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第1章 无线传感器网络概述 1

1.1 无线传感器网络的发展历程 2

1.2 无线传感器网络的概念 3

1.3 无线传感器网络的特点 4

1.4 无线传感器网络结构 5

1.4.1 网络结构 5

1.4.2 感知节点结构 6

1.4.3 感知节点的限制条件 7

1.5 无线传感器网络的协议栈 9

1.6 无线传感器网络的应用 10

1.7 无线传感器网络的发展趋势 16

1.7.1 未来的发展方向 16

1.7.2 关键技术 17

1.8 与其他网络的区别与联系 19

本章小结 20

习题 20

第2章 物理层及数据链路层 25

2.1 物理层 26

2.1.1 物理层的主要技术 26

2.1.2 物理层设计 29

2.2 数据链路层 30

2.2.1 数据链路层概述 30

2.2.2 介质访问控制技术 31

2.2.3 介质访问控制技术的发展趋势 39

本章小结 39

习题 39

第3章 网络层 41

3.1 路由协议的作用 42

3.2 路由协议的类型 43

3.3 路由协议设计的原则 44

3.4 典型的路由协议 45

3.4.1 平面路由协议 45

3.4.2 基于分簇的路由协议 47

3.4.3 基于查询的路由协议 51

3.4.4 基于地理位置的路由协议 54

3.4.5 基于QoS的路由协议 59

本章小结 61

习题 62

第4章 无线通信技术 65

4.1 ZigBee技术 66

4.1.1 ZigBee概述 66

4.1.2 ZigBee的特点 66

4.1.3 ZigBee的体系结构 67

4.1.4 ZigBee模块 78

4.2 6LoWPAN技术 82

4.2.1 6LoWPAN概述 83

4.2.2 6LoWPAN的优势 83

4.2.3 6LoWPAN的体系结构 84

4.2.4 6LoWPAN的适配层各模块的功能 84

4.2.5 6LoWPAN的关键技术分析 86

4.3 Bluetooth技术 86

4.3.1 Bluetooth概述 87

4.3.2 Bluetooth的特点 87

4.3.3 Bluetooth的体系结构 88

4.3.4 Bluetooth的工作过程 90

4.4 Wi-Fi技术 90

4.4.1 Wi-Fi概述 91

4.4.2 Wi-Fi的特点 91

4.4.3 Wi-Fi的技术标准 92

4.4.4 Wi-Fi的安全风险及防范措施 93

4.5 RFID技术 94

4.5.1 RFID概述 94

4.5.2 RFID的特点 95

4.5.3 RFID的工作原理 95

4.5.4 RFID的应用场合 96

4.6 NFC技术 97

4.6.1 NFC技术概述 97

4.6.2 NFC技术优势 98

4.6.3 NFC现实应用举例 98

4.7 UWB技术 99

4.7.1 UWB概述 99

4.7.2 UWB应用 101

4.8 LoRa技术 101

4.8.1 LoRa概述 101

4.8.2 LoRa技术优势 102

4.9 NB-IoT技术 103

4.9.1 NB-loT技术特点 103

4.9.2 NB-IoT技术应用 104

本章小结 106

习题 106

第5章 操作系统 111

5.1 Z-Stack协议栈 112

5.1.1 Z-Stack概述 112

5.1.2 Z-Stack的体系结构 113

5.1.3 Z-Stack的基本术语 114

5.1.4 Z-Stack的目录结构 116

5.1.5 Z-Stack的工作过程 117

5.2 Contiki操作系统 127

5.2.1 Contiki概述 127

5.2.2 Contiki的特点 128

5.2.3 Contiki的目录结构 128

5.3 TinyOS操作系统 131

5.3.1 TinyOS概述 131

5.3.2 TinyOS的体系结构及通信机制 132

5.3.3 TinyOS的特点 133

5.3.4 TinyOS与Contiki的比较 133

5.4 MantisOS操作系统 134

5.5 SOS操作系统 137

本章小结 139

习题 139

第6章 拓扑控制 143

6.1 拓扑控制概述 144

6.1.1 拓扑控制基本概念 144

6.1.2 拓扑控制设计的目标 145

6.2 拓扑结构形式 146

6.2.1 平面结构 146

6.2.2 分层结构 146

6.2.3 混合结构 147

6.2.4 Mesh结构 147

6.3 典型的拓扑控制算法 148

6.3.1 基于功率控制的拓扑算法 148

6.3.2 基于层次控制的拓扑算法 151

6.3.3 基于休眠调度的拓扑算法 154

本章小结 155

习题 156

第7章 节点定位 159

7.1 节点定位概述 160

7.2 节点定位的分类 160

7.3 节点定位的基本术语 161

7.4 节点定位的技术指标 162

7.5 基于测距的节点定位 163

7.5.1 测距阶段 163

7.5.2 定位阶段 165

7.6 无需测距的节点定位 168

7.6.1 质心算法 168

7.6.2 DV-Hop定位 169

7.6.3 APIT定位 170

本章小结 171

习题 171

第8章 时间同步 175

8.1 时间同步概述 176

8.1.1 时间同步的意义 176

8.1.2 时间同步的分类 176

8.1.3 时间同步的特点 177

8.2 时间同步模型 178

8.2.1 通信模型 178

8.2.2 误差来源分析 180

8.3 时间同步协议 181

8.3.1 TPSN协议 181

8.3.2 RBS协议 183

8.3.3 DMTS同步机制 185

8.3.4 FTSP协议 186

8.3.5 LTS协议 187

8.4 各种时间同步协议及未来发展趋势 189

本章小结 190

习题 190

第9章 安全机制 193

9.1 安全问题概述 194

9.2 安全问题分析 195

9.2.1 安全需求 195

9.2.2 安全设计 196

9.3 安全策略 200

9.3.1 密钥管理 200

9.3.2 安全认证技术 202

9.3.3 访问控制和权限管理技术 203

9.3.4 安全路由 204

9.3.5 入侵检测 205

9.4 无线传感器网络安全协议 207

9.4.1 依赖基站的网络安全框架协议——SPINS 207

9.4.2 SPINS协议的实现问题 213

9.4.3 美国加州大学伯克利分校的模型系统 216

本章小结 216

习题 217

附录 习题部分参考答案 219

参考文献 225