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深入理解複雜網路：網路和信號處理視角

為了解決mesh路由器推薦的問題，作者(印度) B.S. 馬努基阿布舍克．查克拉博蒂 這樣論述：

本書試圖將網路、資訊科學、信號處理和統計物理學的研究團體結合在一起，從工程學角度重點關注通信、網路以及信號處理等方面，為理解複雜網路提供了一種新穎的研究方式。 B.S.馬努基（B.S. Manoj） 目前是印度空間科學與技術研究所航空電子部負責人、教授。Manoj的研究領域包括複雜網路、網路安全、認知網路、ad hoc無線網路、無線mesh網路、軟體定義網路、延遲容忍網路和無線感測器網路。2015年，Manoj獲得IEEE自然計算國際會議(ICNC)傑出領導獎，他與人合著的多篇論文獲得了許多獎勵。 出版者的話 推薦序 譯者序 前言 致謝 作者簡介 第

1章　概述1 1.1　複雜網路1 1.2　複雜網路類型2 1.3　研究複雜網路的好處4 1.3.1　建模和刻畫複雜物理世界系統4 1.3.2　設計新的高效物理世界系統5 1.3.3　制定複雜真實世界問題的解決方案5 1.3.4　通過分子網路建模提高生物醫學研究水準5 1.3.5　發展網路醫學5 1.3.6　摧毀反社會網路6 1.3.7　通過社交網路強化社會科學研究6 1.4　複雜網路研究面臨的挑戰6 1.5　本書內容概述6 1.6　本書內容組織7 1.6.1　對本書內容的閱讀建議8 1.7　面向教師的輔助材料9 1.8　小結9 第2章　圖論預備知識10 2.1　引言10 2.2　圖11 2.

2.1　子圖12 2.2.2　補圖13 2.3　與圖相關的矩陣13 2.3.1　權重矩陣14 2.3.2　鄰接矩陣14 2.3.3　關聯矩陣15 2.3.4　度矩陣15 2.3.5　拉普拉斯矩陣15 2.4　基本圖測度17 2.4.1　平均鄰居度17 2.4.2　平均聚類係數17 2.4.3　平均路徑長度18 2.4.4　平均邊長度19 2.4.5　圖的直徑與體積20 2.5　圖的基本定義與屬性20 2.5.1　途徑、路徑以及回路20 2.5.2　連通性21 2.5.3　無環性22 2.5.4　同構24 2.5.5　平面性24 2.5.6　可著色性25 2.5.7　可遍歷性26 2.5.8　網

路流27 2.5.9　乘積圖28 2.6　圖的類型30 2.6.1　正則圖30 2.6.2　二分圖30 2.6.3　完全圖31 2.6.4　樹31 2.6.5　線圖33 2.6.6　衝突圖34 2.7　圖的其他重要測度34 2.7.1　Cheeger常數35 2.7.2　團數35 2.8　圖尋路演算法35 2.8.1　Dijkstra最短路徑演算法36 2.8.2　所有節點對之間的最短路徑演算法37 2.9　小結38 練習題38 第3章　複雜網路概述42 3.1　複雜網路的主要類型42 3.1.1　隨機網路42 3.1.2　小世界網路43 3.1.3　無標度網路43 3.2　複雜網路測度43

3.2.1　平均鄰居度43 3.2.2　平均路徑長度44 3.2.3　網路直徑44 3.2.4　平均聚類係數44 3.2.5　度分佈44 3.2.6　中心性測度44 3.2.7　複雜網路中的度-度相關性48 3.2.8　節點臨界性49 3.2.9　網路電阻距離49 3.3　複雜網路中的社區發現50 3.3.1　模組度最大化50 3.3.2　Surprise最大化51 3.3.3　基於衝突圖變換的社區發現51 3.4　複雜網路中的熵60 3.4.1　網路熵60 3.4.2　節點度熵60 3.4.3　鏈路長度變化熵60 3.4.4　鏈路影響熵60 3.5　隨機網路68 3.5.1　隨機網路的演進

68 3.5.2　Erd鰏-Rényi隨機網路模型69 3.5.3　隨機網路的屬性69 3.6　開放性研究問題71 3.7　小結72 練習題72 第4章　小世界網路75 4.1　引言75 4.2　Milgram小世界實驗76 4.3　小世界網路的特徵77 4.4　現實世界的小世界網路80 4.5　小世界網路的生成與演進83 4.5.1　重連現有鏈路83 4.5.2　純隨機添加新的LL83 4.5.3　基於歐氏距離添加新的鏈路86 4.6　基於容量的確定性新鏈路添加86 4.6.1　最大流最小割定理87 4.6.2　基於最大流容量策略的鏈路添加89 4.7　建立確定性的小世界網路90 4.7.

1　基於最小APL的鏈路添加90 4.7.2　基於最小AEL的鏈路添加93 4.7.3　基於最大BC的鏈路添加93 4.7.4　基於最大CC的鏈路添加93 4.8　線性拓撲小世界網路的錨點93 4.8.1　錨點的重要性94 4.8.2　錨點的位置94 4.9　基於啟發式方法的確定性鏈路添加97 4.9.1　最大接近中心性差異97 4.9.2　順序確定性LL添加102 4.9.3　基於小世界特徵的平均流容量增強106 4.10　小世界網路中的路由111 4.10.1　分散式路由演算法112 4.10.2　自我調整分散式路由演算法112 4.10.3　前瞻式路由演算法115 4.11　小世界網路的

容量116 4.11.1　以重連現有NL方式生成的小世界網路的容量117 4.11.2　以LL添加方式生成的小世界網路的容量117 4.12　開放性研究問題118 4.13　小結118 練習題119 第5章　無標度網路122 5.1　引言122 5.1.1　無標度的含義是什麼123 5.2　無標度網路的特徵123 5.3　現實世界的無標度網路126 5.3.1　作者引用網路126 5.3.2　網際網路中的自治系統126 5.3.3　空中交通網絡127 5.3.4　識別無標度網路127 5.4　無標度網路的形成133 5.4.1　通過偏好連接創建無標度網路134 5.4.2　通過適應度建模創建

無標度網路134 5.4.3　通過可變內在適應度創建無標度網路134 5.4.4　通過優化創建無標度網路134 5.4.5　通過指數1創建無標度網路134 5.4.6　通過貪心全域決策創建無標度網路135 5.5　基於偏好連接的無標度網路創建135 5.5.1　Barabási-Albert網路模型135 5.5.2　觀察和討論136 5.6　基於適應度建模的無標度網路創建136 5.6.1　基於適應度的網路模型137 5.6.2　觀察和討論137 5.7　基於可變內在適應度的無標度網路創建138 5.7.1　基於可變內在適應度的網路模型138 5.7.2　觀察和討論138 5.8　基於優化的

無標度網路創建139 5.8.1　觀察和討論139 5.9　基於指數1的無標度網路創建140 5.9.1　通過重連創建無標度網路140 5.9.2　觀察和討論142 5.10　基於貪心全域決策的無標度網路創建142 5.10.1　貪心全域LL添加142 5.10.2　基於貪心全域決策的無標度網路中的一些觀察144 5.11　確定性的無標度網路創建145 5.11.1　確定性無標度網路模型145 5.11.2　對確定性無標度網路創建的一些觀察146 5.12　開放性研究問題147 5.13　小結148 練習題148 第6章　小世界無線mesh網路150 6.1　引言150 6.1.1　小世界特

徵152 6.1.2　小世界無線mesh網路152 6.2　小世界無線mesh網路的分類152 6.3　隨機LL的創建153 6.3.1　通過重連普通鏈路創建隨機LL153 6.3.2　通過添加新的鏈路創建隨機LL154 6.4　基於純隨機鏈路添加的小世界155 6.5　基於歐氏距離的小世界155 6.6　基於天線度量的小世界網路的實現156 6.6.1　基於傳輸功率的LL添加156 6.6.2　基於隨機波束形成的LL添加156 6.6.3　基於傳輸功率和波束形成的LL添加157 6.7　創建小世界無線mesh網路的演算法機制158 6.7.1　基於接觸的LL添加158 6.7.2　基於遺傳演

算法的LL添加158 6.7.3　基於小世界協同路由的LL添加159 6.8　以閘道路由器為中心的小世界網路形成159 6.8.1　基於單閘道路由器的LL添加160 6.8.2　基於多閘道路由器的LL添加164 6.9　創建確定性的小世界無線mesh網路167 6.9.1　基於窮舉搜索的確定性LL添加167 6.9.2　基於啟發式方法的確定性LL添加168 6.10　創建非持久小世界無線mesh網路168 6.10.1　基於資料騾子的LL創建168 6.10.2　負載感知的LL創建169 6.11　小世界無線mesh網路中的非持久路由171 6.11.1　負載感知的非持久小世界路由172 6.

11.2　LNPR演算法的性能評估173 6.12　現有解決方案的定性比較175 6.13　開放性研究問題177 6.14　小結178 練習題178 第7章　小世界無線感測器網路180 7.1　引言180 7.2　小世界無線mesh網路和小世界無線感測器網路181 7.3　為何選擇小世界無線感測器網路182 7.4　將WSN轉換為SWWSN面臨的挑戰185 7.5　SWWSN的遠程鏈路類型186 7.6　將WSN轉換為SWWSN的方法187 7.6.1　現有方法的分類187 7.6.2　性能評估測度188 7.6.3　將正則拓撲WSN轉換為SWWSN189 7.6.4　隨機模型異構SWWSN

192 7.6.5　基於Newman-Watts模型的SWWSN193 7.6.6　基於Kleinberg模型的SWWSN193 7.6.7　基於有向隨機模型的SWWSN194 7.6.8　基於可變速率自我調整調製的SWWSN196 7.6.9　基於度的LL添加創建SWWSN198 7.6.10　基於禁止距離的LL添加創建SWWSN199 7.6.11　同構SWWSN200 7.7　基於有線LL的SWWSN201 7.8　開放性研究問題202 7.9　小結204 練習題204 第8章　複雜網路的譜207 8.1　引言207 8.2　圖的譜208 8.3　圖的鄰接矩陣譜209 8.3.1　特徵

值的邊界209 8.3.2　特殊圖的鄰接矩陣譜210 8.4　複雜網路的鄰接矩陣譜212 8.4.1　隨機網路213 8.4.2　隨機正則網路213 8.4.3　小世界網路214 8.4.4　無標度網路214 8.5　圖的拉普拉斯譜216 8.5.1　拉普拉斯運算元特徵值的界217 8.5.2　歸一化拉普拉斯運算元特徵值的界217 8.5.3　矩陣樹定理218 8.5.4　拉普拉斯譜和圖的連通性218 8.5.5　譜圖聚類220 8.5.6　特殊圖的拉普拉斯譜220 8.6　複雜網路的拉普拉斯譜222 8.6.1　隨機網路222 8.6.2　隨機正則網路223 8.6.3　小世界網路223 8

.6.4　無標度網路224 8.7　使用譜密度進行網路分類225 8.8　開放性研究問題225 8.9　小結226 練習題226 第9章　複雜網路上的信號處理229 9.1　圖信號處理簡介229 9.1.1　圖信號的數學表示231 9.2　經典信號處理和圖信號處理的比較231 9.2.1　圖傅裡葉變換與經典離散傅裡葉變換的關係232 9.3　圖拉普拉斯運算元233 9.3.1　圖拉普拉斯運算元的性質233 9.3.2　圖譜234 9.4　量化圖信號的變化234 9.5　圖傅裡葉變換235 9.5.1　頻率和頻率排序的概念237 9.5.2　頻寬受限的圖信號240 9.5.3　頂點索引的影響2

40 9.6　圖信號的廣義運算元242 9.6.1　濾波242 9.6.2　卷積244 9.6.3　平移245 9.6.4　調製246 9.7　應用246 9.7.1　節點中心性的譜分析246 9.7.2　圖傅裡葉變換中心性252 9.7.3　感測器網路中的故障檢測255 9.8　窗口圖傅裡葉變換255 9.8.1　窗口圖傅裡葉變換的示例257 9.9　開放性研究問題258 9.10　小結259 練習題259 第10章　圖信號處理方法263 10.1　引言263 10.2　基於拉普拉斯矩陣的圖信號處理263 10.3　DSPG框架264 10.3.1　線性圖濾波器和移位元不變性64 10.4

　基於權重矩陣的DSPG框架265 10.4.1　移位運算元265 10.4.2　線性移位元不變圖濾波器266 10.4.3　總方差267 10.4.4　圖傅裡葉變換268 10.4.5　線性移位元不變圖濾波器的頻率回應270 10.5　基於有向拉普拉斯運算元的DSPG框架271 10.5.1　有向拉普拉斯運算元271 10.5.2　移位運算元272 10.5.3　線性移位元不變圖濾波器272 10.5.4　總方差273 10.5.5　基於有向拉普拉斯運算元的圖傅裡葉變換274 10.5.6　線性移位元不變圖濾波器的頻率回應278 10.6　圖信號處理方法的比較278 10.7　開放性研究問題

279 10.8　小結279 練習題280 第11章　複雜網路的多尺度分析285 11.1　引言285 11.2　複雜網路資料的多尺度變換286 11.2.1　頂點域設計286 11.2.2　譜域設計286 11.3　Crovella-Kolaczyk小波變換287 11.3.1　CK小波287 11.3.2　小波變換287 11.3.3　小波的性質288 11.3.4　示例288 11.3.5　優點和缺點289 11.4　隨機變換289 11.4.1　優點和缺點290 11.5　基於提升的小波290 11.5.1　將圖拆分為偶數節點和奇數節點290 11.5.2　基於提升的變換291 11

.6　雙通道圖小波濾波器組291 11.6.1　圖中的下採樣和上採樣292 11.6.2　雙通道圖小波濾波器組294 11.6.3　圖正交鏡像濾波器組295 11.6.4　任意圖的多維可分小波濾波器組296 11.7　譜圖小波變換296 11.7.1　SGWT的矩陣形式297 11.7.2　小波生成核297 11.7.3　SGWT的示例299 11.7.4　優點和缺點300 11.8　基於有向拉普拉斯運算元的譜圖小波變換300 11.8.1　小波300 11.8.2　小波生成核301 11.8.3　示例302 11.9　擴散小波303 11.9.1　優點和缺點303 11.10　開放性研究問題

303 11.11　小結304 練習題304 附錄A　向量和矩陣307 附錄B　經典信號處理314 附錄C　錨點位置分析319 附錄D　函數的漸近行為322 附錄E　相關學術課程及專案324 附錄F　相關期刊和會議327 附錄G　相關資料集和視覺化工具330 附錄H　相關研究組332 符號335 縮略語338 參考文獻342 索引355

mesh路由器推薦進入發燒排行的影片

無線網狀網路中可達到閘道器間負擔平衡及減少傳輸次數之閘道器部署設計

為了解決mesh路由器推薦的問題，作者洪家琪 這樣論述：

隨著科技發展日新月異，以機器對機器(Machine-to-Machine, M2M)技術為通訊基礎的物聯網(Internet of Things, IoT)之應用相當廣泛，機器們透過連接至網路來達到更多使用上的需求，也更貼近人類使用的習慣。然而，這些IoT應用之設備數量將逐漸增加且廣泛地應用於生活週遭，部分應用之設備將會根據各自不同的需求而有不同傳輸資料的頻率來進行資料的搜集，且設備本身的設計可能有著不同的協定，此時做為設備與網路之間橋樑的閘道器就扮演一個重要的角色。若使用目前極為普及的無線網狀網路(Wireless Mesh Network, WMN)來做為通訊網路，將以無線多重跳躍(Wi

reless Multi-Hop)的方式來傳遞資訊，故設備間可能需要路由器的介接來幫助傳送資料到所屬的閘道器。在有眾多具備自動傳送訊息的IoT設備之環境中，若閘道器部署位置不理想將造成設備的資料傳輸次數龐大，就需要額外使用更多能源來完成資料傳送。因此，本研究提出適用於無線網狀網路中閘道器部署演算法，其在滿足基本服務品質(Quality of Service, QoS)需求前提下，不僅可平衡各閘道器間的負擔，又可有效地降低資料傳送的次數，以因應IoT時代的來臨，透過充分之模擬比較，本研究所提之演算法在負擔平衡及資料傳送次數方面確實有其功效且優於文獻上之相關演算法並值得推薦於無線網狀網路中使用。

學Arduino和樹莓派玩轉傳感器網絡

為了解決mesh路由器推薦的問題，作者（美）貝爾）（BELL，C） 這樣論述：

為初學者介紹了傳感器網絡，講述傳感器網絡的種類、傳感器如何發送其測量值、傳感器如何被應用於Arduino和樹莓派的項目中，共有9章，前4章分別介紹了傳感器網絡的基礎知識、基於Arduino的傳感器節點、基於樹莓派的傳感器節點，而后幾章介紹如何保存傳感器數據、將樹莓派設置為數據庫服務器等方法，並以搭建家庭溫度檢測網絡等項目為實例進行說明。作者查爾斯博士是數據庫領域的專家，研究范圍包括微控制器、3D打印技術、數據庫系統、軟件工程及傳感網絡。他不僅是Oracle MySQL開發組的成員，同時也是一位創客。譯者張佳進是計算機專業大學講師，主要研究方向為物聯網、嵌入式系統、普適計算、生物信息學等。陳立暢

是主要研究方向為智能信息處理的大學講師。張敏，講師，英國胡弗漢頓大學碩士研究生畢業，研究方向為英語語言學。黃兆波，副教授，主要研究方向為嵌入式系統、智能儀器儀表。楊彥鑫是物聯網、嵌入式系統方面的大學講師。 第1章 傳感器網絡簡介11.1 傳感器網絡的剖析11.1.1 傳感器網絡的例子11.1.2 傳感器網絡的拓撲結構61.2 通信介質71.2.1 有線網絡81.2.2 無線網絡81.2.3 混合網絡81.3 傳感器節點的類型91.3.1 基本傳感器節點91.3.2 數據節點91.3.3 匯聚節點91.4 傳感器101.4.1 傳感器是如何測量的111.4.2 存儲傳感器數據

141.4.3 傳感器的實例151.5 小結18第2章 微談話模塊：XBee無線模塊介紹202.1 什麼是XBee？202.2 XBee初步212.2.1 XBee模塊的選擇212.2.2 XBee—ZB模塊的交互232.2.3 引腳布局252.2.4 模塊配置272.2.5 更多信息352.3 XBee無線網絡聊天室362.3.1 模塊固件下載362.3.2 捕捉序列號372.3.3 協調器配置382.3.4 路由器配置382.3.5 開始聊天382.3.6 更多樂趣402.4 建立一個XBee—ZB Mesh網絡402.4.1 為模塊加載固件402.4.2 配置XBee模塊412.4.3

形成測試信息412.4.4 測試網絡422.4.5 更多樂趣462.5 器件選購清單462.6 故障排除技巧和常見問題472.6.1 需要檢查的東西472.6.2 常見問題482.7 小結48第3章 基於Arduino的傳感器節點503.1 Arduino是什麼？503.1.1 Arduino原型513.1.2 Arduino克隆版本563.1.3 所以，我買哪一個？603.1.4 去哪里買？603.2 Arduino教程613.2.1 學習資源623.2.2 Arduino IDE623.2.3 項目：硬件「你好，世界！」643.3 基於Arduino的傳感器693.4項目：建立一個Ardu

ino溫度傳感器703.4.1 硬件設置713.4.2 軟件安裝723.4.3 編寫sketch723.4.4 測試執行773.5 項目：將一個Arduino作為數據采集器的XBee傳感器節點783.5.1 XBee傳感器節點783.5.2 帶有XBee擴展板的Arduino843.5.3 測試最終項目923.5.4 獲取更多樂趣933.6 元件的購買清單933.7 小結95第4章 基於樹莓派的傳感器節點964.1 Raspberry Pi是什麼？964.1.1 令人矚目的出身974.1.2 型號984.1.3 了解樹莓派主板994.1.4 需要的輔助程序1004.1.5 推薦輔助程序1014

.1.6 在哪里購買樹莓派？1034.2 樹莓派教程1054.2.1 入門1054.2.2 安裝啟動鏡像1054.2.3 啟動1074.2.4 GPIO引腳映射1104.2.5 需要的軟件1134.2.6 項目：硬件的「Hello，World！」1144.3 使用樹莓派搭載傳感器1194.4 項目：搭建一個樹莓派溫度傳感器節點1204.4.1 硬件設置1204.4.2 測試硬件1214.4.3 軟件設置1224.4.4 測試傳感器1264.4.5 拓展1274.5 項目：搭建一個樹莓派氣壓傳感器節點1274.5.1 硬件設置1284.5.2 硬件測試1304.5.3 軟件設置1304.5.4

測試傳感器1324.5.5 拓展1344.6 項目：創建一個用於XBee傳感器節點的樹莓派數據收集器1344.6.1 XBee傳感器節點1344.6.2 硬件1344.6.3 軟件1364.6.4 測試最終項目1394.6.5 拓展1404.7 組件購物清單1404.8 小結142第5章 保存傳感器數據1435.1 存儲方法1435.2 Arduino的本地存儲1445.2.1非易失性存儲器1455.2.2 SD卡1455.2.3 項目：通過非易失性存儲器保存數據1465.2.4 項目：將數據寫入SD卡1575.3 樹莓派的本地存儲1675.3.0 項目：向文件寫入數據1685.4 遠程存儲方

法1695.4.1 在雲端存儲數據1705.4.2 將數據存儲與數據庫中1895.5 部件購物單1895.6 小結191第6章 將你的樹莓派設置為數據庫服務器1926.1 MySQL是什麼1926.2 初識MySQL1956.2.1 MySQL如何與在何處存儲數據1966.2.2 MySQL配置文件2006.2.3 如何開啟、停止與重啟MySQL2016.2.4 創建用戶與授權訪問2026.2.5 MySQL與Python—MySQL Utilities2036.3 構建一個樹莓派MySQL服務器2066.3.1 驅動器格式化與分區2066.3.2 設置自動驅動安裝2106.3.3 項目：在樹

莓派中安裝MySQL服務器2116.3.4 高級項目：使用MySQL復寫來備份你的傳感器數據2186.4 組件購物清單2276.5 小結227第7章 MySQL和Arduino2297.1 Connector／Arduino介紹2297.1.1 硬件要求2307.1.2 存儲器怎麼樣？2317.1.3 如何獲取MySQL Connector／ Arduino？2327.2 搭建支持Connector／Arduino的Sketch2347.2.1 數據庫的創建2347.2.2 Arduino組裝2367.2.3 開始一個新的Sketch2377.2.4 Sketch的調試2407.3 Conne

ctor／ Arduino故障排障2457.3.1 MySQL服務器配置2467.3.2 MySQL用戶的賬戶問題2477.3.3 網絡配置2497.3.4 Connector的安裝2507.3.5 其他錯誤2507.3.6 這些都沒有解決我的問題—接下來我應該怎麼辦？2517.4 瀏覽MySQL Connector／Arduino代碼2527.4.1 庫函數文件2527.4.2 字段結構2547.4.3 公用方法2557.4.4 使用方法示例2567.5 項目：建立一個MySQL的Arduino客戶端2597.5.1 硬件配置2607.5.2 軟件安裝2617.5.3 設置傳感器數據庫261

7.5.4 編寫代碼2627.5.5 運行測試2657.5.6 更多樂趣2677.6 項目舉例：插入變量數據2687.7 項目實例：如何執行SELECT查詢2697.7.1 結果集的串口監視器顯示2697.7.2 編寫屬於你自己的顯示方法2707.7.3 示例：從數據庫中獲取查找值2737.8 組件購買清單2747.9 小結275第8章 搭建網絡2768.1 數據匯聚節點2768.1.1 本地存儲數據匯聚節點2778.1.2 項目：使用本地存儲的數據匯聚節點2788.1.3 遠程存儲數據匯聚器3008.1.4 項目：使用數據庫存儲的Arduino數據匯聚節點3008.1.5 項目：數據庫存儲型

的樹莓派數據匯聚節點3138.2 部件購物清單3218.3 小結323第9章 無線傳感器網絡規划3259.1 傳感器網絡最佳實踐3259.1.1 數據匯聚節點注意事項3259.1.2 傳感器網絡數據庫注意事項3289.1.3 其他注意事項3329.2 選擇傳感器節點3379.2.1 有線還是無線？3379.2.2 Arduino還是Raspberry Pi？3379.2.3 備選主控板3409.3 項目：家庭溫度監測網絡3459.3.1 規划注意事項3459.3.2 規划節點3459.3.3 考慮價格3469.3.4 怎樣實現？3479.3.5 小結3479.3.6 更多的樂趣3489.4 可

選購組件清單3489.5 小結349