BEZPRZEWODOWE SIECI CZUJNIKÓW W INTERNECIE RZECZY. MODELE ALGORYTMY PROTOKOŁY

ISBN: 978-83-01-22623-7

291 stron
format: B5
oprawa: miękka
Rok wydania: 2023

Od pewnego czasu żyjemy w świecie, w którym coraz więcej urządzeń powszechnego użytku łączy się z Internetem. Weszliśmy w nową fazę rozwoju globalnej sieci. Systemy zbudowane z połączonych wzajemnie urządzeń, wyposażonych w niewielkich rozmiarów procesory i czujniki, znajdują coraz więcej zastosowań, wpływają na nasze funkcjonowanie w współczesnym świecie. Dzięki bezprzewodowym sieciom sensorowym możemy m.in. mówić o inteligentnych domach, inteligentnych miastach czy inteligentnych sieciach przesyłowych.

Książka Bezprzewodowe sieci czujników w Internecie rzeczy wprowadza czytelnika w świat sieci sensorowych tworzonych przez niewielkich rozmiarów stacjonarne i mobilne "inteligentne" urządzenia pomiarowe, komunikujące się drogą radiową. Przedstawiane są typowe własności tego typu systemów oraz przykłady ich różnych realizacji.
Prezentowane są modele matematyczne sieci czujników i środowiska oprogramowania do symulacji komputerowej. Szczegółowo omówione są popularne modele propagacji radiowej. Większość rozdziałów książki dotyczy wybranych zagadnień z zakresu teleinformatyki. Są to protokoły komunikacyjne, w tym algorytmy trasowania, techniki oszczędnego zarządzania zasobami energetycznymi sieci oraz metody lokalizacji i grupowania węzłów. Poruszany jest również wątek sprzętu i oprogramowania. Przedstawione przykłady uławiają zrozumienie materiału oraz zastosowanie prezentowanych rozwiązań w praktyce.

Książka jest adresowana głównie do osób z wykształceniem technicznym, oraz studentów i doktorantów uczelni na kierunkach: informatyka, telekomunikacja, automatyka i robotyka, elektronika oraz mechatronika. W zamyśle autorów ma być ona przewodnikiem po podstawowych mechanizmach i metodach stosowanych przy projektowaniu bezprzewodowych sieci czujników oraz umożliwić czytelnikowi samodzielne zastosowanie tych technik.

SPIS TREŚCI

Wykaz oznaczeń

1. Wstęp

2. Bezprzewodowe sieci ad hoc
2.1. Charakterystyka sieci ad hoc
2.2. Klasyfikacja sieci ad hoc
2.2.1. Bezprzewodowa sieć prywatna (WPAN)
2.2.2. Bezprzewodowa sieć sensorowa (WSN)
2.2.3. Bezprzewodowa sieć sensorów i elementów wykonawczych (WSAN)
2.2.4. Mobilna sieć ad hoc (MANET)
2.3. Projektowanie sieci ad hoc -problemy i ograniczenia

3. Bezprzewodowe sieci sensorowe
3.1. Charakterystyka i budowa sieci sensorowej
3.2. Architektura węzła sieci
3.2.1. Elementy sprzętowe węzła sieci
3.2.2. Oprogramowanie węzła sieci
3.3. Architektura sieci
3.4. Komunikacja w bezprzewodowych sieciach sensorowych
3.4.1. Bluetooth Low Energy
3.4.2. Bluetooth Mesh
3.4.3. LoRaWAN
3.4.4. LTE-M oraz NB-IoT
3.4.5. IEEE 802.15.4
3.4.6. ZigBee
3.4.7. WirelessHART
3.4.8. 6L0WPAN -IP w sieciach WSN
3.4.9. Komunikacja wieloskokowa
3.4.10. Techniki oszczędzania energii
3.5. Klasyfikacja sieci sensorowych
3.6. Sieci sensorowe w systemach Internetu rzeczy
3.7. Zastosowania bezprzewodowych sieci sensorów
3.7.1. Monitorowanie stanu konstrukcji
3.7.2. Obserwacja zwierząt
3.7.3. Sterowanie oświetleniem w tunelach
3.7.4. Monitorowanie skażenia terenu

4. Model sieci sensorowej
4.1. Wprowadzenie
4.2. Sieć sensorowa -system złożony
4.3. Przestrzeń robocza sieci
4.4. Model węzła sieci

5. Modelowanie propagacji radiowej
5.1. Podstawowe pojęcia i modele
5.1.1. Modele fizyczne propagacji radiowej
5.1.2. Modele probabilistyczne i statystyczne propagacji radiowej
5.1.3. Modelowanie błędów
5.2. Struktura połączeń i zasięg transmisji
5.2.1. Struktura połączeń
5.2.2. Wyznaczanie zasięgu transmisji radiowej

6. Modelowanie ruchu węzłów sieci
6.1. Klasyfikacja modeli ruchu
6.2. Przegląd i przykłady modeli ruchu
6.2.1. Indywidualne i grupowe modele ruchu
6.2.2. Modelowanie ruchu sieci spójnej

7. Modele symulacyjne i środowiska do symulacji sieci sensorowych
7.1. Modele symulacyjne
7.1.1. Budowa modeli symulacyjnych
7.2. Techniki symulacyjne
7.3. Symulatory sieci WSN i MANET
7.3.1. ns-3
7.3.2. NetSim
7.3.3. Riverbed Modeler
7.3.4. OMNeT++
7.3.5. TOSSIM
7.3.6. Cooja
7.3.7. QualNet
7.3.8. Symulacja sieci mobilnej

8. Platformy sprzętowe
8.1. TelosB
8.2. Libelium Waspmote
8.3. Zolertia Zl
8.4. Zolertia RE-Mote
8.5. Open Mote B
8.6. Texas Instruments SensorTag CC2650
8.7. IoT-LAB M3

9. Oprogramowanie
9.1. Sieć sensorowa -system rozproszony
9.2. Oprogramowanie węzła sieci
9.3. Systemy operacyjne
9.3.1. TinyOS
9.3.2. Contiki-ng
9.3.3. LiteOS
9.3.4. Waspmote IDE
9.3.5. RIOT
9.4. Zdalne programowanie węzłów

10. Techniki grupowania węzłów
10.1. Klasyfikacja algorytmów grupowania
10.2. Przegląd algorytmów grupowania
10.2.1. LCA
10.2.2. RCC
10.2.3. CLUBS
10.2.4. ACE
10.2.5. MOCĄ
10.2.6. M-MD-C
10.2.7. FLOC
10.2.8. WCA
10.2.9. GS3
10.2.10. GROUP
10.2.11. HCC
10.2.12. LEACH
10.2.13. EEHC
10.2.14. HEED
10.2.15. DWEHC
10.2.16. EECS
10.2.17. AbC
10.3. Porównanie algorytmów grupowania

11. Sterowanie aktywnością węzłów
ll.1. ASCENT
11.2. GAF
11.3. Span
11.4. SPIN

12. Sterowanie poziomem mocy nadawanego sygnału
12.1. Konstruowanie algorytmów sterowania poziomem mocy sygnału
12.2. R&M
12.3. LMST
12.4. KNeigh
12.5. XTC

13. Trasowanie komunikacji
13.1. Klasyfikacja protokołów trasowania
13.2. Energooszczędne protokoły trasowania
13.2.1. DYMO
13.2.2. DSR
13.2.3. DSDV
13.2.4. RPL

14. Sterowanie dostępem do medium transmisyjnego
14.1. Protokoły MAC
14.1.1. ALOHA
14.1.2. CSMA
14.1.3. CSMA/CD
14.1.4. CSMA/CA
14.2. Energooszczędne protokoły MAC
14.2.1. Algorytmy usypiania modułów radiowych
14.2.2. LMAC
14.2.3. TRAMA
14.2.4. FLAMA
14.2.5. S-MAC
14.2.6. B-MAC
14.2.7. DMĄC
14.2.8. Z-MAC
14.2.9. Protokół IEEE 802.15.4
14.3. Podsumowanie

15. Lokalizacja węzłów sieci sensorowej
15.1. Wprowadzenie
15.2. Rozkładanie czujników
15.2.1. Wymagania na sieci pomiarowe
15.2.2. Metody rozkładania czujników
15.2.3. Projektowanie mobilnej sieci monitorującej
15.3. Wyznaczanie pozycji czujników
15.3.1. Kryteria oceny algorytmów lokalizacji
15.3.2. Klasyfikacja metod i systemów lokalizacji
15.4. Metody lokalizacji węzłów w zasięgu radiowym
15.4.1. Triangulacja i metoda AoA
15.4.2. Trilateracja i metody ToA, TDoA i RSSI
15.4.3. Metody wykorzystujące tłumienie propagacyjne
15.5. Lokalizacja w sieciach rozległych
15.5.1. System APS
15.5.2. Techniki wykorzystujące środek ciężkości figur
15.5.3. Skalowanie wielowymiarowe
15.5.4. Optymalizacja liniowa i nieliniowa
15.5.5. Sprzętowe układy lokalizacji węzłów

Bibliografia

Skorowidz