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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