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

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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： 炫麗之舞圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121210556

商品編碼：29666872736

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

定價：38.00元

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：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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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*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

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作者介紹

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文摘

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序言

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《物聯網低功耗通信技術原理與實踐》 書籍簡介 隨著信息技術的飛速發展，物聯網（IoT）正以前所未有的速度滲透到我們生活的方方麵麵，從智能傢居、智慧城市到工業自動化、精準農業，物聯網的應用場景不斷拓展。而支撐這些龐大網絡的基礎，正是各種形式的傳感器節點。然而，物聯網設備的部署往往是海量的，且在許多場景下，為節點供電、更換電池是一項成本高昂且不切實際的任務。因此，如何實現物聯網設備的低功耗運行，延長其續航能力，已成為物聯網技術發展中最核心、最緊迫的挑戰之一。 《物聯網低功耗通信技術原理與實踐》一書，正是聚焦於解決這一關鍵問題。本書深入剖析瞭物聯網設備在通信過程中所産生的能耗根源，並在此基礎上，係統性地闡述瞭當前最前沿、最有效的低功耗通信技術原理。本書並非僅停留在理論層麵，更強調將這些原理與實際應用相結閤，為讀者提供一套切實可行的技術解決方案和實踐指導。 內容梗概 本書共分為四個部分，循序漸進地帶領讀者從基礎理論走嚮深入實踐。 第一部分：物聯網通信能耗分析與關鍵技術概述 本部分旨在為讀者構建一個清晰的物聯網通信能耗圖景。我們將首先深入探討物聯網設備在通信環節中主要的能量消耗點，包括但不限於： 無綫傳輸過程中的能量消耗： 從數據編碼、調製解調到射頻功放，各個環節的能耗特性。 協議棧的處理開銷： 各層協議（MAC層、網絡層、應用層）在處理數據時對CPU和內存的占用，以及由此産生的額外通信和計算能耗。 傳感器數據采集與處理的能耗： 傳感器工作本身的功耗，以及對采集到的數據進行預處理、壓縮時所需的計算資源。 節點狀態管理與喚醒機製： 休眠、喚醒、周期性檢測等狀態切換過程中的能量損耗。 網絡拓撲與通信模式的影響： 單跳、多跳、星型、網狀等不同網絡拓撲結構對節點能耗的差異化影響，以及連續通信、間歇通信模式的能耗對比。 在此基礎上，我們將全麵概述當前物聯網領域主流的低功耗通信技術方嚮，包括： 低功耗無綫通信技術： 如藍牙低功耗（BLE）、Zigbee、LoRa、NB-IoT、Sigfox等，分析它們在功耗、速率、傳輸距離、網絡容量等方麵的優劣勢。 MAC層優化技術： 介紹時分多址（TDMA）、載波偵聽多路訪問/衝突避免（CSMA/CA）的低功耗變種，以及基於調度和按需訪問的MAC協議。 網絡層與路由優化： 探討低功耗路由協議（如LEACH、EAR）、數據聚閤、擁塞控製等如何降低網絡整體能耗。 應用層數據優化： 研究數據壓縮、數據采樣策略、事件驅動通信等方法，減少傳輸數據量。 能量收集與管理技術： 簡要介紹太陽能、振動能等能量收集技術，以及如何與通信節點結閤，實現能量自主。 第二部分：低功耗無綫通信技術原理深度解析 本部分將聚焦於幾種最典型和廣泛應用的低功耗無綫通信技術，進行原理層麵的深度剖析，並結閤其在實際應用中的設計考量。 藍牙低功耗（BLE）： 詳細講解BLE的GAP（Generic Access Profile）和GATT（Generic Attribute Profile）層協議棧，分析其連接模式（主設備、從設備、廣播）、數據傳輸機製（Advertising/Scanning, Connection）、功耗優化策略（如短連接、低占空比、快速握手）。我們將探討BLE在智能穿戴、室內定位、智能傢居等場景下的低功耗設計技巧。 Zigbee： 深入分析Zigbee協議棧的架構，包括IEEE 802.15.4物理層和MAC層的低功耗特性，以及Zigbee網絡層（NWK）和應用層（APL）的通信模式（路由、終端設備、協調器）。重點講解Zigbee的省電模式（Coordinator Sleep, Router Sleep, End Device Sleep）及其實現機製，並分析其在智能照明、工業監控等領域的應用。 LoRa/LoRaWAN： 闡述LoRa的擴頻調製技術如何實現長距離、低功耗通信，並深入解析LoRaWAN網絡架構（終端節點、網關、網絡服務器、應用服務器）。我們將重點分析LoRaWAN的通信類彆（Class A, B, C）對設備功耗的影響，以及數據速率自適應（ADR）等功耗優化機製。本書將指導讀者如何在不同環境下選擇和部署LoRa網絡，以達到最佳的能耗錶現。 窄帶物聯網（NB-IoT）： 聚焦NB-IoT的特性，如低功耗、廣覆蓋、大規模連接，分析其在LTE網絡下的通信機製，以及其特有的低功耗模式（PSM, eDRX）。我們將探討NB-IoT在智慧抄錶、環境監測、智能停車等場景下的應用優勢和功耗管理策略。 第三部分：網絡層與協議棧的低功耗優化策略 本部分將超越單一的無綫技術，從更宏觀的網絡視角，探討如何在整個物聯網通信係統中實現功耗的最小化。 低功耗 MAC 協議設計： 時分多址（TDMA）與調度： 分析基於調度的MAC協議如何精確控製節點的發送時機，避免衝突和不必要的偵聽，從而大幅降低能耗。 按需訪問協議： 探討如何設計允許節點在需要時纔喚醒並發送數據的協議，例如具備低功耗覺醒隊列（LDAQ）的協議。 混閤型 MAC 協議： 介紹結閤不同協議優點的混閤型MAC協議，以適應更廣泛的應用場景。 低功耗路由協議與數據聚閤： 麵嚮能耗的路由選擇： 深入研究LEACH、PEGASIS等經典低功耗路由協議的原理，以及如何設計新的路由策略，以平衡節點負載和延長網絡壽命。 數據聚閤技術： 講解數據聚閤如何在匯聚節點對來自多個節點的數據進行閤並和處理，減少冗餘傳輸，從而降低網絡能耗。 分簇與輪換： 分析分簇算法如何將網絡劃分為若乾個簇，並通過簇頭進行數據匯聚，減少簇內節點的通信開銷。 網絡擁塞控製與 QoS： 擁塞對能耗的影響： 分析網絡擁塞如何導緻數據包重傳、延遲增加，進而消耗更多能量。 低功耗擁塞控製算法： 介紹適用於低功耗網絡的擁塞控製策略，例如基於延遲和丟包率的反饋機製。 服務質量（QoS）與能耗的權衡： 探討如何在滿足特定應用對延遲和可靠性的要求的同時，盡量降低通信能耗。 異構網絡環境下的低功耗通信： 討論在包含多種通信技術（如Wi-Fi、BLE、LoRa）的異構物聯網網絡中，如何進行有效的協議選擇和切換，以優化整體能耗。 第四部分：低功耗通信技術的實踐與案例分析 本部分將理論與實踐相結閤，通過實際案例，幫助讀者理解如何將前麵章節的理論知識應用於實際的物聯網係統設計與部署。 傳感器節點功耗優化設計： 硬件選型： 如何選擇低功耗的微控製器（MCU）、傳感器、射頻芯片。 固件與驅動優化： 編寫高效的固件，利用MCU的低功耗模式，優化驅動程序的響應速度。 電源管理策略： 詳細介紹包括電壓調節、時鍾門控、任務調度等在內的多種硬件級電源管理技術。 低功耗物聯網係統設計案例： 智能傢居係統： 以智能門鎖、溫濕度傳感器為例，設計其低功耗通信方案，實現長周期電池供電。 智慧農業係統： 講解如何利用LoRa或NB-IoT技術，構建低功耗的土壤監測網絡，實現大範圍、長距離的數據采集。 工業物聯網（IIoT）應用： 分析在需要頻繁、可靠通信但又有嚴格功耗限製的工業場景，如何選擇閤適的通信技術和協議。 性能評估與功耗測試方法： 功耗測試工具與方法： 介紹常用的功耗測量儀器和軟件工具，以及如何進行準確的功耗測試。 性能評估指標： 除瞭吞吐量、延遲，如何納入能量效率、續航時間等關鍵指標進行係統評估。 仿真工具與平颱： 介紹如Contiki-NG、Cooja、NS-3等物聯網網絡仿真工具，用於在部署前進行功耗和性能評估。 未來趨勢與挑戰： 展望物聯網低功耗通信技術的未來發展方嚮，如人工智能在能耗優化中的應用、自適應網絡協議、新的低功耗通信標準等。 本書特色 理論與實踐並重： 既深入講解低功耗通信技術的底層原理，又提供實際的應用場景和案例分析。 技術全麵性： 覆蓋瞭從硬件到軟件、從協議到網絡的各個層麵，為讀者提供一個係統的解決方案。 前沿性： 緊跟物聯網技術發展趨勢，介紹最新的低功耗通信標準和技術。 可讀性強： 語言通俗易懂，結構清晰，適閤物聯網領域的工程師、研究人員、學生及相關技術愛好者閱讀。 《物聯網低功耗通信技術原理與實踐》將是您在構建高效、節能、可持續的物聯網係統過程中不可或缺的指南。通過掌握本書中的知識與方法，讀者將能夠有效地設計和優化物聯網設備的通信策略，解決實際應用中的續航難題，為物聯網的廣泛普及和深入發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計倒是挺抓人眼球的，封麵那種深沉的藍灰色調，配上那些抽象的、像是電路闆紋理的圖案，給人一種既專業又略帶神秘感的初印象。我本來是抱著學習基礎知識的目的來的，結果翻開目錄纔發現，它似乎更側重於探討那些前沿的、需要一定數學和計算機背景纔能消化的深度課題。比如，關於異構網絡下的資源調度策略，書裏給齣的模型推導過程極其繁復，涉及大量的優化理論和凸分析，看得我直冒冷汗。我嘗試著去理解其中的一些核心假設，比如“節點能量消耗與傳輸距離的四次方成正比”這樣的設定，雖然在理論上很嚴謹，但在實際部署中，環境的復雜性遠超這些模型所能覆蓋的範圍。說實話，如果不是我對底層算法有足夠的興趣，可能早就束之高閣瞭。它更像是一本為研究生或資深工程師準備的工具書，而不是一本麵嚮入門者的科普讀物。我花瞭好幾天時間啃那些關於馬爾可夫決策過程（MDP）應用於網絡生命周期管理的章節，感覺自己像是重新上瞭一遍高等數學的課程，那種感覺，就像是努力想把一塊巨大的拼圖強行塞進一個小盒子裏，雖然知道最終會完美契閤，但過程的掙紮和細節的打磨是旁人難以體會的。我期待它能有更多的實例分析，來佐證這些復雜算法的實用價值，而不是純粹停留在理論的殿堂裏。

評分☆☆☆☆☆

這本書的論述風格可以說是極其嚴謹，甚至到瞭有些枯燥的地步。作者似乎堅信讀者已經掌握瞭所有必要的背景知識，因此幾乎沒有提供任何“拐杖”——沒有大量的背景鋪墊，沒有對一些基本概念的復述，直接就切入瞭核心的數學證明和算法的復雜度分析。我記得最清楚的是關於時間同步誤差對數據融閤精度的影響那一部分，作者用瞭足足二十頁的篇幅來論證一個看似微小的參數變化如何導緻整個網絡性能的雪崩式下降。閱讀過程中，我不得不頻繁地暫停，查閱其他關於博弈論和博弈均衡的參考資料，纔能勉強跟上作者的邏輯鏈條。這種學習體驗是雙刃劍：一方麵，它極大地拓寬瞭我對網絡魯棒性極限的認知；另一方麵，那種“被拋棄在學術高速公路中間”的感覺也挺讓人沮喪的。我更傾嚮於那種循序漸進、用類比和圖示來輔助理解的教學方法，這本書顯然是反其道而行之的。它要求讀者主動去構建知識的框架，而不是被動地接受信息灌輸。對於那些希望快速掌握應用技巧的人來說，這本書的門檻實在太高瞭，它更像是一份關於“為什麼不行”的理論注釋，而不是“該怎麼做”的操作手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本書整體上給人的感覺是“高能但冰冷”。它提供的知識密度是驚人的，每一個章節都像是一次密集的知識轟炸，能讓你對無綫傳感器網絡的研究前沿有一個全景式的瞭解。然而，它似乎犧牲瞭對“人”的關注。我們都知道，傳感器網絡的應用場景最終是為人服務的，無論是環境監測還是工業控製，背後都有實際的決策需求。這本書在模型推導上花費瞭九成的筆墨，卻隻用瞭不到一成的篇幅去探討這些優化結果在實際部署中可能遇到的非技術性障礙——比如成本效益分析、用戶對係統反饋的信任度、以及在不同文化背景下的接受程度。我特彆想看到一些關於“社會感知網絡”的討論，即網絡如何適應人類操作者的習慣和偏好，而不是強迫人類去適應網絡的最優解。這本書更像是一個完美的數學機器的內部結構剖析，它嚮你展示瞭齒輪如何精確咬閤，但卻很少提及這個機器最終被放置在哪裏，以及它將如何與周圍的世界互動。這種純粹的工程視角，雖然無可指摘，但總讓我覺得缺少瞭一絲溫暖的、麵嚮現實應用的人文關懷。

評分☆☆☆☆☆

我被這本書裏涉及的跨學科視野所吸引，雖然閱讀過程充滿挑戰，但確實讓人看到瞭研究的前沿方嚮。特彆是在討論網絡生命周期管理時，它不再僅僅局限於能量的消耗和數據的傳輸效率，而是開始深入到網絡節點的“可生存性”這一更宏大的哲學命題。書中提到瞭一個很有趣的觀點，即在極端環境下，犧牲局部節點的連接性來保證整個網絡的關鍵任務完成，這在倫理和工程實踐中都是一個需要反復權衡的灰色地帶。我花瞭不少時間去琢磨那些關於“韌性指標”的量化方法，它試圖把一個非常模糊的概念——網絡的生命力——轉化成可以計算和優化的數學錶達式。這種嘗試本身就非常大膽。不過，書中對“生存性”的定義似乎更偏嚮於係統層麵的自我修復和冗餘設計，對於傳感器節點個體在遭受物理損壞或惡意攻擊後的微觀反應著墨不多。如果能增加一些針對惡意對抗和信息戰場景下的防禦機製的探討，這本書的厚度與深度可能會更上一層樓。目前來看，它的側重點還是偏嚮於自然環境下的衰減和疲勞管理。

評分☆☆☆☆☆

從排版和印刷質量上來說，這本書無疑是業界頂尖水準。紙張的厚度和光澤度都非常適閤長時間閱讀，這對於一本動輒需要反復查閱公式和圖錶的專業書籍來說至關重要。然而，美中不足的是，書中對一些關鍵的流程圖和網絡拓撲結構圖的解釋略顯單薄。圖錶本身繪製得很精細，綫條清晰，但是圖注往往過於簡潔，需要讀者自己對照正文去挖掘背後的含義。例如，在描述一個多層級的簇頭選舉算法時，給齣的流程圖步驟冗長復雜，但缺少一個高層次的、一目瞭然的流程概述，導緻初次閱讀時，很容易在細節的迷宮中迷失方嚮。我不得不自己動手，用白闆和不同顔色的筆，重新畫齣這個算法的執行路徑，纔真正理解瞭那個復雜的“跳躍式”收斂過程。我認為，一本嚴謹的學術專著，在提供深奧理論的同時，也應該更加注重閱讀體驗的友好性，尤其是在涉及到復雜算法可視化方麵，現在的處理方式略顯傲慢，似乎默認讀者已經能自行“翻譯”這些圖錶。