無線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度優(yōu)化技術(shù)
《無線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度優(yōu)化技術(shù)》選取無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究熱點(diǎn)問題，對無線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行深入探討，重點(diǎn)介紹基于Quorum系統(tǒng)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議、優(yōu)化調(diào)度算法和聚合調(diào)度策略�！稛o線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度優(yōu)化技術(shù)》共8章。第1章概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究背景及其意義；第2章論述介質(zhì)訪問控制協(xié)議以及調(diào)度相關(guān)的研究；第3章提出基于自適應(yīng)Quorum系統(tǒng)同步傳感器網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議；第4章提出基于Quorum元素偏移的同步介質(zhì)訪問控制協(xié)議；第5章提出自適應(yīng)調(diào)整工作時隙長度的異步介質(zhì)訪問控制協(xié)議；第6章提出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)壽命、匯聚信息量和采樣周期折中的優(yōu)化調(diào)度算法；第7章提出基于可變聚合率的數(shù)據(jù)聚合調(diào)度策略；第8章對全書進(jìn)行總結(jié)，介紹取得的相關(guān)成果，并展望下一步研究問題。
《無線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度優(yōu)化技術(shù)》可作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究、基于Quorum系統(tǒng)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議研究的教材，也可供從事相關(guān)專業(yè)的教學(xué)、科研和工程技術(shù)人員參考。
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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集合了微型電子技術(shù)、低功耗嵌入式技術(shù)、無線通信技術(shù)和分布式信息處理等技術(shù)，通過各類集成化的微型傳感器之間的協(xié)作，實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的，涉及多學(xué)科高度交叉，知識高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域，具有十分廣闊的應(yīng)用前景和實用價值，被認(rèn)為是對21世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。
無線傳感器節(jié)點(diǎn)作為微小器件，只能配備有限的電源，在煤礦井下等危險無人環(huán)境中，更換電源是近乎不可能的。這使得傳感器節(jié)點(diǎn)的壽命在很大程度上依賴于電池的壽命，所以有效地提高能量效率以延長網(wǎng)絡(luò)壽命是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的重要問題。而另一方面，當(dāng)監(jiān)測對象狀態(tài)變化、監(jiān)測事件發(fā)生時又需要迅速地將被監(jiān)測對象與事件的信息盡快地傳送到人控終端，從而采取相應(yīng)的控制措施以滿足無人操作裝備的平穩(wěn)安全運(yùn)行。因而，如何使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)獲得高的壽命并使得網(wǎng)絡(luò)延遲最小化是其獲得實際應(yīng)用的關(guān)鍵課題。本書主要探討無線傳感器網(wǎng)絡(luò)調(diào)度優(yōu)化技術(shù)問題、能量有效與延遲最小化的優(yōu)化問題，并基于Quorum系統(tǒng)，分別針對競爭和非競爭無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量高效與延遲最小化的介質(zhì)訪問控制協(xié)議進(jìn)行了深入研究。
本書編寫特色主要有：
（1）內(nèi)容全面。本書完整地介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識，詳細(xì)介紹了基于Quorum的介質(zhì)訪問控制協(xié)議，對相關(guān)模型進(jìn)行了深入分析。
�。�2）通俗易懂。本書由淺入深，全面、系統(tǒng)地提出了基于Quorum的各類介質(zhì)訪問控制協(xié)議模型、模型分析、模型性能、模型實驗結(jié)果等內(nèi)容。
（3）面向需求。書中提出的基于Quorum介質(zhì)訪問控制協(xié)議、調(diào)度算法、聚合調(diào)度策略等都經(jīng)過大量模擬實驗驗證，為解決實際問題提供參考。
�。�4）圖文并茂。對于模型的性能分析、協(xié)議之間的對比等，本書給出大量的圖形，可以讓讀者一目了然地查看相關(guān)結(jié)果。
通過本書的學(xué)習(xí)，讀者不僅可以了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識，而且可以掌握基于Quorum的介質(zhì)訪問控制協(xié)議等相關(guān)知識，從而能以高效率研究相關(guān)理論和解決實際的問題。
龍軍，1972年8月生，教授、博士生導(dǎo)師，美國哥倫比亞大學(xué)訪問學(xué)者、北京大學(xué)博士后、中南大學(xué)“升華學(xué)者計劃”特聘教授，湖南省杰出青年基金、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃獲得者，中南大學(xué)大數(shù)據(jù)與知識工程科研團(tuán)隊負(fù)責(zé)人。研究方向：網(wǎng)絡(luò)資源管理與可信計算，致力于研究全球一體化的網(wǎng)絡(luò)資源聯(lián)邦計算框架，開發(fā)支持各類網(wǎng)絡(luò)資源可信接入、管理與調(diào)度的聯(lián)邦計算平臺，為智能制造、云制造、智能工廠提供基礎(chǔ)支撐，建立了網(wǎng)構(gòu)化軟件網(wǎng)絡(luò)資源管理平臺與協(xié)同開發(fā)環(huán)境。
主持完成國家863、國家科技支撐計劃、國家自然科學(xué)基金等國家課題14項，突破了網(wǎng)絡(luò)資源管理與可信計算研究領(lǐng)域一系列核心技術(shù)問題�？蒲谐晒�30個國家政府機(jī)關(guān)或大型企業(yè)得到推廣應(yīng)用，獲省部級科技進(jìn)步獎一等獎3項、二等獎1項，授權(quán)與申請發(fā)明專利30余項，獲得計算機(jī)軟件著作權(quán)26項。
目錄
前言
第1章 緒論1
1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究背景及其意義1
1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)2
1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域3
1.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)訪問控制問題5
1.5本章小結(jié)10
第2章 無線傳感器介質(zhì)訪問控制研究11
2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述11
2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究挑戰(zhàn)12
2.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問研究現(xiàn)狀19
2.4本章小結(jié)23
第3章 基于Quorum的自適應(yīng)同步介質(zhì)訪問控制協(xié)議24
3.1概述24
3.2網(wǎng)絡(luò)模型與問題描述25
3.2.1網(wǎng)絡(luò)模型25
3.2.2問題描述26
3.3基于FGgrid的MAC協(xié)議設(shè)計27
3.3.1FGgrid Quorum系統(tǒng)27
3.3.2基于FGgrid的MAC協(xié)議29
3.4自適應(yīng)的基于Quorum MAC協(xié)議42
3.4.1自適應(yīng)Quorum設(shè)計44
3.4.2自適應(yīng)Quorum性能分析49
3.5實驗結(jié)果52
3.5.1FGgrid Quorum系統(tǒng)性能分析53
3.5.2可增加QTS數(shù)量的計算54
3.5.3 AQM的延遲對比55
3.5.4能量有效性對比57
3.6本章小結(jié)59
第4章 基于Quorurn元素偏移的同步介質(zhì)訪問控制協(xié)議60
4.1概述60
4.2網(wǎng)絡(luò)模型與問題描述61
4.3基于Quorum兀素偏移的MAC協(xié)議設(shè)計62
4.3.1研究動機(jī)62
4.3.2STgrid Quorum系統(tǒng)64
4.3.3ESQ基于MAC協(xié)議65
4.4性能分析68
4.4.1網(wǎng)絡(luò)延遲68
4.4.2網(wǎng)絡(luò)壽命68
4.5實驗與性能分析結(jié)果69
4.5.1QTS的選取與占空比69
4.5.2單跳延遲70
4.5.3端到端延遲72
4.5.4協(xié)議的使用范圍對比77
4.5.5能量與網(wǎng)絡(luò)壽命的實驗結(jié)果79
4.6本章小結(jié)83
第5章 自適應(yīng)調(diào)整工作時隙長度的異步介質(zhì)訪問控制協(xié)議84
5.1概述84
5.2系統(tǒng)模型與問題描述85
5.3基于MAC協(xié)議的ESQ 86
5.3.1研究動機(jī)86
5.3.2SOgrid Quorum系統(tǒng)t87
5.3.3QTS壓縮矩陣90
5.3.4基于MAC協(xié)議的QTSAC91
5.4性能分析92
5.4.1網(wǎng)絡(luò)延遲92
5.4.2網(wǎng)絡(luò)壽命93
5.5實驗與性能分析結(jié)果95
5.5.1實驗設(shè)計95
5.5.2 QTS數(shù)量95
5.5.3占空比的對比情況97
5.5.4單跳延遲99
5.5.5端到端延遲100
5.5.6能量與網(wǎng)絡(luò)壽命的實驗結(jié)果104
5.6本章小結(jié)106
第6章 網(wǎng)絡(luò)壽命、匯聚信息量和采樣周期折中的優(yōu)化調(diào)度算法107
6.1概述107
6.2系統(tǒng)模型和問題描述109
6.2.1無線傳感器模型109
6.2.2能量消耗模型109
6.2.3數(shù)據(jù)聚合模型110
6.2.4問題描述111
6.3折中優(yōu)化算法調(diào)度設(shè)計112
6.3.1研究動機(jī)112
6.3.2折中優(yōu)化調(diào)度算法的分析與設(shè)計114
6.4實驗仿真117
6.4.1實驗場景117
6.4.2調(diào)度時隙分配實驗結(jié)果118
6.4.3Sink匯集信息量120
6.4.4網(wǎng)絡(luò)壽命121
6.4.5采樣周期的優(yōu)化選擇122
6.4.6與其他算法的性能對比情況l23
6.5本章小結(jié)124
第7章 基于可變聚合率的數(shù)據(jù)聚合調(diào)度策略125
7.1概述l25
7.2系統(tǒng)模型和問題描述126
7.2.1系統(tǒng)模型126
7.2.2問題描述129
7.3基于可變聚合率的數(shù)據(jù)聚集調(diào)度策略130
7.3.1研究動機(jī)130
7.3.2聚合集合的構(gòu)建132
7.3.3聚合調(diào)度時隙分配算法設(shè)計l36
7.4性能評價142
7.4.1節(jié)點(diǎn)的調(diào)度時隙分配144
7.4.2能量有效利用率146
7.4.3網(wǎng)絡(luò)壽命148
7.5本章小結(jié)149
第8章 總結(jié)150
8.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的研究進(jìn)展150
8.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展展望151
8.3相關(guān)的研究成果與應(yīng)用成果152
8.3.1國家、省部級項目基金152
8.3.2應(yīng)用軟件平臺152
8.3.3硬件應(yīng)用產(chǎn)品152
參考文獻(xiàn)154
圖表索引164
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