无线传感器网络：路由协议与数据管理

第1篇 概述

第1章 无线传感器网络概述 2

1.1 无线传感器网络的基本概念 2

1.2 无线传感器网络的系统结构 2

1.3 无线传感器网络的体系结构 3

1.4 无线传感器网络的特点 4

1.5 无线传感器网络的关键技术 5

1.6 无线传感器网络的应用前景 6

1.7 本书章节安排 7

参考文献 8

第2篇 无线传感器网络路由协议

第2章 无线传感器网络路由协议概述 12

2.1 无线传感器网络路由协议的设计要求 12

2.2 无线传感器网络路由协议分类方法 13

2.3 无线传感器网络平面路由协议 14

2.3.1 几个典型的平面路由协议 14

2.3.2 平面路由协议和分簇路由协议比较 15

2.4 无线传感器网络分簇路由协议 16

2.4.1 分簇路由协议的网络结构 16

2.4.2 分簇网络中节点能耗分析 17

2.4.3 分簇路由协议的性能评价 18

2.4.4 分簇路由协议的核心问题 19

2.4.5 现有的重要分簇路由协议解析 20

2.4.6 几个典型的分簇路由协议 22

2.4.7 存在问题及发展方向 30

2.5 本章小结 32

参考文献 32

第3章 基于PSO的两层分簇路由协议 38

3.1 引言 38

3.2 PSO算法简介 39

3.2.1 算法原理 39

3.2.2 算法流程 40

3.3 相关模型及假定 40

3.3.1 网络模型及假定 40

3.3.2 数据收集方式 41

3.3.3 无线通信能耗模型 41

3.3.4 数据融合模型 42

3.4 TL—EBC协议 42

3.4.1 簇的建立 43

3.4.2 稳态阶段 45

3.5 协议分析及仿真 45

3.5.1 协议分析 45

3.5.2 性能评价指标 47

3.5.3 协议仿真与分析 47

3.6 本章小结 54

参考文献 54

第4章 基于PSO的非均匀分簇路由协议 55

4.1 引言 55

4.2 网络非均匀分簇策略 56

4.3 相关模型及假定 57

4.4 EBUC协议 57

4.4.1 簇的建立 57

4.4.2 稳态阶段 60

4.5 协议分析及仿真 60

4.5.1 协议分析 60

4.5.2 性能评价指标 61

4.5.3 协议仿真与分析 62

4.6 本章小结 66

参考文献 66

第5章 分布式非均匀分簇路由协议 67

5.1 引言 67

5.2 相关模型及假定 68

5.3 DEEUC协议 68

5.3.1 簇的形成 69

5.3.2 簇间多跳路由 71

5.4 协议分析及仿真 73

5.4.1 协议分析 73

5.4.2 性能评价指标 74

5.4.3 仿真方法及参数 75

5.4.4 仿真结果分析 76

5.5 本章小结 83

参考文献 83

第6章 基于参数优化的分簇算法 84

6.1 引言 84

6.2 无线传感器网络的节点模型 84

6.3 分簇算法模型 85

6.4 分簇算法的参数优化 86

6.4.1 优化单跳距离 86

6.4.2 优化分簇角 89

6.4.3 簇头连续工作次数优化 91

6.5 分簇算法的实现 95

6.6 分簇算法性能的仿真与分析 97

6.7 本章小结 99

参考文献 100

第3篇 无线传感器网络数据管理

第7章 无线传感器网络节点数据管理 102

7.1 节点数据管理的基本概念 102

7.2 节点数据管理特点 104

7.3 能量高效的节点数据管理 105

7.3.1 节点数据管理与拓扑管理 106

7.3.2 节点数据管理与节点感知数据 106

7.3.3 节点数据管理与节点调度控制 108

7.3.4 节点数据管理与能耗关系 109

7.4 节点数据管理技术的重要研究内容 109

7.5 研究现状及主要问题 111

7.5.1 研究现状 112

7.5.2 存在的主要问题 115

参考文献 116

第8章 基于感知数据综合支持度的节点分类算法 121

8.1 引言 121

8.2 节点分类的必要性 121

8.3 节点分类算法的设计 122

8.3.1 节点感知数据的综合支持度 123

8.3.2 休眠节点数目确定 124

8.3.3 休眠节点规则确定 126

8.4 冗余节点的选取与调度 128

8.4.1 冗余节点的选取 128

8.4.2 冗余节点的调度控制 131

8.5 节点分类算法的实现 132

8.6 节点分类算法的性能评估 134

8.6.1 节点分类情况的验证 135

8.6.2 节点分类对网络能耗和寿命的验证与分析 138

8.7 本章小结 141

参考文献 142

第9章 面向数据收集的节点数据预测算法 144

9.1 引言 144

9.2 节点数据预测模型的选取 145

9.2.1 GM（1，1）基本模型 145

9.2.2 GM（1，1）预测数据的检验 146

9.2.3 动态GM（1，1）模型 147

9.3 被预测节点的选取 148

9.4 被预测节点的调度控制 149

9.4.1 被预测节点的顺序调度 149

9.4.2 被预测节点的选择性调度 151

9.5 簇头数据的融合处理 152

9.6 仿真结果与性能分析 154

9.6.1 GM（1，1）预测算法的有效性评估 154

9.6.2 节点数据预测算法对网络寿命的验证与分析 158

9.7 本章小结 159

参考文献 159

《无线传感器网络:路由协议与数据管理》是作者从事多年的无线传感器网络路由协议和数据管理相关科研工作实践的结晶。路由协议侧重于分簇路由技术的研究，重点是通过网络分簇优化及网络分簇和簇问路由的有机结合，缓解或避免由于传感器节点能耗不均所导致的网络“热点”问题和“能量空洞”现象，构建能量高效均衡的无线传感器网络分簇路由协议。数据管理着重从节点数据管理特点、网络拓扑控制、节点分类管理和节点感知数据预测四个方面进行了比较系统的研究。《无线传感器网络:路由协议与数据管理》由重庆邮电大学蒋畅江组织撰写和统稿，并由向敏撰写。