ebook Bezprzewodowe sieci czujników w internecie rzeczy Ewa Niewiadomska-Szynkiewicz, Michał Marks, Piotr Arabas, Andrzej Sikora

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

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 ebooka Bezprzewodowe sieci czujników w internecie rzeczy

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

Szczegóły ebooka Bezprzewodowe sieci czujników w internecie rzeczy

Wydawca:: Wydawnictwo Naukowe PWN
Rok wydania:: 2023
Typ publikacji:: Ebook
Język:: polski
Format:: mobi,epub
ISBN:: 978-83-01-22831-6
ISBN wersji papierowej:: 978-83-01-22623-7
Wydanie:: 1
Autorzy:: Ewa Niewiadomska-Szynkiewicz,Michał Marks,Piotr Arabas,Andrzej Sikora
Miejsce wydania:: Warszawa
Liczba Stron:: 300