物聯網分布式數據處理技術——存儲、查詢與應用

馬行坡，博士(本、碩、博均畢業於中南大學)，副教授，碩士研究生導師，工信部物聯網工程急需緊缺人才，信陽師範大學青年南湖學者，澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO)訪問學者。主要研究方向為物聯網分布式數據處理、雲計算與邊緣計算，發表論文30余篇，其中SCI、EI收錄20余篇，以主要完成人參與國家自然科學基金青年項目2項，主持完成河南省自然科學基金面上項目1項，主持河南省科技發展計劃-科技攻關類項目1項，獲批國家留學基金委留學項目1項，授權國家發明專利4項。

第1章 概述
1.1 物聯網分布式數據存儲與查詢相關概念
1.1.1 物聯網的概念
1.1.2 物聯網的特點和系統架構
1.1.3 物聯網發展面臨的挑戰
1.2 物聯網的邊緣網絡
1.2.1 無線傳感器網絡
1.2.2 雙層傳感器網絡
1.2.3 雙層可移動傳感器網絡
1.2.4 RFID網絡
1.3 物聯網中的分布式數據存儲與查詢
1.3.1 問題背景
1.3.2 面臨的挑戰
1.3.3 性能評價標準
本章小結
第2章 物聯網分布式數據存儲與查詢技術的研究進展
2.1 WSN中的分布式數據存儲與查詢技術的研究進展
2.1.1 研究必要性
2.1.2 具體研究內容和面臨的挑戰
2.1.3 WSN數據存儲與查詢方案的分類標準
2.1.4 典型方案
2.1.5 各種方案綜合比較
2.1.6 未來研究重點
2.2 WSAN中的分布式數據存儲與查詢技術的研究進展
2.2.1 WSN面向WSAN的適用性分析
2.2.2 關於WSAN的現有數據存儲與查詢方案分析
2.2.3 關於WSAN的現有數據存儲與查詢方案的綜合比較分析
2.2.4 WSAN中的自適應數據存儲與查詢的新研究思路
2.3 TWSN和TMWSN中的分布式數據存儲與查詢在安全性上的研究進展
本章小結
第3章 WSN中基於虛擬環的分布式數據存儲與查詢技術
3.1 技術背景
3.2 基站協作下的最優環分布式數據存儲方案VRS
3.2.1 VRS網絡模型與假設
3.2.2 網絡部署區域中虛擬環的形成
3.2.3 VRS方案中的數據存儲機制
3.2.4 VRS方案中的數據查詢策略
3.2.5 最優環的確定方法
3.2.6 VRS方案的性能效果
3.3 無基站協作下的最優環分布式數據存儲
3.3.1 預備知識
3.3.2 問題描述與總體方案設計思路
3.3.3 確定最優數據存儲環的分布式算法
3.3.4 SVSR方案中的數據存儲算法
3.3.5 SVSR方案中的數據查詢算法
本章小結
第4章 WSN中基於虛擬雲的分布式數據存儲與查詢技術
4.1 技術背景
4.2 相關概念和定義
4.3 虛擬雲的初始構建方法
4.4 虛擬雲的動態調整方法
4.4.1 虛擬雲動態調整時需要考慮的因素
4.4.2 虛擬雲中主鏈路節點能量不足時的調整策略
4.4.3 虛擬雲的動態擴展方法
4.4.4 虛擬雲的動態收縮方法
4.4.5 虛擬雲動態收縮的實現方法
4.4.6 節點類型的判斷以及更新策略
4.5 虛擬雲的自我修覆方法
4.6 基於虛擬雲的WSN分布式數據存儲與查詢方法
4.6.1 基於虛擬雲的WSN分布式數據存儲
4.6.2 基於虛擬雲的WSN分布式數據查詢
本章小結
第5章 WSN中的距離約束Topk查詢技術
5.1 技術背景
5.2 網絡模型和LAP(D, k)問題回顧
5.2.1 網絡模型
5.2.2 LAP(D, k)問題回顧
5.3 LAP(D, k)查詢下的LAPDK算法
5.3.1 LAPDK算法
5.3.2 LAPDK算法中的路由
5.3.3 正六邊形單元的劃分和簇頭的選擇
5.3.4 單元內部LAP(D, k)問題
5.3.5 LAPDK算法中的動態規劃算法
5.3.6 優化LAP(D, k)的初步解
5.4 實驗結果與分析
5.4.1 實驗場景與參數設置
5.4.2 場景1中的實驗結果
5.4.3 場景2中的實驗結果
5.4.4 場景3中的實驗結果
本章小結
第6章 WSAN中自適應數據存儲與查詢技術
6.1 技術背景
6.2 SRMSN方案中的WSAN模型與問題定義
6.2.1 WSAN模型
6.2.2 問題定義
6.3 SRMSN方案
6.3.1 SRMSN方案概述
6.3.2 自適應位置優化
6.3.3 最佳持續停留時間的確定
6.4 SRMSN方案的性能評估
6.4.1 延遲性能測試結果
6.4.2 能效和負載均衡性能測試結果
本章小結
第7章 TWSN中基於“時間-順序-分值”加密綁定的安全Topk查詢技術
7.1 技術背景
7.2 相關模型與定義
7.2.1 網絡模型
7.2.2 查詢模型
7.2.3 安全威脅模型
7.2.4 問題描述以及相關定義
7.3 Topk查詢數據的真實性和完整性驗證方案VSFTQ
7.4 VSFTQ分析
7.4.1 安全性分析
7.4.2 能效性分析
7.5 仿真分析實驗
本章小結
第8章 TWSN中基於分值關聯的安全Topk查詢技術
8.1 技術背景
8.2 網絡模型與相關定義
8.2.1 網絡模型
8.2.2 相關定義
8.3 VPP方案介紹
8.3.1 傳感器節點的感知數據預處理方法
8.3.2 數據存儲節點的Topk查詢處理方法
8.3.3 Sink節點的Topk查詢結果的數據完整性檢驗方法
8.4 VPP方案的安全性、 能效性與計算覆雜性分析
8.4.1 VPP方案的安全性分析
8.4.2 VPP方案的能效性分析
8.4.3 VPP方案的計算覆雜性分析
8.5 仿真分析實驗
本章小結
第9章 面向TMWSN的安全Topk查詢技術
9.1 技術背景
9.2 模型與假設
9.3 VIPTQ協議介紹
9.3.1 傳感器節點的數據預處理
9.3.2 數據存儲節點的Topk查詢處