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Introductory Concepts of Wireless Sensor Network. Theory and Applications

Titel: Introductory Concepts of Wireless Sensor Network. Theory and Applications

Fachbuch , 2018 , 265 Seiten

Autor:in: Dac-Nhuong Le (Autor:in), Raghvenda Kumar (Autor:in), Jyotir Moy Chetterjee (Autor:in)

AdA EDV / DV / IT / Telekommunikation
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Zusammenfassung Leseprobe Details

This book, Introductory Concepts of Wireless Sensor Network provides the details study of Wireless Sensor Network Introduction, Application, Middleware and basic concept of cloud computing with WSN. This book also uses the Data Transmission concepts for secure data transmission over the wireless sensor network in distributed environment. This book is useful for undergraduates, postgraduates and research scholar students for their course work and research projects in the field of engineering, science and technology.

The text is organized into ten chapters, Chapter 1 and Chapter 2 provides Basic concept of wireless sensor network and their application in real life. Chapter 3 and Chapter 4 Routing in Cluster Based Wireless Sensor Networks and Cluster Based Distribution Routing Protocol for wireless sensor network. Chapter 5 and Chapter 6, includes MAC Protocol for WSN & MANET and Routing Protocols in Wireless Sensor Network. Chapter 7 and Chapter 8, give the brief introduction of Transport Control Protocols for WSN and different Middleware’s for WSN. Chapter 9 and Chapter 10 give brief Concept of Cloud Computing with WSN and Data Transmission over the WSN. Finally, this book includes un-solved problems, exercise and list of projects that are useful for both graduate and post-graduate students.

Leseprobe


Table of Contents

Chapter 1. Introduction of Wireless Sensor Network

1.1 Wireless Sensor Networks

1.2 Sensor network application classes

1.3 Environmental Data Collection

1.4 Security Monitoring

1.5 Node Tracking Scenarios

1.6 Hybrid Networks

1.7 System Evaluation Metrics

1.8 Lifetime

1.9 Coverage

1.10 Cost and Ease of Deployment

1.11 Response Time

1.12 Temporal Accuracy

1.13 Security

1.14 Effective Sample Rate

1.14.1 Individual Node Evaluation Metrics

1.14.2 Power

1.14.3 Flexibility

1.14.4 Robustness

1.14.5 Security

1.14.6 Communication

1.14.6.1 Computation

1.14.6.2 Time Synchronization

1.14.6.3 Size and Cost

1.14.6.4 Hardware Capabilities

1.14.6.5 Energy

1.14.6.6 Battery Technologies

Chapter 2. Applications of Wireless Sensor Network

2.1 Ecological habitat monitoring

2.2. Military surveillance and target Tracking

2.3. Structural and Seismic Monitoring

2.4. Industrial and Commercial networked sensing

2.5. Environmental monitoring

2.6 Creative industries

2.7 Precision agriculture

2.8 Disasters response

2.9 Automotive/Vehicular

2.10 Health (Body Area Networks)

2.11. Monitoring health of structures (like bridges)

2.12. Supply chain management:

2.13. Underwater Sensor Networks:

2.14. Future markets:

Chapter 3. Routing in Cluster based WSN

3.1 Introduction

3.2 Clustered Based Sensor System Architecture

3.3 Objectives of Clustering in Wireless Sensor Network

3.4 Cluster Based Sensor Network System Model

3.5 Clustered Based Sensor Network State

3.6 Overview of Clustering Algorithms

3.7 Battery Characteristics and Models

3.8. Classifying Cluster Techniques

3.9. Taxonomy of Clustering Attributes

3.10 Performance Metrics

Chapter 4. Cluster Based Distribution Routing Protocol

4.1 Introduction

4.2 Algorithms

4.3 Simulation results and performance Analysis

Chapter 5. MAC Protocol for WSN & MANET

5.1 Wireless Local Area Network

5.2 Wireless LAN Standards

5.3 Wireless Mesh Network (WMN)

5.4 Mobile Ad-Hoc Networks

5.5 Applications, Limitations and Effect of Mobility on Protocol Stack Due to Mobile Ad-Hoc Network

5.6 Security of Nodes on Mobile Ad-Hoc Networks

5.7 Overview of IEEE 802.11

5.8 IEEE 802.11 MAC Standards

5.9 Ad Hoc Networking

Chapter 6. Routing Protocols in Wireless Sensor Network

6.1 Introduction

6.2 Classifications of Routing Protocols

6.3 Protocol by Operation

6.4 Protocol by Network Structure

Chapter 7. Transport Control Protocols for WSN

7. 1 Internet Protocol

7.2 Transmission Control Protocol

7.3 Issues for Adopting TCP/IP in a WSN

7.4 The Existing Transport Control Protocols for WSNs

Chapter 8. Middleware for WSN

8.1 Data Driven Approach

8.2 Event Based Approach

8.3 QoS Oriented Approach

8.4 Internet Oriented Approach

8.5 Agent Based Approach

8.6 Centralized Approach

Chapter 9. Basic Concept of Cloud Computing with WSN

9.1. Definition of Cloud Computing

9.2. Characteristics of Cloud

9.3. Need for Cloud

9.4. Types of cloud

9.5. Cloud Services

9.6 Cloud Computing Based WSN Architecture

9.7 Execution of Real Time Alert System over Cloud Environment

9.8 Integrating Sensors with the Cloud Environment Using Dynamic Proxies

9.9 Integrating WSNs and Cloud computing using Distributed Shared memory

9.10 Software as a Service Approach with WSN

9.11 Platform as a Service with WSN

9.12 Application of Cloud Computing with WSN

Chapter 10. Data Transmission over the WSN

10.1 Single Packet Delivery

10.2 Single Path Delivery with MAC Layer Retransmissions

10.3 The Hidden Node problem

10.4 S-MAC Protocol

10.5 Single Path Delivery with End-to-End Retransmissions

10.6 Using Multiple Paths

10.7 Packet Block Delivery

10.8 Packet Stream Delivery

10.9 Reliable Multi-hop Routing

Objectives and Topics

This book provides a comprehensive study of Wireless Sensor Networks (WSN), covering introductions, application scenarios, middleware architectures, and the integration of cloud computing with sensor networks. It aims to provide students and researchers with a fundamental understanding of WSN science, engineering, and practical utility, bridging the gap between theory and real-world deployment.

  • Fundamental concepts and architecture of Wireless Sensor Networks
  • Advanced routing protocols and cluster-based distribution techniques
  • Middleware designs for resource-constrained sensor environments
  • Cloud-integrated WSN architecture and data transmission models
  • Secure and efficient data communication methods for distributed systems

Excerpt from the Book

1.1 Wireless Sensor Networks

The concept of wireless sensor networks is based on a simple equation: Sensing + CPU + Radio = Thousands of potential applications. As soon as people understand the capabilities of a wireless sensor network, hundreds of applications springs to mind. It seems like a straightforward combination of modern technology. However, actually combining sensors, radios, and CPU’s into an effective wireless sensor network requires a detailed understanding of the both capabilities and limitations of each of the underlying hardware components, as well as a detailed understanding of modern networking technologies and distributed systems theory. Each individual node must be designed to provide the set of primitive’s necessaries to synthesize the interconnected web that will emerge as they are deployed, while meeting strict requirements of size, cost and power consumption. A core challenge is to map the overall system requirements down to individual device capabilities, requirements and actions. To make the wireless sensor network vision a reality, architecture must be developed that synthesizes the envisioned applications out of the underlying hardware capabilities.

Summary of Chapters

Chapter 1. Introduction of Wireless Sensor Network: Discusses the fundamentals of WSN, including potential applications, node design, and key evaluation metrics like lifetime and coverage.

Chapter 2. Applications of Wireless Sensor Network: Explores various real-world use cases, ranging from habitat monitoring to military surveillance and health applications.

Chapter 3. Routing in Cluster based WSN: Covers the architectural aspects, clustering objectives, and battery models relevant to cluster-based network routing.

Chapter 4. Cluster Based Distribution Routing Protocol: Details an adaptive clustering protocol that uses randomization for load distribution, extending the LEACH concept.

Chapter 5. MAC Protocol for WSN & MANET: Examines Medium Access Control mechanisms, focusing on standards like IEEE 802.11 and the specific challenges of multi-hop settings.

Chapter 6. Routing Protocols in Wireless Sensor Network: Categorizes different routing strategies, including data-centric and hierarchical approaches.

Chapter 7. Transport Control Protocols for WSN: Addresses transport layer challenges like congestion control and reliable data delivery in energy-constrained sensor networks.

Chapter 8. Middleware for WSN: Describes different software middleware frameworks for sensor management, abstraction, and data processing.

Chapter 9. Basic Concept of Cloud Computing with WSN: Explains cloud computing integration with WSN, focusing on architecture and virtualization techniques.

Chapter 10. Data Transmission over the WSN: Covers various transmission modes, including single packet, block, and stream delivery, along with specific reliability techniques.

Keywords

Wireless Sensor Networks, WSN, Cluster-based Routing, Cloud Computing, Middleware, MAC Protocol, Data Transmission, Network Scalability, Energy Efficiency, Internet of Things, IoT, MANET, Data Aggregation, Network Architecture, Reliability

Frequently Asked Questions

What is the primary focus of this book?

The book focuses on the fundamental concepts, middleware architectures, and routing protocols for Wireless Sensor Networks (WSN), and explores their integration with cloud computing to support various industrial and scientific applications.

What are the main thematic areas covered?

The core themes include network architecture, routing protocols, middleware for data management, transport control mechanisms, and the deployment of cloud-based sensor infrastructures.

What is the primary goal of the presented research?

The primary goal is to provide a comprehensive architectural guide for designing energy-efficient, scalable, and robust sensor networks that can effectively handle real-time data processing and long-term environment monitoring.

Which scientific methods are primarily used?

The work utilizes theoretical analysis of network dynamics, comparative protocol studies, simulation-based performance analysis using NS2 and TOSSIM, and heuristic algorithms for clustering and role assignment.

What topics are discussed in the main section of the book?

The main sections cover routing in cluster-based networks, MAC layer protocols for WSN and MANET, transport control protocols for reliable data transmission, middleware design, and advanced concepts like cloud integration for sensor data.

Which keywords characterize the work?

Key terms include WSN, Cluster-based Routing, Cloud Computing, Middleware, MAC Protocol, Data Transmission, and Energy Efficiency.

How is the "Cluster-Based Distribution Routing Protocol" different from LEACH?

The protocol extends the standard LEACH architecture by incorporating MTE (Minimum Transmission Energy) routing to address the limitations of small network diameters and improve scalability for larger deployments.

What is the role of middleware in WSNs as described in the text?

Middleware acts as a service-oriented, top-down framework between the operating system and applications, facilitating data aggregation, control, and management while hiding low-level network complexity.

Ende der Leseprobe aus 265 Seiten  - nach oben

Details

Titel
Introductory Concepts of Wireless Sensor Network. Theory and Applications
Veranstaltung
Wireless Sensor Network
Autoren
Dac-Nhuong Le (Autor:in), Raghvenda Kumar (Autor:in), Jyotir Moy Chetterjee (Autor:in)
Erscheinungsjahr
2018
Seiten
265
Katalognummer
V385908
ISBN (eBook)
9783668601802
ISBN (Buch)
9783668601819
Sprache
Englisch
Schlagworte
Wireless Sensor Network
Produktsicherheit
GRIN Publishing GmbH
Arbeit zitieren
Dac-Nhuong Le (Autor:in), Raghvenda Kumar (Autor:in), Jyotir Moy Chetterjee (Autor:in), 2018, Introductory Concepts of Wireless Sensor Network. Theory and Applications, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/385908
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