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第1章 无线传感网技术概述1

1.1 无线传感网体系结构1

1.1.1 无线传感网网络结构1

1.1.2 无线传感器节点结构2

1.1.3 无线传感器协议栈3

1.2 无线传感网的主要特征4

1.2.1 不同于移动自组网4

1.2.2 不同于现场总线网络5

1.2.3 无线传感器节点的限制5

1.2.4 无线传感网的特点7

1.3 无线传感网关键技术9

1.4 无线传感网的应用13

1.5 无线传感网发展与现状15

1.5.1 无线传感网发展的三个阶段15

1.5.2 无线传感网发展现状16

1.5.3 无线传感网的发展趋势17

本章小结19

思考题20

第2章 物理层通信技术21

2.1 概述21

2.2 链路特征21

2.2.1 通信频率21

2.2.2 无线通信信道22

2.2.3 调制解调技术25

2.3 物理层的设计31

2.3.1 物理层帧结构32

2.3.2 物理层设计要素32

2.4 典型的物理层通信技术35

2.4.1 近距离无线通信技术35

2.4.2 广域网无线通信技术38

本章小结41

思考题42

第3章 无线传感网MAC协议43

3.1 概述43

3.1.1 无线传感网MAC协议设计所面临的问题43

3.1.2 无线传感网MAC协议分类45

3.2 基于竞争的MAC协议46

3.2.1 IEEE 802.11 MAC协议46

3.2.2 S-MAC协议49

3.2.3 T-MAC协议52

3.2.4 Sift协议55

3.3 基于时分复用的MAC协议57

3.3.1 基于分簇网络的MAC协议57

3.3.2 DEANA协议58

3.3.3 TRAMA协议59

3.3.4 DMAC协议61

3.4 其他类型的MAC协议63

3.4.1 S-MACS/EAR协议64

3.4.2 基于CDMA的MAC协议66

本章小结67

思考题68

第4章 IEEE 802.15.4 标准与ZigBee协议69

4.1 概述69

4.2 IEEE 802.15.4 网络简介70

4.2.1 IEEE 802.15.4 网络拓扑结构71

4.2.2 IEEE 802.15.4 网络协议栈71

4.2.3 物理层72

4.2.4 MAC层73

4.3 ZigBee协议77

4.3.1 ZigBee协议框架77

4.3.2 ZigBee协议的主要特征78

4.3.3 ZigBee网络层78

4.3.4 ZigBee应用层80

本章小结81

思考题82

第5章 无线传感网路由协议83

5.1 概述83

5.1.1 无线传感网路由协议的特点和要求83

5.1.2 路由协议的分类84

5.2 能量感知路由协议86

5.2.1 能量路由协议86

5.2.2 能量多路径路由协议87

5.3 平面路由协议88

5.4 层次路由协议91

5.4.1 LEACH协议92

5.4.2 PEGASIS协议94

5.4.3 TEEN协议95

5.5 基于查询的路由协议96

5.5.1 定向扩散路由协议96

5.5.2 谣传路由机制98

5.6 基于地理位置的路由协议100

5.6.1 GEAR路由协议100

5.6.2 GAF路由协议102

5.6.3 GPSR路由协议104

5.6.4 GEM路由协议105

5.7 基于QoS的路由协议106

5.7.1 SPEED协议106

5.7.2 SAR协议107

5.7.3 ReInForM协议108

5.8 路由协议自主切换108

本章小结110

思考题111

第6章 定位技术112

6.1 节点定位概述112

6.2 基于测距的定位算法115

6.2.1 测距方法115

6.2.2 节点定位计算方法118

6.3 无须测距的定位算法120

6.4 定位技术的典型应用124

本章小结125

思考题125

第7章 同步技术127

7.1 无线传感网时间同步的重要性和协议特点127

7.1.1 时间同步的重要性127

7.1.2 时间同步协议128

7.2 RBS同步机制129

7.3 Tiny-sync/Mini-sync同步机制130

7.4 TPSN时间同步协议131

7.5 时间同步的应用示例133

本章小结133

思考题134

第8章 安全技术135

8.1 概述135

8.2 无线传感网的安全分析136

8.2.1 物理层的攻击与防御136

8.2.2 链路层的攻击与防御137

8.2.3 网络层的攻击与防御137

8.2.4 传输层的攻击与防御139

8.3 无线传感网的安全防护技术140

8.3.1 安全框架140

8.3.2 安全协议与防护技术140

本章小结142

思考题143

第9章 数据融合技术144

9.1 概述144

9.2 无线传感网数据融合的作用145

9.3 无线传感网的数据融合模型148

9.3.1 数据包级融合模型148

9.3.2 跟踪级融合模型149

9.4 无线传感网数据融合技术150

9.4.1 基于路由的数据融合150

9.4.2 基于反向组播树的数据融合151

9.5 数据融合技术的主要算法152

本章小结154

思考题154

第10章 数据管理技术155

10.1 系统结构155

10.2 数据模型与查询语言157

10.3 数据存储与索引技术160

10.4 查询处理技术163

本章总结168

思考题168

第11章 nesC语言与TinyOS操作系统169

11.1 nesC语言169

11.1.1 nesC语言规范170

11.1.2 模块及其组成176

11.1.3 配件及其组成179

11.1.4 基于nesC语言的应用程序184

11.1.5 Blink实例187

11.1.6 nesC语言程序运行模型193

11.1.7 编程约定202

11.2 TinyOS操作系统207

11.2.1 无线传感网对操作系统的要求207

11.2.2 TinyOS组件模型208

11.2.3 TinyOS通信模型213

本章小结217

思考题218

第12章 以数据为中心的网络互联219

12.1 无线传感网互联技术概述219

12.1.1 无线传感网接入Internet所面临的挑战219

12.1.2 无线传感网接入Internet的结构220

12.1.3 无线传感网接入Internet的方案222

12.1.4 现有解决方案所存在的问题224

12.2 无线传感网接入Internet体系结构的设计225

12.2.1 WSN—Internet网关设计225

12.2.2 Internet→WSN数据包转换226

12.2.3 WSN→Internet数据包转换228

本章小结228

思考题228

第13章 无线传感网应用开发技术229

13.1 无线传感网节点硬件平台229

13.1.1 无线传感器节点的设计要求与内容229

13.1.2 无线传感器节点的设计231

13.1.3 传感器汇聚节点/网关节点的设计235

13.2 无线传感网软件平台236

13.2.1 节点的操作系统236

13.2.2 应用软件开发239

13.3 无线传感网的仿真平台242

13.3.1 无线传感网仿真的特点242

13.3.2 通用网络仿真平台243

13.3.3 针对无线传感网的仿真平台248

13.4 无线传感器节点设计案例255

13.4.1 硬件设计255

13.4.2 软件设计259

本章小结264

思考题265

主要参考文献266