第一章 绪论 1
1.1 无线传感器网络研究概述 1
1.1.1 基本概念和特点 1
1.1.2 协议层次 6
1.1.3 主要应用 6
1.1.4 研究现状 7
1.2 无线传感器网络的高效传输 9
1.2.1 高效传输的研究意义 10
1.2.2 高效传输的关键技术问题 12
1.2.3 高效传输面临的挑战 15
1.2.4 现有工作的不足 17
1.3 本书的主要工作 19
1.4 全文组织 23
第二章 相关研究 25
2.1 高效传输概述及分类 25
2.2 信息分发 26
2.2.1 单播 27
2.2.2 广播 33
2.2.3 多播 37
2.3 数据收集 41
2.3.1 数据聚合基本特征 42
2.3.2 数据聚合研究现状 44
2.4 信息分发与数据收集的协同 47
2.4.1 基本特征 47
2.4.2 研究现状 49
2.5 小结 52
第三章 基站模式下的可扩展多播技术3.1 引言 53
3.2 问题描述 57
3.2.1 基本假设 57
3.2.2 问题建模 58
3.3 SenCast协议设计 60
3.3.1 初始化 61
3.3.2 计算多播树 62
3.3.3 路由转发 65
3.3.4 多播树的维护 67
3.3.5 协议扩展 70
3.4 性能分析 73
3.4.1 模拟实验 74
3.4.2 真实节点实验 81
3.5 小结 84
第四章 实时的“释放／捕获”采样技术4.1 引言 87
4.1.1 现有工作评述 87
4.1.2 本章基本思路 89
4.2 问题描述 91
4.2.1 问题形式化定义 92
4.2.2 问题假设 92
4.3 FLAKE协议设计 93
4.3.1 释放：自适应的快速种子分发 94
4.3.2 捕获：轻量级的逆采样 97
4.3.3 算法描述 99
4.4 FLAKE协议分析 100
4.4.1 种子分发的均匀性 100
4.4.2 逆采样精度和开销之间的折中 105
4.4.3 延迟和消息开销理论结果分析 110
4.4.4 测量事件规模 112
4.5 性能模拟与分析 112
4.5.1 估算精度误差和延迟 114
4.5.2 通信开销 116
4.5.3 事件规模估计 118
4.6 小结 120
第五章 层次化网络结构下的紧急报文实时传输5.1 引言 122
5.2 问题描述 124
5.2.1 簇内聚合延迟 124
5.2.2 簇间路由延迟 126
5.3 簇内延迟敏感的控制反馈模型DSFC 126
5.3.1 报文的分类和区分服务 127
5.3.2 延迟敏感的控制反馈模型 127
5.3.3 稳定状态 130
5.4 簇间紧急报文信道预留机制EPCR 130
5.5 性能模拟与分析 132
5.5.1 DSFC控制模型性能 133
5.5.2 DSFC+EPCR性能 137
5.6 小结 138
第六章 非结构化的实时数据存储和查询6.1 引言 141
6.2 问题描述 143
6.2.1 问题假设 145
6.2.2 问题建模 146
6.3 问题求解 147
6.3.1 存储不受限 147
6.3.2 存储受限 148
6.4 Bubble Geocast算法 149
6.4.1 精确自适应快速分发 150
6.4.2 基于拒绝的均匀分发 153
6.4.3 算法描述 153
6.5 分析 154
6.5.1 均匀随机分发及门限值的选取 155
6.5.2 通信开销和延迟 155
6.5.3 成功查询概率 158
6.6 性能模拟与分析 159
6.6.1 通信开销 160
6.6.2 延迟 161
6.6.3 基于拒绝的均匀随机分发 162
6.7 小结 164
第七章 结束语 165
7.1 本书工作的总结 165
7.2 课题研究展望 168
致谢 171
参考文献 173
表2-1 无线传感器网络广播算法的分类比较 36
表3-1 Mica2节点能耗 54
表3-2 模拟实验参数设置 74
表4-1 逆采样理论中V(？)/n值 107
表4-2 延迟和消息开销比较 111
表4-3 ELEPHANT/FLAKE在不同网络拓扑中的误差比较 120
表5-1 模拟实验参数设置 133
表6-1 查询和复本的相遇概率 143
表6-2 模拟实验参数设置 159
表6-3 215个节点随机部署 163
图1-1 传感器节点结构图 1
图1-2 一个典型的无线传感器网络体系结构图 3
图1-3 无线传感器网络中的双向信息传输 11
图1-4 传感器节点能量消耗 15
图1-5 本书主要研究内容 20
图2-1 Fjord查询系统结构 29
图2-2 多播技术分类 38
图3-1 SenCast和uCast的不同应用领域 56
图3-2 两类不同多播树的比较 58
图3-3 SenCast协议图 61
图3-4 组件化思想计算近似最优MNN多播树 62
图3-5 基于GPSR的SRL机制 66
图3-6 HLB机制 67
图3-7 节点失效和报文丢失时采取的机制 68
图3-8 三阶段流水线调度原理图 70
图3-9 三阶段流水线调度状态图 71
图3-10 不同类节点多播树的建立和代码分发 72
图3-11 不同模块多播树的建立和代码分发 72
图3-12 目标分布角度变化时的能耗比较 76
图3-13 目标总数变化时的能耗比较 76
图3-14 目标分布半径变化时的能耗比较 77
图3-15 节点密度变化时的能耗比较 77
图3-16 目标分布角度变化时的路径长度比较 78
图3-17 节点密度变化时的路径长度比较 79
图3-18 SPT,GIT和SenCast多播路径和开销比较 79
图3-19 总延迟比较 80
图3-20 可靠性比较 81
图3-21 SenCast与uCast多播路径比较 82
图3-22 多播开销比较 83
图3-23 多播能耗比较 84
图4-1 “释放／捕获”采样原理类比图：测量湖水总体积 90
图4-2 FLAKE“释放”17条消息种子（VMT算法分发种子过程） 96
图4-3 FLAKE“释放”4000条消息种子到40个节点上 98
图4-4 节点Voronoi单元正规化后的报文接受概率 102
图4-5 基于拒绝的均匀分发 102
图4-6 逆采样理论中V(？)/n值（P1=m/n,P2=m′/n） 107
图4-7 选择最优的〈m,m′〉的值 108
图4-8 FLAKE测量事件规模 113
图4-9 测得的相对误差vs．用户要求的相对误差 114
图4-10 总的延迟vs．用户要求的相对误差 115
图4-11 通信开销vs．用户要求的相对误差 116
图4-12 通信开销vs．种子数目（B=0.14） 117
图4-13 不同网络拓扑下的误差比较 119
图5-1 DSFC模型结构图 129
图5-2 DSFC模型和EPCR机制原理示意图 132
图5-3 DSFC模型控制过程示意图 134
图5-4 不同场景下的聚合等待延迟 135
图5-5 不同场景下的聚合误差 136
图5-6 不同场景下的簇内聚合能耗 136
图5-7 采用和没有采用EPCR机制时的平均端到端延迟比较 137
图5-8 采用和没有采用EPCR机制时的报文丢包率比较 138
图6-1 无线传感器网络网内查询和复本相遇概率 144
图6-2 网内查询和复本相遇集合 144
图6-3 BubbleGeocast扩散17个复本 151
图6-4 节点的Voronoi单元图 152
图6-5 网络连通性（r(n)=√5a(n)） 156
图6-6 复本和查询相遇的概率 158
图6-7 通信开销比较 160
图6-8 复本分发总延迟比较 161
图6-9 查询总延迟比较 162