無線感測器網路協議棧管理平面

A. 無線感測器網路通信協議的目錄

第1章 無線感測器網路概述
1.1 引言
1.2 無線感測器網路介紹
1.2.1 無線感測器網路體系結構
1.2.2 無線感測器網路的特點和關鍵技術
1.2.3 無線感測器網路的應用
1.3 無線感測器網路路由演算法
1.3.1 無線感測器網路路由演算法研究的主要思路
1.3.2 無線感測器網路路由演算法的分類
1.3.3 無線感測器網路QoS路由演算法研究的基本思想
1.3.4 無線感測器網路QoS路由演算法研究的分類
1.3.5 平面路由的主流演算法
1.3.6 分簇路由的主流演算法
1.4 ZigBee技術
1.4.1 ZigBee技術的特點
1.4.2 ZigBee協議框架
1.4.3 ZigBee的網路拓撲結構
1.5 無線感測器安全研究
1.5.1 無線感測器網路的安全需求
1.5.2 無線感測器網路安全的研究進展
1.5.3 無線感測器網路安全的研究方向
1.6 水下感測器網路
1.7 無線感測器網路定位
1.7.1 存在的問題
1.7.2 性能評價
1.7.3 基於測距的定位方法
1.7.4 非測距定位演算法
1.7.5 移動節點定位
第2章 無線感測器網路的分布式能量有效非均勻成簇演算法
2.1 引言
2.2 相關研究工作
2.2.1 單跳成簇演算法
2.2.2 多跳成簇演算法
2.3 DEEUC成簇路由演算法
2.3.1 網路模型
2.3.2 DEEUC成簇演算法
2.3.3 候選簇頭的產生
2.3.4 估計平均能量
2.3.5 最終簇頭的產生
2.3.6 平衡簇頭區節點能量
2.3.7 演算法分析
2.4 模擬和分析
2.5 結論及下一步工作
參考文獻
第3章 無線感測器網路分簇多跳能量均衡路由演算法
3.1 無線傳輸能量模型
3.2 無線感測器網路路由策略研究
3.2.1 平面路由
3.2.2 單跳分簇路由演算法研究
3.2.3 多跳層次路由演算法研究
3.3 LEACH-L演算法
3.3.1 LEACH-L的改進思路
3.3.2 LEACH-L演算法模型
3.3.3 LEACH-L描述
3.4 LEACH-L的分析
3.5 實驗模擬
3.5.1 評價參數
3.5.2 模擬環境
3.5.3 模擬結果
3.6 總結及未來的工作
3.6.1 總結
3.6.2 未來的工作
參考文獻
第4章 基於生成樹的無線感測器網路分簇通信協議
4.1 引言
4.2 無線傳輸能量模型
4.3 基於時間延遲機制的分簇演算法（CHTD）
4.3.1 CHTD的改進思路
4.3.2 CHTD簇頭的產生
4.3.3 CHTD簇頭數目的確定
4.3.4 CHTD最優簇半徑
4.3.5 CHTD描述
4.3.6 CHTD的特性
4.4 CHTD簇數據傳輸研究
4.4.1 引言
4.4.2 改進的CHTD演算法（CHTD-M）
4.4.3 CHTD-M的分析
4.5 模擬分析
4.5.1 生命周期
4.5.2 接收數據包量
4.5.3 能量消耗
4.5.4 負載均衡
4.6 總結及未來的工作
4.6.1 總結
4.6.2 未來的工作
參考文獻
第5章 基於自適應蟻群系統的感測器網路QoS路由演算法
5.1 引言
5.2 蟻群演算法
5.3 APAS演算法的信息素自適應機制
5.4 APAS演算法的揮發系數自適應機制
5.5 APAS演算法的QoS改進參數
5.6 APAS演算法的信息素分發機制
5.7 APAS演算法的定向廣播機制
5.8 模擬實驗及結果分析
5.8.1 模擬環境
5.8.2 模擬結果及分析
5.9 總結及未來的工作
5.9.1 總結
5.9.2 未來的工作
參考文獻
第6章 無線感測器網路簇頭選擇演算法
6.1 引言
6.2 LEACH NEW演算法
6.2.1 網路模型
6.2.2 LEACH NEW簇頭選擇機制
6.2.3 簇的生成
6.2.4 簇頭間多跳路徑的建立
6.3 模擬實現
6.4 結論及未來的工作
參考文獻
第7章 水下無線感測網路中基於向量的低延遲轉發協議
7.1 引言
7.2 相關工作
7.3 網路模型
7.3.1 問題的數學描述
7.3.2 網路模型
7.4 基於向量的低延遲轉發協議
7.4.1 基於向量轉發協議的分析
7.4.2 基於向量的低延遲轉發演算法
7.5 模擬實驗
7.5.1 模擬環境
7.5.2 模擬分析
7.6 總結
參考文獻
第8章 無線感測器網路數據融合演算法研究
8.1 引言
8.2 節能路由演算法
8.2.1 平面式路由演算法
8.2.2 層狀式路由演算法
8.3 數據融合模型
8.3.1 數據融合系統
8.3.2 LEACH簇頭選擇演算法
8.3.3 簇內融合路徑
8.3.4 環境設定和能耗公式
8.4 數據融合模擬
8.4.1 模擬分析
8.4.2 模擬結果分析
8.5 結論
參考文獻
第9章 無線感測器網路相關技術
9.1 超寬頻技術
9.1.1 系統結構的實現比較簡單
9.1.2 空間傳輸容量大
9.1.3 多徑分辨能力強
9.1.4 安全性高
9.1.5 定位精確
9.2 物聯網技術
9.2.1 物聯網原理
9.2.2 物聯網的背景與前景
9.3 雲計算技術
9.3.1 SaaS軟體即服務
9.3.2 公用/效用計算
9.3.3 雲計算領域的Web服務
9.4 認知無線電技術
9.4.1 傳統的Ad-hoc方式中無線感測器網路的不足
9.4.2 在ZigBee無線感測器網路中的應用
參考文獻
第10章 無線感測器網路應用
10.1 軍事應用
10.2 農業應用
10.3 環保監測
10.4 建築應用
10.5 醫療監護
10.6 工業應用
10.6.1 工業安全
10.6.2 先進製造
10.6.3 交通控制管理
10.6.4 倉儲物流管理
10.7 空間、海洋探索
10.8 智能家居應用

B. WIA工業無線網路WIA

工業無線網路WIA（Wireless Networks for Instrial Automation），由中國科學院沈陽自動化研究所自主研發，是一種高可靠、低功耗的智能多跳無線感測器網路技術。它採用自組織和自治癒的智能Mesh網路路由機制，能根據環境動態調整，確保網路性能的穩定性和可靠性。WIA技術基於IEEE 802.15.4短程無線通信標准，利用中國無線委員會規定的自由頻帶，解決了工廠環境中大型器械、金屬管道等對無線信號的干擾問題，以及電磁雜訊對無線通信的影響，為工業應用提供了高效實時的通信服務。

通過WIA技術，用戶可以低成本實現對工業流程的全面感知，實時監測關鍵過程參數，進而進行優化控制，提升產品質量和節能效果。該技術廣泛應用於石油、石化、冶金、環保和污水處理等行業。

WIA技術體系由中國工業無線聯盟主導，形成國家標准草案，與Wireless HART和ISA100並列為工業無線技術的主流。網路結構由網關、冗餘網關、網路管理者和安全管理者等構成，採用星型和Mesh結合的層次結構。WIA協議棧基於ISO/OSI模型，確保通信的高可靠性，包括TDMA避免沖突、跳頻增強抗干擾、自動重傳確保成功率、Mesh路由提高端到端可靠性等特性。

相較於國外同類技術，WIA技術具備明顯優勢：如分層網路管理靈活性高、自適應通信方式更可靠、報文聚合減少網路負載、兼容性強便於設備升級和用戶操作等。這些特性使其在工業環境中的應用更為廣泛和便捷。

C. 無線感測器網路通信協議的分類與應用研究

無線感測器網路通信協議的分類主要包括平面路由協議、分簇路由協議以及基於特定技術的路由協議等，其應用研究廣泛涉及多個領域。

1. 平面路由協議 平面路由協議是無線感測器網路中最基本的路由協議之一。這類協議中，所有節點地位平等，沒有層次結構。平面路由協議實現簡單，但可能面臨網路擴展性差、能量消耗不均等問題。

2. 分簇路由協議 分簇路由協議通過選舉一部分節點作為簇頭，負責簇內數據的收集和轉發，從而有效降低了網路能耗，提高了網路的可擴展性。這類協議包括經典的LEACH演算法及其變種、基於生成樹的分簇通信協議等。分簇路由協議在能量管理、負載均衡等方面具有顯著優勢。

3. 基於特定技術的路由協議 基於特定技術的路由協議如ZigBee技術、自適應蟻群系統的QoS路由演算法等。ZigBee技術以其低功耗、低成本、自組織等特點，在無線感測器網路中得到了廣泛應用。APAS演算法則通過引入信息素和QoS改進策略，實現了對服務質量的有效保障。

應用研究 軍事領域：無線感測器網路在軍事領域的應用主要體現在戰場監測、目標跟蹤、情報收集等方面。通過部署大量感測器節點，可以實時監測戰場態勢，為指揮決策提供有力支持。 農業領域：在農業領域，無線感測器網路可用於精準農業、環境監測等方面。通過監測土壤濕度、溫度、光照等參數，可以實現對農作物生長環境的精確控制，提高農業生產效率和品質。 環保領域：無線感測器網路在環保領域的應用主要體現在空氣質量監測、水質監測、森林火災預警等方面。通過實時監測環境參數，可以及時發現環境問題並採取相應的治理措施。 工業領域：在工業領域，無線感測器網路可用於生產線監測、設備故障診斷等方面。通過實時監測生產設備的運行狀態，可以及時發現故障並進行維修，保障生產線的正常運行。

綜上所述，無線感測器網路通信協議的分類多樣，應用領域廣泛，對於推動無線感測器網路技術的發展和應用具有重要意義。

D. 無線感測器網路路由協議有哪些基本分類簡述spin路由演算法特點

（1）能量優先
傳統路由協議在選擇最優路徑時，很少考慮節點的能量消耗問題。而無線感測器網路中節點的能量有限，延長整個網路的生存期成為感測器網路路由協議設計的重要目標，因此需要考慮節點的能量消耗以及網路能量均衡使用的問題。
（2）基於局部拓撲信息
無線感測器網路為了節省通信能量，通常採用多跳的通信模式，而節點有限的存儲資源和計算資源，使得節點不能存儲大量的路由信息，不能進行太復雜的路由計算。在節點只能獲取局部拓撲信息和資源有限的情況下，如何實現簡單高效的路由機制是無線感測器網路的一個基本問題。
（3）以數據為中心
塵租傳統的路由協議通常以地址作為節點的標識和路由的依據，而無線感測器網晌渣絡中大量節點隨機部署，所關注的是監測區域的感知數據，而不是具體哪個節點獲取的信息，不依賴於全網唯一的標識。感測器網路通常包含多個感測器節點到少數匯聚節點的數據流，按照對感知數據的需求、數據通信模式和流向等，以數據為中心形成消息的轉發路徑。
（4）應用相關
感測器網路的應用環境千差萬別，數據通信模式不同，沒有一個路由機制適合所有的派謹兆應用，這是感測器網路應用相關性的一個體現。設計者需要針對每一個具體應用的需求，設計與之適應的特定路由機制。
針對感測器網路路由機制的上述特點，在根據具體應用設計路由機制時，感測器網路需滿足一定的路由機制。