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第1章 概述1

1.1 无线传感网发展概况1

1.1.1 无线传感网简介1

1.1.2 无线传感网发展的几个阶段2

1.1.3 无线传感网的主要特点3

1.2 无线传感网的应用5

1.3 无线传感网开发平台简介8

1.3.1 节点硬件8

1.3.2 无线传感网微操作系统10

1.3.3 应用开发语言11

1.4 无线传感网发展趋势13

习题14

第2章 无线传感网的组织结构15

2.1 无线传感网组织15

2.1.1 无线传感网总体结构15

2.1.2 节点通信模块16

2.1.3 控制器模块17

2.1.4 节点其他模块18

2.2 二维协议栈结构20

2.3 无线传感网的物理层23

2.4 无线传感网核心技术27

2.5 简单无线传感网节点应用实例29

2.5.1 应用的整体框架30

2.5.2 应用程序的功能实现30

2.5.3 值得思考的问题31

习题32

第3章 无线传感网MAC协议33

3.1 无线广播信道33

3.2 无线传感网MAC协议概述37

3.3 竞争的介质访问协议S-MAC41

3.3.1 协议特点41

3.3.2 节点的侦听与睡眠42

3.3.3 介质访问的冲突避免48

3.3.4 协议的通信结构设计51

3.3.5 协议的实现52

3.3.6 时延分析与性能测试54

3.4 混合介质访问IEEE 802.15.4标准60

3.4.1 802.15.4概述61

3.4.2 物理层63

3.4.3 MAC层帧结构68

3.4.4 MAC子层70

3.5 其他无线传感网MAC协议76

习题80

第4章 无线传感网路由协议81

4.1 无线传感网路由概述81

4.2 路由设计的核心问题83

4.3 无线传感网层次结构路由协议84

4.3.1 LEACH协议84

4.3.2 链路估计父节点选择协议89

4.3.3 汇聚树协议CTP93

4.4 无线传感网平面结构路由协议98

4.4.1 洪泛路由协议Flooding98

4.4.2 定向扩散路由协议DD98

4.4.3 AODV路由协议102

4.5 ZigBee路由协议109

4.5.1 ZigBee概述109

4.5.2 ZigBee协议栈110

4.5.3 ZigBee拓扑结构111

4.5.4 网络层帧结构113

4.5.5 ZigBee协议的路由机制116

4.6 其他无线传感网路由协议119

习题122

第5章 无线传感网同步技术123

5.1 同步技术简介123

5.1.1 WSN时间同步的必要性123

5.1.2 WSN时间同步分类124

5.2 时间同步模型125

5.2.1 时钟模型126

5.2.2 通信模型127

5.2.3 时间同步的误差源130

5.3 无线传感网时间同步机制132

5.3.1 时间同步的性能指标和技术挑战132

5.3.2 RBS时间同步协议133

5.3.3 TPSN时间同步协议135

5.3.4 LTS时间同步协议137

5.4 时间同步协议的分析比较139

习题141

第6章 无线传感网数据感知与融合技术142

6.1 无线传感网节点142

6.1.1 Mcia系列感知节点143

6.1.2 其他感知节点144

6.1.3 传感器与传感器板146

6.1.4 网关节点148

6.2 节点数据感知与采集149

6.2.1 节点数据采集模块的构成149

6.2.2 A/D与D/A转换149

6.2.3 A/D转换芯片ADC0809152

6.3 无线传感网数据融合技术153

6.3.1 数据融合的定义和必要性153

6.3.2 无线传感网数据融合的分类154

6.3.3 簇内数据融合技术157

6.3.4 网络层数据融合技术159

6.4 无线传感网数据采集实例162

6.4.1 数据采集系统组成162

6.4.2 数据采集系统的功能实现163

习题169

第7章 无线传感网其他核心技术170

7.1 能量管理170

7.1.1 节点级低功耗技术171

7.1.2 网络级能量管理172

7.1.3 应用级能量管理173

7.2 拓扑控制175

7.2.1 分层拓扑控制175

7.2.2 功率调节拓扑控制178

7.3 定位技术180

7.3.1 GPS定位系统181

7.3.2 基于距离的定位技术184

7.3.3 距离无关的定位技术187

7.4 网络安全188

7.4.1 无线传感网的安全威胁188

7.4.2 两类密码体制190

7.4.3 无线传感网路由安全192

习题193

第8章 微操作系统TinyOS195

8.1 TinyOS概述195

8.1.1 TinyOS简介195

8.1.2 TinyOS体系结构196

8.1.3 TinyOS的安装197

8.2 内核调度机制198

8.2.1 任务198

8.2.2 事件199

8.2.3 任务调度模型201

8.2.4 调度器的实现202

8.3 TinyOS的启动207

8.3.1 内核启动的过程207

8.3.2 应用组件初始化213

8.4 TinyOS的网络协议栈214

8.4.1 TinyOS网络协议栈概述214

8.4.2 主动消息机制216

8.4.3 相关访问接口217

8.5 TinyOS的资源管理220

8.5.1 资源概述220

8.5.2 资源的访问接口223

8.5.3 微控制器电源管理227

8.5.4 通信模块电源管理231

8.5.5 外设电源管理232

习题233

第9章 NesC程序设计语言234

9.1 NesC语言概述234

9.2 NesC语言程序的组成235

9.2.1 接口235

9.2.2 组件236

9.2.3 配置238

9.2.4 模块239

9.3 NesC程序的运行模型241

9.3.1 任务241

9.3.2 原子代码242

9.3.3 内部函数243

9.3.4 代码的同步和异步243

9.4 NesC语言程序设计245

9.4.1 可视化的组件组织245

9.4.2 定时器应用247

9.4.3 模拟量采集250

9.5 NesC通信程序设计举例254

习题258

第10章 无线传感网应用开发259

10.1 基于RSSI的节点位置识别259

10.1.1 基于RSSI的距离测量原理259

10.1.2 三角测量法与Location Engine261

10.1.3 节点类型初始化和位置识别过程263

10.1.4 功能实现264

10.1.5 代码编译与运行测试273

10.2 利用Tree路由的多跳传输274

10.2.1 Tree路由实现的原理274

10.2.2 TestTreeApp配置文件和模块文件275

10.2.3 TreeRouting配置文件和模块文件279

10.2.4 TestTree与TreeRouting头文件287

10.2.5 代码编译与运行测试288

习题289

参考文献290