Guide to Wireless Sensor Networks pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Misra, Sudip (EDT)/ Misra, Subhas Chandra (EDT)/ Woungang, Isaac (EDT)

出品人:

页数:721

译者:

出版时间:

价格:695.00 元

装帧:

isbn号码:9781848822177

丛书系列:

图书标签:

• 无线传感器网络
• 传感器网络
• 物联网
• 无线通信
• 嵌入式系统
• 网络协议
• 数据采集
• 低功耗设计
• 无线技术
• 网络安全

智能物联网的基石：从理论到实践的深度探索 书名： 智能物联网的基石：从理论到实践的深度探索 作者： [此处可填充作者信息] 出版社： [此处可填充出版社信息] ISBN： [此处可填充ISBN信息] --- 内容概要 本书旨在为读者提供一个全面、深入且高度实用的指南，专注于构成现代智能系统核心的低功耗、广覆盖、自组织通信网络技术。我们聚焦于那些驱动下一代工业自动化、智慧城市基础设施、环境监测以及可穿戴健康设备背后的关键技术范畴，即先进的低功耗广域网（LPWAN）技术、边缘智能计算的集成、以及面向数据安全与隐私的分布式共识机制。 本书摒弃了对基础无线电波传播理论的冗长阐述，转而将重点放在如何高效地利用现有频谱资源，构建出能够支持海量设备接入、保证数据实时性和可靠性的复杂网络架构。我们深入剖析了从物理层到应用层的技术栈，特别强调了在资源极其受限的节点上实现复杂功能的工程挑战与解决方案。 第一部分：下一代网络架构与资源优化 第一章：超越传统路由：面向海量节点的自适应拓扑管理 本章探讨了在节点数量急剧增加（百万级以上）的场景下，传统Ad-hoc网络路由协议所面临的瓶颈。我们详细分析了基于区块链技术的分散式身份验证与路由发现机制，以及基于强化学习（RL）的动态拓扑重构算法。重点在于如何通过预测网络拥塞点和关键节点故障，实现毫秒级的路径优化，从而有效延长网络整体寿命。内容包括： 去中心化信任模型在网络发现中的应用： 如何建立一个无需中央服务器即可验证节点身份和信誉的机制。 基于环境感知的能耗平衡路由： 区别于传统的最小跳数路由，本章提出了一种综合考虑节点剩余电量、数据优先级和信道质量的复合优化目标函数。 拓扑控制的物理层实现： 探讨如何通过调整发射功率和休眠周期，以更精细化的方式控制网络连接的范围和密度，避免不必要的干扰。 第二章：超低功耗广域网络（LPWAN）的深度剖析与性能边界 本章深入考察了当前主流的LPWAN技术（如NB-IoT, LoRaWAN, Sigfox的改进迭代版本），但侧重点在于非授权频谱下的新型调制解调技术和协议栈的优化。我们着重于如何突破现有LPWAN在数据速率和时延上的限制，以适应更高带宽需求的工业物联网场景（例如，远程高精度控制）。 脉冲间隔调制（PIM）与扩展频谱技术： 介绍如何利用时间-频率的联合编码，在保持极低功耗的同时，提高抵抗窄带干扰的能力。 MAC层协议的事件驱动重构： 分析如何从周期性监听模式转向完全的事件驱动模式，实现节点长达数年的休眠周期。 功耗建模与实际部署的偏差分析： 基于实际部署数据，建立更精确的能耗模型，并提供针对性地减少“虚功耗”（如传感器预热、软件启动开销）的工程方法。 第二部分：边缘智能与实时决策 第三章：面向资源受限节点的微型机器学习（TinyML）部署 本章关注如何在计算能力和存储空间极其有限的微控制器（MCU）上，高效运行复杂的决策模型。我们不探讨云端训练，而是聚焦于模型压缩、量化、剪枝和硬件加速的工程实现。 二值化神经网络（BNN）在传感器数据分类中的应用： 详细展示如何将32位浮点运算转化为高效的1位逻辑运算，并在低成本硬件上实现实时分类。 联邦学习的去中心化聚合机制： 探讨如何在不上传原始敏感数据的情况下，利用边缘节点间接参与模型训练，并解决异构数据分布（Non-IID）带来的收敛性问题。 硬件-软件协同设计： 分析特定加速器（如脉冲神经网络SNN专用芯片）如何与优化的算法框架无缝集成，实现能源效率的指数级提升。 第四章：时序数据处理与时间敏感网络（TSN）的融合 现代物联网系统需要对采集到的海量时序数据进行即时分析。本章探讨了如何保证数据采集、传输和处理的端到端时延可预测性。 时间同步的超高精度实现： 介绍基于光纤授时或改进的PTP（Precision Time Protocol）在无线多跳网络中的鲁棒性应用。 数据流的优先级调度与拥塞控制： 建立一个能区分关键控制流（如安全警报）与背景数据流的调度框架，确保高优先级数据流的“硬实时”要求。 异常检测的在线模型更新： 如何在数据流持续输入的情况下，实时检测数据的统计特性漂移，并自动触发模型的微调，避免系统在长期运行中失效。 第三部分：数据安全、隐私保护与系统韧性 第五章：基于轻量级密码学的设备身份与数据完整性保障 在数以万计的设备接入网络时，传统的公钥基础设施（PKI）管理成本过高且能耗巨大。本章提出并详细论证了适用于资源受限环境的后量子密码学（PQC）的轻量级替代方案。 基于格的密码学（Lattice-based Cryptography）的优化实现： 分析如何在MCU上高效执行Lattice算法的签名和密钥交换，同时将其密钥长度和计算复杂度控制在可接受范围内。 硬件信任根（RoT）与安全启动链： 探讨如何利用芯片级安全模块建立不可篡改的启动流程和设备身份证明，防止固件在传输过程中被恶意替换。 差分隐私在聚合数据发布中的应用： 确保在向云端报告系统状态或统计数据时，通过引入数学噪声来保护单个设备的原始观测数据不被反向推导。 第六章：网络韧性与故障自愈合机制 一个真正智能的网络必须具备抵抗物理和逻辑攻击的能力。本章侧重于构建具有高度冗余和自修复能力的网络系统。 去中心化故障诊断与隔离： 探讨如何利用边缘节点间的相互观测，快速识别并隔离被入侵或性能衰退的设备，而无需等待中央管理系统的响应。 多路径冗余与流量重路由的动态决策： 引入模糊逻辑（Fuzzy Logic）来评估多个备用通信路径的“质量”，并实现平滑的流量切换，最大限度减少服务中断时间。 电磁兼容性与抗干扰的物理层防御： 从材料科学和信号处理的角度，介绍如何设计更具抵抗力的射频前端，应对有意或无意的电磁干扰。 总结与展望 本书最后部分总结了当前物联网网络领域面临的工程前沿挑战，并对软件定义网络（SDN）在低功耗网络中的分布式控制平面的未来发展方向进行了展望。本书的读者将不仅获得理论知识，更重要的是掌握将这些前沿理论转化为稳定、高效、安全的实际部署方案所需的工程技能。本书是面向高级工程师、系统架构师和致力于下一代智能基础设施研究人员的必备参考。

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