认知视角下的无线传感器网络

译者序

原书前言

第1章无线传感器网络的认知研究导论1

1.1概述1

1.1.1应用层需求2

1.1.2物理层的约束和需求3

1.1.3网络状态传感器3

1.2相关工作4

1.2.1知识平面和认知网络4

1.2.2用于传感器网络的认知技术6

1.3认知无线传感器网络的通用架构9

1.3.1ZigBee协议栈11

1.3.2网络状态传感器11

1.3.3物理层的输入12

1.3.4变化监测引擎12

1.3.5知识库12

1.3.6认知决策引擎12

1.3.7优化引擎13

1.3.8认知要素之间的相互作用14

1.4结论15

参考文献16

第2章认知无线电网络和动态频谱接入18

2.1概述18

2.1.1认知无线电的历史18

2.1.2MIMO和协同分集技术19

2.2频谱感知20

2.2.1频谱感知的挑战22

2.2.2频谱感知方法23

2.3协同感知26

2.3.1窄带协同感知27

2.3.2宽带协同感知29

2.4动态频谱接入30

2.4.1频谱接入的MIMO系统31

2.4.2协同频谱接入33

2.5结论35

参考文献35

第3章自适应调制、自适应功率分配和自适应媒介访问39

3.1概述39

3.2系统模型40

3.2.1信源和信宿40

3.2.2发射机40

3.2.3接收机41

3.2.4无线信道41

3.2.5对数正态分布阴影信道模型41

3.2.6莱斯衰落信道模型41

3.3自适应传输和反馈通信系统42

3.3.1概述42

3.3.2自适应系统设计42

3.3.3链路自适应43

3.3.4能量受限网络的链路自适应43

3.3.5自适应技术44

3.4多跳中继网络和能量约束网络分析47

3.4.1采用自适应技术的能耗47

3.4.2单跳离散速率连续功率自适应48

3.4.3多跳中继网络49

3.4.4MAC层的自适应调制和自适应睡眠51

3.5仿真实例和图解55

3.5.1仿真目标55

3.5.2能量优化56

3.5.3功率控制自适应策略65

3.5.4双链路中继网络自适应67

3.5.5商用WSN节点的性能70

3.6结论73

参考文献74

第4章无线多跳网络QoS路由的跨层研究78

4.1概述78

4.2设计挑战与注意事项79

4.2.1QoS指标80

4.2.2设计挑战80

4.2.3网络资源和性能指标81

4.3多跳网络QoS路由协议的分类82

4.3.1MANET中的QoS路由82

4.3.2WMN中的QoS路由87

4.3.3VANET中的QoS路由89

4.3.4WSN中的QoS路由93

4.3.5不同网络路由设计的局限性96

4.4QoS路由协议比较97

4.5面临的挑战与未来的发展方向99

4.6结论101

参考文献101

第5章认知分集路由105

5.1无线传感器路由协议综述105

5.1.1无线传感器网络协议105

5.1.2能量感知协议108

5.1.3分集协议110

5.1.4认知协议111

5.2系统模型112

5.2.1传播模型112

5.2.2网络生命周期113

5.3认知分集路由协议114

5.3.1认知分集路由方法114

5.3.2基于 OPNET Modeler 15.0的实现117

5.3.3认知分集路由代码118

5.4优先节点选择122

5.5性能评估123

5.5.1网格部署124

5.5.2强制路径部署130

5.5.3随机部署132

5.5.4节点密度与伸缩性133

5.5.5优化138

5.5.6关注信道参数138

5.6结论144

参考文献145

第6章基于加权认知图的认知功能148

6.1概述148

6.2相关工作148

6.3加权认知图的基本原理149

6.4设计WCM完成无线传感器网络中的认知功能151

6.4.1设计针对发送功率、数据速率和占空比适应率的WCM153

6.4.2设计能保障连通性和覆盖率的WCM155

6.4.3设计具有拥塞控制功能的WCM157

6.4.4端到端的目标和整个WCM159

6.5仿真结果160

6.5.1基于随机均匀拓扑结构的评估161

6.5.2使用瓶颈路径进行评估164

6.5.3系统的复杂性166

6.6结论167

参考文献168

第7章基于GPS/INS无线传感器网络的硬件结构169

7.1概述169

7.2 硬件实现171

7.2.1GPS和惯性导航数据采集171

7.2.2导航数据处理172

7.2.3功率管理172

7.2.4无线电收发器173

7.2.5电源174

7.3系统软件设计174

7.3.1系统初始化174

7.3.2系统能量管理176

7.3.3DSP存储器分配177

7.3.4ZigBee节点软件设计177

7.4测试结果180

7.4.1设备安装180

7.4.2实时性能分析181

7.4.3随机错误模拟182

7.4.4开放现场测试184

7.5结论188

参考文献188

附录缩略语191

本书主要从认知角度对无线传感器进行分析，紧紧围绕无线传感器网络中认知功能实现中的问题，比较全面和系统地介绍了无线传感器网络的基础知识、各种协议的性能比较和无线传感器认知功能硬件实现的最新成果。全书共分为7章，涉及认知无线电网络和动态频谱接入、自适应调制、自适应功率分配、自适应媒介访问、无线多跳路由跨层设计、认知分集路由协议、基于加权认知图的认知功能，以及基于GPS/INS无线传感器网络的硬件结构等内容。本书材料权威丰富，体系结构完整，内容新颖翔实，知识系统全面，图表丰富，行文通俗易懂，兼备知识性、系统性、可读性、实用性和指导性。
本书可作为移动运营商、网络运营商、应用开发人员、技术经理和电信管理人员的技术参考书或培训教材，也可作为高等院校通信与信息系统专业的本科生、研究生教材。