Bezprzewodowe sieci czujników w internecie rzeczy

• Druk: Warszawa, 2023
• Autor: Andrzej Sikora, Ewa Niewiadomska-Szynkiewicz, Michał Marks, Piotr Arabas
• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

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.

• Kategorie:
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Ebooki »
  3. Ebooki popularnonaukowe i specjalistyczne »
  4. Technika
• Język wydania: polski
• ISBN: 978-83-01-22831-6
• ISBN druku: 978-83-01-22623-7
• Liczba stron: 300

Wykaz oznaczeń     11
1. Wstęp     15
2. Bezprzewodowe sieci ad hoc     21
	2.1. Charakterystyka sieci ad hoc     21
	2.2. Klasyfikacja sieci ad hoc     25
		2.2.1. Bezprzewodowa sieć prywatna (WPAN)     26
		2.2.2. Bezprzewodowa sieć sensorowa (WSN)     26
		2.2.3. Bezprzewodowa sieć sensorów i elementów wykonawczych (WSAN) 27
		2.2.4. Mobilna sieć ad hoc (MANET)     28
	2.3. Projektowanie sieci ad hoc – problemy i ograniczenia     29
3. Bezprzewodowe sieci sensorowe 31
	3.1. Charakterystyka i budowa sieci sensorowej     31
	3.2. Architektura węzła sieci     33
		3.2.1. Elementy sprzętowe węzła sieci     34
		3.2.2. Oprogramowanie węzła sieci     36
	3.3. Architektura sieci     38
	3.4. Komunikacja w bezprzewodowych sieciach sensorowych     39
		3.4.1. Bluetooth Low Energy     39
		3.4.2. Bluetooth Mesh     41
		3.4.3. LoRaWAN     42
		3.4.4. LTE-M oraz NB-IoT     43
		3.4.5. IEEE 802.15.4     44
		3.4.6. ZigBee     46
		3.4.7. WirelessHART     46
		3.4.8. 6LoWPAN – IP w sieciach WSN     47
		3.4.9. Komunikacja wieloskokowa     50
		3.4.10. Techniki oszczędzania energii     51
	3.5. Klasyfikacja sieci sensorowych     54
	3.6. Sieci sensorowe w systemach Internetu rzeczy     58
	3.7. Zastosowania bezprzewodowych sieci sensorów     59
		3.7.1. Monitorowanie stanu konstrukcji     60
		3.7.2. Obserwacja zwierząt     60
		3.7.3. Sterowanie oświetleniem w tunelach     61
		3.7.4. Monitorowanie skażenia terenu     61
4. Model sieci sensorowej 63
	4.1. Wprowadzenie     63
	4.2. Sieć sensorowa – system złożony     65
	4.3. Przestrzeń robocza sieci     69
	4.4. Model węzła sieci     70
5. Modelowanie propagacji radiowej 77
	5.1. Podstawowe pojęcia i modele     77
		5.1.1. Modele fizyczne propagacji radiowej     79
		5.1.2. Modele probabilistyczne i statystyczne propagacji radiowej     80
		5.1.3. Modelowanie błędów     84
	5.2. Struktura połączeń i zasięg transmisji     87
		5.2.1. Struktura połączeń     87
		5.2.2. Wyznaczanie zasięgu transmisji radiowej     88
6. Modelowanie ruchu węzłów sieci 91
	6.1. Klasyfikacja modeli ruchu     92
	6.2. Przegląd i przykłady modeli ruchu     93
		6.2.1. Indywidualne i grupowe modele ruchu     93
		6.2.2. Modelowanie ruchu sieci spójnej     97
7. Modele symulacyjne i środowiska do symulacji sieci sensorowych103
	7.1. Modele symulacyjne     103
		7.1.1. Budowa modeli symulacyjnych     103
	7.2. Techniki symulacyjne     105
	7.3. Symulatory sieci WSN i MANET     107
		7.3.1. ns-3     108
		7.3.2. NetSim     109
		7.3.3. Riverbed Modeler     109
		7.3.4. OMNeT++     109
		7.3.5. TOSSIM     110
		7.3.6. Cooja     111
		7.3.7. QualNet     111
		7.3.8. Symulacja sieci mobilnej     112
8. Platformy sprzętowe 115
	8.1. TelosB     116
	8.2. Libelium Waspmote     119
	8.3. Zolertia Z1     123
	8.4. Zolertia RE-Mote     125
	8.5. Open Mote B     127
	8.6. Texas Instruments SensorTag CC2650     129
	8.7. IoT-LAB M3     131
9. Oprogramowanie 135
	9.1. Sieć sensorowa – system rozproszony     135
	9.2. Oprogramowanie węzła sieci     135
	9.3. Systemy operacyjne     136
		9.3.1. TinyOS     137
		9.3.2. Contiki-ng     138
		9.3.3. LiteOS     139
		9.3.4. Waspmote IDE     139
		9.3.5. RIOT     140
	9.4. Zdalne programowanie węzłów     141
10. Techniki grupowania węzłów 143
	10.1. Klasyfikacja algorytmów grupowania     144
	10.2. Przegląd algorytmów grupowania     149
		10.2.1. LCA     149
		10.2.2. RCC     150
		10.2.3. CLUBS     151
		10.2.4. ACE     151
		10.2.5. MOCA     152
		10.2.6. M-MD-C     153
		10.2.7. FLOC     153
		10.2.8. WCA     154
		10.2.9. GS3     155
		10.2.10.GROUP     156
		10.2.11.HCC     158
		10.2.12.LEACH     159
		10.2.13.EEHC     160
		10.2.14.HEED     161
		10.2.15.DWEHC     161
		10.2.16.EECS     163
		10.2.17.AbC     163
	10.3. Porównanie algorytmów grupowania     164
11. Sterowanie aktywnością węzłów 167
	11.1. ASCENT     172
	11.2. GAF     174
	11.3. Span     177
	11.4. SPIN     179
12. Sterowanie poziomem mocy nadawanego sygnału 181
	12.1. Konstruowanie algorytmów sterowania poziomem mocy sygnału     184
	12.2. R&M     187
	12.3. LMST     189
	12.4. KNeigh     192
	12.5. XTC     194
13. Trasowanie komunikacji 197
	13.1. Klasyfikacja protokołów trasowania     197
	13.2. Energooszczędne protokoły trasowania     200
		13.2.1. DYMO     200
		13.2.2. DSR     200
		13.2.3. DSDV     201
		13.2.4. RPL     202
14. Sterowanie dostępem do medium transmisyjnego 205
	14.1. Protokoły MAC     207
		14.1.1. ALOHA     207
		14.1.2. CSMA     208
		14.1.3. CSMA/CD     208
		14.1.4. CSMA/CA     209
	14.2. Energooszczędne protokoły MAC     210
		14.2.1. Algorytmy usypiania modułów radiowych     210
		14.2.2. LMAC     212
		14.2.3. TRAMA     212
		14.2.4. FLAMA     214
		14.2.5. S-MAC     215
		14.2.6. B-MAC     216
		14.2.7. DMAC     217
		14.2.8. Z-MAC     218
		14.2.9. Protokół IEEE 802.15.4     219
	14.3. Podsumowanie     222
15. Lokalizacja węzłów sieci sensorowej 225
	15.1. Wprowadzenie     225
	15.2. Rozkładanie czujników     226
		15.2.1. Wymagania na sieci pomiarowe     227
		15.2.2. Metody rozkładania czujników     229
		15.2.3. Projektowanie mobilnej sieci monitorującej     233
	15.3. Wyznaczanie pozycji czujników     237
		15.3.1. Kryteria oceny algorytmów lokalizacji     239
		15.3.2. Klasyfikacja metod i systemów lokalizacji     242
	15.4. Metody lokalizacji węzłów w zasięgu radiowym     247
		15.4.1. Triangulacja i metoda AoA     249
		15.4.2. Trilateracja i metody ToA, TDoA i RSSI     251
		15.4.3. Metody wykorzystujące tłumienie propagacyjne     255
	15.5. Lokalizacja w sieciach rozległych     257
		15.5.1. System APS     259
		15.5.2. Techniki wykorzystujące środek ciężkości figur     261
		15.5.3. Skalowanie wielowymiarowe     262
		15.5.4. Optymalizacja liniowa i nieliniowa     267
		15.5.5. Sprzętowe układy lokalizacji węzłów     275
Bibliografia     277
Skorowidz     289