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理论篇 2

第1章 WSN概述 2

本章目标 2

学习导航 2

1.1概述 2

1.1.1无线通信技术 3

1.1.2 WSN的产生和定义 5

1.1.3 WSN的发展 6

1.2传感器与WSN 7

1.2.1传感器 7

1.2.2传感器与传感器网络的关系 7

1.3物联网与WSN 8

1.3.1物联网定义 8

1.3.2物联网体系结构 8

1.3.3物联网与传感器网络的关系 9

1.4 WSN体系结构 10

1.4.1网络结构 10

1.4.2节点结构 11

1.4.3节点限制 11

1.4.4 WSN协议栈 13

1.4.5体系结构设计 14

1.5 WSN特点 16

1.5.1与现有无线网络的区别 16

1.5.2特点 17

1.6 WSN操作系统 18

1.6.1现有的操作系统 18

1.6.2 TinyOS技术特点 20

1.6.3 TinyOS体系结构 21

1.7 WSN相关技术 22

1.7.1 Zigbee技术 22

1.7.2 RFID技术 22

1.7.3其他技术 23

1.8应用领域 23

小结 26

习题 26

第2章 物理层 27

本章目标 27

学习导航 27

2.1概述 27

2.2频率分配 28

2.3通信信道 29

2.3.1自由空间信道 29

2.3.2多径信道 30

2.3.3加性噪声信道 31

2.3.4实际环境信道 31

2.4调制与解调 32

2.4.1模拟调制 32

2.4.2数字调制 32

2.4.3 UWB通信技术 35

2.4.4扩频通信 36

2.5物理层设计 37

2.5.1相关概念 37

2.5.2帧结构 37

2.5.3物理层功能 38

2.5.4成本及功耗 41

2.6非理想特性 41

2.6.1来源 41

2.6.2影响 43

2.7射频前端分析 45

2.7.1射频前端功耗 45

2.7.2低功耗设计 46

小结 46

习题 47

第3章 MAC层协议 48

本章目标 48

学习导航 48

3.1概述 48

3.1.1功能概述 49

3.1.2帧结构 50

3.1.3分类 53

3.2竞争型MAC协议 54

3.2.1 SMAC协议 54

3.2.2 TMAC协议 56

3.2.3 PMAC协议 59

3.3分配型MAC协议 60

3.3.1 SMACS协议 60

3.3.2 TRAMA协议 61

3.3.3 DMAC协议 63

3.4混合型MAC协议 65

3.4.1 ZMAC协议概述 65

3.4.2基本思想 65

3.4.3算法描述 66

3.4.4关键技术 66

3.4.5特点 67

3.5 MAC层与跨层设计 68

3.5.1跨层设计提出 68

3.5.2 AIMRP协议 71

小结 72

习题 73

第4章 路由层协议 74

本章目标 74

学习导航 74

4.1概述 74

4.1.1功能和特点 75

4.1.2关键技术 75

4.1.3分类 76

4.1.4发展 78

4.2以数据为中心的路由协议 78

4.2.1 SPIN协议 79

4.2.2 DD协议 81

4.3分层结构的路由协议 84

4.3.1 LEACH协议 84

4.3.2 PEGASIS协议 85

4.3.3 TTDD协议 86

4.3.4 TEEN与APTEEN协议 89

4.4地理位置信息路由协议 90

4.4.1 GPSR协议 90

4.4.2 GAF协议 92

4.4.3 LAR协议 94

4.4.4 GEAR协议 96

4.5可靠路由协议 97

4.6按需路由协议 99

4.6.1 DSDV协议 99

4.6.2 DSR协议 100

4.6.3 AODV协议 102

小结 103

习题 104

第5章 服务支撑技术 105

本章目标 105

学习导航 105

5.1时间同步技术 105

5.1.1概述 106

5.1.2方法 106

5.1.3协议 107

5.1.4应用 109

5.2数据融合技术 110

5.2.1概念 110

5.2.2策略 110

5.2.3作用 113

5.3定位技术 114

5.3.1概述 114

5.3.2基于测距的定位 114

5.3.3无需测距的定位 117

5.3.4定位系统 118

5.3.5应用领域 119

5.4网络安全技术 119

5.4.1概述 119

5.4.2安全协议 120

5.4.3密钥分配管理 121

5.4.4安全支撑 122

5.5容错设计技术 123

5.5.1概述 123

5.5.2故障模型 123

5.5.3检测和诊断 124

5.5.4故障修复 127

5.5.5可靠性分析 128

5.6服务质量保证 129

5.6.1概述 130

5.6.2节点的QoS 131

5.6.3网络层的QoS 131

5.6.4用户感知的QoS 132

小结 133

习题 133

第6章 Zigbee网络技术 134

本章目标 134

学习导航 134

6.1 Zigbee技术概述 134

6.1.1定义 134

6.1.2特点 135

6.1.3协议架构 135

6.2应用系统组成 136

6.2.1常见的Zigbee芯片 136

6.2.2常见的Zigbee协议栈 138

6.2.3应用系统组成 139

6.3网络拓扑和协议栈结构 141

6.3.1拓扑结构 141

6.3.2协议栈体系结构 142

6.4应用简介 145

小结 145

习题 146

第7章 RFID技术 147

本章目标 147

学习导航 147

7.1 RFID技术原理 147

7.1.1组成 147

7.1.2分类 148

7.1.3工作原理 149

7.2 RFID标准 152

7.2.1 ISO标准 152

7.2.2 EPC Global标准 154

7.2.3 Ubiquitous ID标准 155

7.3 RFID系统原理 157

7.3.1低频RFID系统原理 157

7.3.2高频RIDD系统原理 158

7.3.3超高频RFID系统原理 160

7.4 RFID组网技术 161

7.4.1读写器网络部署特点 161

7.4.2 Zigbee与RFID组网 162

7.5 RFID技术应用 163

小结 164

习题 164

第8章 蜂窝移动通信 165

本章目标 165

学习导航 165

8.1概述 165

8.1.1概念 165

8.1.2发展 166

8.2 GSM移动通信 167

8.2.1概述 167

8.2.2网络结构 168

8.2.3无线接口 169

8.3 GPRS技术 170

8.3.1概述 170

8.3.2逻辑网络架构 171

8.3.3传输平面和信令平面 173

8.3.4 TCP/IP协议 175

8.4第三代移动通信 177

8.4.1概述 177

8.4.2 WCDMA系统 178

8.4.3 CDMA2000系统 179

8.4.4 TD-SCDMA系统 180

8.5蜂窝移动通信技术应用 180

小结 181

习题 181

第9章 WIFI技术 182

本章目标 182

学习导航 182

9.1 WIFI技术概述 182

9.1.1概述 182

9.1.2 IEEE802.11 WLAN标准 183

9.1.3组网方式 184

9.2 WIFI协议架构 186

9.2.1 802.11规范 186

9.2.2无线媒体接入 186

9.2.3物理层 187

9.3 WIFI技术应用 188

小结 189

习题 189

第10章 网关技术 190

本章目标 190

学习导航 190

10.1概述 190

10.2网关的分类 191

10.2.1协议网关 191

10.2.2应用网关 192

10.2.3安全网关 192

10.3网关的特点与功能 193

10.3.1网关的特点 193

10.3.2网关的功能 193

10.4 WSN网关 194

10.4.1网关开发板 194

10.4.2 CC2530模块 195

10.4.3网关协议的转换 195

小结 195

习题 196

实践篇 198

实践1 MAC层协议 198

实践1G.1 198

实践2路由层协议 214

实践2.G.1 214

实践2.G.2 217

实践3 Zigbee网络技术 221

实践3.G.1 221

实践3.G.2 226

练习3.E.1 229

实践4 RFID技术 230

实践4.G.1 230

实践5蜂窝移动通信 243

实践5.G.1 243

实践5.G.2 246

实践6网关技术 256

实践6.G.1 256

实践6.G.2 263