无线传感器网络路由协议及应用

在无线传感器网络中，路由协议负责将传感器节点采集的数据逐跳转发至汇聚节点，其性能至关重要。传感器节点依靠电池供电，计算、存储和通信能力十分有限，资源的局限性给路由协议的设计带来了巨大挑战，需要研究与之相适应的路由协议。本书分为10章。章介绍无线传感器网络的基本知识；第2章介绍当前典型的无线传感器网络路由协议；第3章介绍非均匀密度的节点部署方案与分簇路由协议；第4章介绍基于蚁群算法的无线传感器网络QoS路由协议；第5章介绍基于地理位置的无线传感器网络多播路由协议；第6章介绍基于小世界特性的异构传感器网络优化路由算法；第7章介绍传感器网络中自适应汇聚路由算法；第8章介绍基于动态规划的传感器网络路径选择算法；第9章介绍无线传感器网络在现代农业中的应用；0章介绍无线传感器网络在智能电网中的应用。

前言
第1章无线传感器网络简介1
1.1无线传感器网络的基本概念1
1.2无线传感器网络的结构2
1.3传感器节点的结构3
1.4无线传感器网络的特点4
1.5无线传感器网络的应用6
1.6无线传感器网络的性能指标8
1.7无线传感器网络的协议栈8
1.8无线传感器网络的关键技术10
1.9本章小结13
第2章无线传感器网络路由协议综述14
2.1无线传感器网络路由协议的特点14
2.2无线传感器网络路由协议的性能指标15
2.3无线传感器网络路由协议的分类16
2.4无线传感器网络平面路由协议17
2.5无线传感器网络分簇路由协议21
2.6无线传感器网络QoS路由协议28
2.7本章小结34
第3章非均匀密度的节点部署方案与分簇路由协议35
3.1分簇路由协议概述35
3.1.1无线传感器网络拓扑结构35
3.1.2分簇算法的评价标准36
3.1.3分簇算法的分类37
3.2节点均匀分布情况下的热区问题38
3.3非均匀密度的节点部署方案39
3.3.1网络模型39
3.3.2相关定义40
3.3.3节点部署方案的理论分析40
3.4UDNDC路由协议描述46
3.4.1簇生成算法47
3.4.2簇间转发树的形成50
3.4.3数据采集51
3.4.4协议分析51
3.5仿真实验52
3.6本章小结59
第4章基于蚁群算法的无线传感器网络QoS路由协议60
4.1无线传感器网络QoS路由问题60
4.2蚁群算法及其在网络路由中的应用61
4.2.1蚁群算法的原理及特点61
4.2.2基本蚁群算法的实现过程63
4.2.3基本蚁群算法的改进65
4.2.4蚁群算法在网络路由中的应用68
4.3基于蚁群算法的无线传感器网络QoS路由协议69
4.3.1QoS路由网络模型69
4.3.2相关术语和定义70
4.3.3蚁群算法规则73
4.3.4ACQR路由协议描述76
4.4协议分析与评价79
4.4.1协议分析79
4.4.2协议评价79
4.5仿真实验80
4.6本章小结82
第5章基于地理位置的无线传感器网络多播路由协议83
5.1多播路由协议概述83
5.1.1Internet多播路由协议83
5.1.2AdHoc多播路由协议84
5.1.3无线传感器网络多播路由协议85
5.2GMRP设计89
5.2.1网络模型89
5.2.2协议的核心思想89
5.2.3相关定义91
5.2.4多播路由选择算法93
5.2.5多播路由的维护95
5.3正确性证明和复杂性分析95
5.4仿真实验96
5.5本章小结98
第6章基于小世界特性的异构传感器网络优化路由算法99
6.1问题的提出99
6.2异构传感器网络的小世界特征分析100
6.2.1复杂网络的基本概念100
6.2.2复杂网络的基本拓扑模型及性质101
6.2.3传感器网络的复杂网络特征分析106
6.2.4异构传感器网络的小世界特性分析107
6.3小世界特性的异构网络路由算法构建111
6.3.1小世界特性异构网络的传输方式和能耗模型111
6.3.2基于混合整数规划的异构节点优化部署115
6.4小世界特性的分簇异构网络路由算法124
6.4.1小世界特性分簇异构网络的提出124
6.4.2簇头数目的优化计算125
6.4.3分簇异构网络路由算法的构建127
6.4.4分簇异构网络路由算法的性能分析128
6.5仿真实验与分析131
6.6本章小结136
第7章传感器网络中自适应汇聚路由算法137
7.1问题的提出137
7.2传感器网络数据汇聚的研究和发展138
7.2.1数据汇聚基础知识138
7.2.2数据汇聚路由算法和能耗的相关研究142
7.3最小能耗自适应汇聚路由MEAAT的构造算法146
7.3.1汇聚网络模型146
7.3.2自适应汇聚判断148
7.3.3MEAAT汇聚路由算法及性能分析154
7.4基于压缩的最小能耗自适应汇聚路由算法163
7.4.1第二代小波分解零树编码算法能耗分析163
7.4.2MEAAT汇聚路由中压缩性能分析165
7.4.3CMEAAT路由算法结构169
7.5仿真实验与分析172
7.6本章小结177
第8章基于动态规划的传感器网络路径选择算法179
8.1问题的提出179
8.2动态规划模型180
8.2.1动态规划的基本原理180
8.2.2实际网络的标准化转换183
8.3基于动态规划的路由算法184
8.3.1最小能耗路由算法184
8.3.2基于能量均衡的低能耗路由算法187
8.3.3基于最小时延的低能耗路由算法189
8.4仿真实验与分析193
8.5本章小结197
第9章无线传感器网络在现代农业中的应用198
9.1智能温室环境监控系统架构198
9.2智能温室环境监控系统硬件199
9.3智能温室环境监控系统软件201
9.3.1智能温室监控系统的Web架构201
9.3.2监测数据读取模块205
9.3.3传感器管理模块206
9.4传感器数据服务210
9.4.1传感数据XML文件的定义210
9.4.2传感数据JSON支件的定义211
9.5智能温室环境监控系统应用实例212
9.5.1系统架构212
9.5.2系统的功能特点214
9.5.3软件平台的二次开发214
9.6本章小结218
第10章无线传感器网络在智能电网中的应用219
10.1智能电网概述219
10.1.1智能电网的概念219
10.1.2智能电网的特点220
10.1.3智能电网中的传感技术221
10.2光纤传感技术221
10.2.1光纤传感技术的原理221
10.2.2全光纤电流传感器223
10.2.3光纤电压传感器225
10.2.4光纤光栅传感器229
10.2.5分布式光纤传感器231
10.3无线传感器网络在智能电网中的应用233
10.3.1光纤传感在智能电网中的应用领域233
10.3.2基于Zigbee技术的传感网236
10.4本章小结237
参考文献238