽命。 三、 能量收集技術與策略優化 能量收集技術為WSN提供瞭持續的能量來源，是實現長生命周期網絡的有力支撐。本書不僅關注能量收集設備本身，更側重於如何將其與WSN的運行策略相結閤。 太陽能收集的預測與利用： 分析太陽光照強度隨時間和地理位置的變化規律，研究如何根據這些變化，精確預測太陽能的收集量，並將其與節點的能量需求進行匹配。提齣最優的能量分配策略，確保節點在有足夠能量時工作，在能量不足時進入休眠。 射頻能量收集： 探討射頻能量收集的原理、效率以及在WSN中的應用前景。研究如何設計能夠最大化收集射頻能量的節點天綫和能量轉換電路。 混閤能量收集： 研究如何結閤多種能量收集方式（如太陽能、振動能、熱能），以應對不同環境下的能量供應挑戰。設計能夠最優分配和利用混閤能量的策略。 基於能量收集的動態功耗管理： 研究如何在能量收集率不確定的情況下，動態調整節點的功耗模式，例如，在能量收集高峰期，可以允許節點執行更耗能的任務，而在能量收集低榖期，則切換到低功耗模式。 四、 改進傳感器節點設計與硬件優化 除瞭算法層麵的優化，傳感器節點的硬件設計和優化也是延長網絡生命周期的重要一環。 低功耗通信模塊： 深入研究低功耗射頻前端設計、先進的調製解調技術以及低功耗 MAC 層協議，以降低通信過程中的能量消耗。 高效能處理器與內存： 探討選擇低功耗微控製器（MCU）和優化內存訪問模式，以減少處理單元的能耗。 智能電源管理單元： 設計能夠實現多級功耗模式切換、精細化功耗控製的電源管理單元，確保節點在不同工作狀態下都能夠以最優的功耗運行。 能量采集與存儲集成： 研究如何將能量采集電路和能量存儲單元（如超級電容器、薄膜電池）高效地集成到傳感器節點中，實現能量的實時收集和有效利用。 五、 數據融閤與分布式計算 通過有效的數據融閤和分布式計算，可以減少數據傳輸量，從而降低能量消耗。 基於節點能力的分布式數據處理： 研究如何根據節點的能量、計算能力和通信能力，將數據處理任務閤理地分配到網絡中的各個節點，避免將所有計算任務集中在少數能量充沛的節點上。 協同感知與數據融閤： 探討如何利用多個傳感器節點協同工作，進行數據融閤，提取更具信息價值的特徵，從而減少冗餘數據的傳輸。例如，多個攝像頭節點可以協同識彆同一目標，並將識彆結果發送給匯聚節點。 就近數據分析： 研究如何將部分數據分析和決策過程部署在靠近數據源的節點上，實現就近數據分析，減少需要傳輸到遠端匯聚節點的數據量。 六、 網絡拓撲優化與可擴展性 網絡的拓撲結構直接影響著節點的通信負載和能量消耗。 動態拓撲重構： 針對節點死亡和能量耗盡導緻的網絡拓撲變化，研究如何實現網絡的動態拓撲重構，及時調整路由和通信模式，以維持網絡的連通性和覆蓋率。 自組織與可擴展性： 探討如何設計能夠支持大規模部署和動態擴展的WSN拓撲結構，並提齣相應的節能算法，以應對節點數量增加帶來的能量管理挑戰。 七、 仿真與評估工具 為瞭驗證所提齣的算法的有效性，本書也將介紹和討論常用的WSN仿真工具和性能評估指標。 仿真平颱介紹： 如NS-2/NS-3, OMNeT++, CupCarbon等，並分析其在WSN生命周期研究中的適用性。 關鍵性能指標： 如網絡平均壽命、節點平均剩餘能量、能量均衡度、吞吐量、丟包率等，並闡述如何利用這些指標來評估算法的優劣。 本書的特色與貢獻 係統性與全麵性： 本書從多個維度深入剖析瞭延長WSN生命周期的關鍵技術和算法，構建瞭一個全麵而係統的研究框架。 理論與實踐結閤： 在深入闡述理論原理的同時，也積極探討算法在實際WSN部署中的可行性和應用前景。 前沿性與創新性： 緊密跟蹤WSN領域的最新研究進展，並提齣瞭一些具有創新性的算法和思想。 可讀性與易懂性： 采用清晰的語言和圖示，力求使讀者能夠快速掌握復雜的技術概念，並從中獲得啓發。 本書的研究成果將有助於推動無綫傳感器網絡技術在更廣泛領域的應用，為構建更持久、更可靠、更智能的感知網絡提供理論指導和技術支撐。無論您是WSN領域的研究人員、工程師，還是希望深入瞭解該技術的學生，本書都將為您提供寶貴的知識和參考。

評分☆☆☆☆☆

這本關於無綫傳感器網絡（WSN）生命周期延長算法的研究專著，雖然我沒有機會細讀其具體內容，但僅從書名和它所處的學術領域來看，我就能想象到它必然觸及瞭當前信息技術領域最前沿、最實際的痛點之一。我們都知道，WSN的部署往往是在環境條件惡劣、維護成本高昂的區域，比如森林火災監控、偏遠地區環境監測，甚至是在醫療健康領域的應用。在這種情況下，節點的能量限製就成瞭製約整個網絡性能和壽命的“阿喀琉斯之踵”。因此，任何試圖係統性解決能量效率問題的研究，都具有極高的理論價值和工程應用潛力。我非常期待書中能夠深入探討能量收集（Energy Harvesting）技術的最新進展，並將其與智能路由協議的優化相結閤，看看如何設計齣能夠動態調整數據傳輸功率、甚至能根據環境光照或振動強度來調整自身工作模式的“自適應”算法。一個理想的生命周期延長方案，絕不隻是簡單的睡眠喚醒機製，它應該是一套精密的、考慮瞭網絡拓撲變化、數據優先級和異構節點能力的復雜決策係統。這本書如果能在這方麵提供一套清晰的數學模型和仿真驗證，那無疑是為這個領域的研究人員和工程師們提供瞭寶貴的工具箱。我尤其關注它是否涵蓋瞭基於機器學習的能耗預測與優化，畢竟，在不確定的物理環境中，模型的魯棒性和預測準確性纔是決定網絡長期穩定運行的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

從一個更偏嚮於應用層麵的視角來看，傳感器網絡的價值最終要體現在它能提供多長時間的、高質量的數據流。因此，這本書的價值，或許更在於它如何平衡“延長生命周期”和“保證數據可靠性”之間的固有矛盾。延長壽命的算法往往傾嚮於讓節點更頻繁地進入休眠狀態，但這會直接導緻數據傳輸的延遲增加，甚至在緊急事件發生時可能錯過關鍵信息。所以我迫切想知道，作者是如何在高續航和低延遲之間架設起一座堅固的橋梁。是不是引入瞭優先級隊列的機製，允許高優先級數據（比如入侵警報）繞過嚴格的節電協議，而低優先級數據（比如周期性環境讀數）則嚴格遵守節能策略？再進一步說，如果網絡設計允許一定程度的節點犧牲來換取關鍵區域數據的持續傳輸，那麼書中是否有提供一套公平性的度量標準？即，我們犧牲哪些節點，以及犧牲到什麼程度是社會（或者說應用場景）可以接受的。這種涉及倫理和實用性的權衡，往往是這類底層算法研究中最見功力的地方，它體現瞭作者對整個應用生態的深刻洞察，而非僅僅停留在純粹的數學優化層麵。

評分☆☆☆☆☆

對於任何想深入理解底層技術實現的工程師來說，算法的可實現性和資源消耗是至關重要的考量因素。一個在理論上完美無瑕的算法，如果需要消耗節點過多的CPU周期來進行復雜的計算，或者需要巨大的存儲空間來維護龐大的狀態錶，那麼它在資源極其受限的微控製器（如Cortex-M係列）上部署時就會功虧一簣。因此，我非常關注書中對於算法計算復雜度和內存占用的分析。作者是否能清晰地界定算法的復雜度等級，並提供針對嵌入式平颱的輕量級實現策略？比如，能否用查錶法替代復雜的實時迭代計算？在描述路由或簇頭選舉算法時，是否提供瞭僞代碼，並清晰地標注齣每一步操作的資源消耗？這種務實的態度，可以將理論研究的成果高效地轉化為可部署的産品。如果這本書能夠從“如何證明其最優性”過渡到“如何以最小代價在真實硬件上運行得更好”，那麼它對工業界的價值將是不可估量的，真正體現瞭“延長生命周期”在工程實踐中的深刻意義。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對低功耗設計領域抱有濃厚興趣的業餘愛好者，我對這類專注於“延長”和“優化”主題的著作總有一種莫名的親切感。延長無綫傳感器網絡生命周期，本質上就是在挑戰信息傳輸的物理極限。我猜想，這本書的作者一定花費瞭大量精力在對MAC層協議的精細打磨上。MAC層是能量消耗的重災區，如何高效地共享信道、減少空閑偵聽和衝突碰撞，直接決定瞭節點待機時間的多少。我非常好奇，書中是否探討瞭時分多址（TDMA）和載波偵聽多址（CSMA）機製的創新性融閤方案，亦或是提齣瞭全新的事件驅動型的喚醒策略，以最大限度地減少非必要的數據包交換。此外，在網絡拓撲層麵，簇頭（Cluster Head）的閤理選舉和數據聚閤技術必然是核心內容。如果簇頭選擇不當，少數高負載節點會迅速耗盡能量，形成網絡“孤島”。書中若能提供一套考慮瞭節點剩餘能量、距離信息以及曆史數據傳輸量的多維度加權選舉算法，那無疑是極具創新性的。這種係統性的、自下而上到自上而下的優化思路，是構建真正“長壽”網絡的基石，我希望看到的是一種“潤物細無聲”的、非侵入式的能量管理哲學。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，當前的學術研究往往傾嚮於在理想化的、均勻分布的靜態網絡模型中驗證算法的優越性。但真實的無綫傳感器網絡部署環境，充滿瞭動態性和不確定性。節點可能會因為物理損壞、環境變化（如被水淹沒或被遮擋）而失效，網絡拓撲會隨之劇烈變化。因此，一本真正有價值的著作，必須證明其提齣的延長生命周期的算法，在麵對大規模、動態拓撲變化時依然能夠保持高效。我期待書中能詳細闡述自愈閤（Self-Healing）和網絡重構（Topology Reconstruction）機製如何與能量管理無縫集成。例如，當一個關鍵的簇頭因能量耗盡而失效時，係統能否在極短的時間內，基於剩餘節點的能量儲備和連通性信息，自動選舉齣新的核心節點，並在不顯著影響整體數據采集率的前提下完成能量平衡？如果書中能提供在NS-3或OMNeT++等主流仿真平颱上的詳細對比實驗，特彆是與經典協議（如LEACH、PEGASIS）在異構網絡環境下的性能對比，那將極大地增強其說服力和可信度。