無線傳感器網(wǎng)絡

第1篇傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議
 第1章無線傳感器網(wǎng)絡概述3
 1.1傳感器網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)4
 1.1.1傳感器網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)4
 1.1.2傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)5
 1.1.3傳感器網(wǎng)絡協(xié)議棧5
 1.2傳感器網(wǎng)絡的特征6
 1.2.1與現(xiàn)有無線網(wǎng)絡的區(qū)別6
 1.2.2傳感器節(jié)點的限制7
 1.2.3傳感器網(wǎng)絡的特點9
 1.3傳感器網(wǎng)絡的應用11
 1.4傳感器網(wǎng)絡的研究進展14
 1.5傳感器網(wǎng)絡的關鍵技術16
 1.6本書章節(jié)安排23
 參考文獻25
 第2章路由協(xié)議27
 2.1概述27
 2.2路由協(xié)議分類28
 2.3能量感知路由29
 2.3.1能量路由29
 2.3.2能量多路徑路由31
 2.4基于查詢的路由32
 2.4.1定向擴散路由32
 2.4.2謠傳路由34
 2.5地理位置路由36
 2.5.1GEAR路由36
 2.5.2GEM路由38
 2.5.3邊界定位的地理路由42
 2.6可靠路由協(xié)議45
 2.6.1基于不相交路徑的多路徑路由機制45
 2.6.2ReInForM路由47
 2.6.3SPEED協(xié)議49
 2.7路由協(xié)議自主切換52
 2.8小結(jié)54
 參考文獻55
 第3章MAC協(xié)議59
 3.1概述59
 3.2基于競爭的MAC協(xié)議61
 3.2.1IEEE 802.11 MAC層協(xié)議61
 3.2.2SMAC協(xié)議64
 3.2.3TMAC協(xié)議67
 3.2.4Sift協(xié)議70
 3.3基于時分復用的MAC協(xié)議73
 3.3.1基于分簇網(wǎng)絡的MAC協(xié)議74
 3.3.2DEANA協(xié)議75
 3.3.3基于周期性調(diào)度的MAC協(xié)議75
 3.3.4TRAMA協(xié)議78
 3.3.5DMAC81
 3.4其他類型的MAC協(xié)議85
 3.4.1SMACS/EAR協(xié)議85
 3.4.2基于CDMA方式的信道分配協(xié)議86
 3.5小結(jié)87
 參考文獻88
 第4章拓撲控制89
 4.1概述89
 4.2功率控制90
 4.2.1基于節(jié)點度的算法91
 4.2.2基于鄰近圖的算法92
 4.3層次型拓撲結(jié)構(gòu)控制94
 4.3.1LEACH算法95
 4.3.2GAF算法97
 4.3.3GAF改進算法98
 4.3.4TopDisc算法100
 4.4啟發(fā)機制103
 4.4.1STEM算法103
 4.4.2ASCENT算法105
 4.5小結(jié)106
 參考文獻107
 第5章IEEE 802.15.4標準109
 5.1概述109
 5.2IEEE 802.15.4網(wǎng)絡簡介110
 5.2.1IEEE 802.15.4網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)111
 5.2.2網(wǎng)絡拓撲的形成過程112
 5.3IEEE 802.15.4網(wǎng)絡協(xié)議棧114
 5.3.1物理層114
 5.3.2MAC子層117
 5.3.3魯棒性125
 5.3.4能量消耗125
 5.3.5安全服務125
 5.4CC2420芯片127
 5.4.1CC2420內(nèi)部結(jié)構(gòu)127
 5.4.2外圍電路128
 5.4.3處理器接口129
 5.4.4RAM區(qū)的讀寫130
 5.4.5CC2420內(nèi)部寄存器131
 5.4.6MAC子層安全操作132
 5.5小結(jié)132
 參考文獻132
 第2篇傳感器網(wǎng)絡支撐技術
 第6章定位技術135
 6.1定位技術簡介136
 6.1.1基本概念和算法136
 6.1.2定位算法分類140
 6.2基于距離的定位140
 6.2.1基于TOA的定位141
 6.2.2基于TDOA的定位141
 6.2.3基于AOA的定位143
 6.2.4基于RSSI的定位146
 6.3距離無關的定位算法148
 6.3.1質(zhì)心算法148
 6.3.2DVHop算法149
 6.3.3Amorphous 定位算法151
 6.3.4APIT算法152
 6.4小結(jié)154
 參考文獻155
 第7章時間同步157
 7.1傳感器網(wǎng)絡時間同步的要求157
 7.2網(wǎng)絡時間同步機制159
 7.3傳感器網(wǎng)絡時間同步機制162
 7.3.1RBS同步機制163
 7.3.2TPSN時間同步協(xié)議165
 7.3.3minisync和tinysync同步算法168
 7.3.4DMTS同步機制171
 7.3.5LTS機制173
 7.3.6其他同步機制174
 7.4小結(jié)176
 參考文獻177
 第8章安全技術179
 8.1概述179
 8.2符號說明182
 8.3傳感器網(wǎng)絡的安全分析182
 8.3.1物理層的攻擊和防御184
 8.3.2鏈路層的攻擊和防御185
 8.3.3網(wǎng)絡層的攻擊和防御186
 8.4依賴基站的網(wǎng)絡安全框架協(xié)議——SPINS188
 8.4.1安全網(wǎng)絡加密協(xié)議SNEP188
 8.4.2基于時間的高效的容忍丟包的流認證協(xié)議μTESLA191
 8.4.3SPINS協(xié)議的實現(xiàn)問題199
 8.4.4美國加州大學伯克利分校的模型系統(tǒng)202
 8.5安全管理203
 8.5.1預共享密鑰模型205
 8.5.2隨機密鑰預分布模型206
 8.5.3其他安全引導模型213
 8.6小結(jié)216
 參考文獻217
 第9章數(shù)據(jù)管理219
 9.1概述219
 9.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)221
 9.3數(shù)據(jù)模型和查詢語言224
 9.3.1數(shù)據(jù)模型224
 9.3.2查詢語言225
 9.4數(shù)據(jù)存儲與索引技術227
 9.4.1數(shù)據(jù)命名方法228
 9.4.2以數(shù)據(jù)為中心的數(shù)據(jù)存儲方法的性能228
 9.4.3數(shù)據(jù)中心存儲方法229
 9.4.4層次檢索結(jié)構(gòu)233
 9.4.5一維分布式索引235
 9.4.6多維分布式索引236
 9.5查詢處理技術238
 9.5.1集中與分布式查詢處理方法238
 9.5.2聚集操作的處理技術240
 9.5.3連續(xù)查詢處理技術243
 9.5.4TinyDB的查詢處理技術245
 9.6數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實例250
 9.6.1傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)TinyDB250
 9.6.2Cougar系統(tǒng)254
 9.7小結(jié)256
 參考文獻257
 第10章數(shù)據(jù)融合259
 10.1引言259
 10.2數(shù)據(jù)融合的作用260
 10.3數(shù)據(jù)融合的分類262
 10.3.1根據(jù)融合前后數(shù)據(jù)的信息含量劃分262
 10.3.2根據(jù)數(shù)據(jù)融合與應用層數(shù)據(jù)語義之間的關系劃分263
 10.3.3根據(jù)融合操作的級別劃分264
 10.4應用層中的數(shù)據(jù)融合264
 10.5網(wǎng)絡層中的數(shù)據(jù)融合267
 10.5.1路由方式與數(shù)據(jù)融合267
 10.5.2DC路由中的數(shù)據(jù)融合268
 10.5.3數(shù)據(jù)融合樹的構(gòu)造270
 10.6獨立的數(shù)據(jù)融合協(xié)議層271
 10.7小結(jié)273
 參考文獻273
 第3篇傳感器網(wǎng)絡應用技術
 第11章硬件平臺277
 11.1設計簡介277
 11.2核心部件的設計要求279
 11.2.1處理器模塊279
 11.2.2無線通信模塊281
 11.2.3傳感器模塊284
 11.2.4外圍模塊286
 11.3傳感器節(jié)點實例剖析288
 11.3.1節(jié)點系列簡介288
 11.3.2Mica2節(jié)點設計分析293
 11.3.3Mica系列傳感器板設計分析308
 11.3.4輔助工具介紹314
 11.4小結(jié)316
 參考文獻318
 第12章nesC語言319
 12.1nesC語言簡介319
 12.2基于nesC語言的應用程序320
 12.3nesC語言的術語325
 12.4接口328
 12.5組件329
 12.6模塊及其組成332
 12.6.1命令調(diào)用和事件通知333
 12.6.2任務334
 12.7配件及其組成334
 12.7.1配件中的組件列表335
 12.7.2連接335
 12.8小結(jié)340
 參考文獻340
 第13章TinyOS操作系統(tǒng)341
 13.1傳感器網(wǎng)絡對操作系統(tǒng)的需求341
 13.2TinyOS操作系統(tǒng)的設計思路342
 13.3TinyOS組件模型343
 13.3.1TinyOS的組件類型345
 13.3.2硬件/軟件邊界346
 13.3.3組件示例346
 13.3.4組件組合347
 13.3.5應用程序總體分析349
 13.4TinyOS通信模型350
 13.4.1主動消息概述350
 13.4.2主動消息的設計實現(xiàn)351
 13.4.3主動通信的緩存管理機制351
 13.4.4主動消息的顯式確認消息機制352
 13.5TinyOS情境分析352
 13.5.1Blink配件文件分析353
 13.5.2BlinkM模塊文件分析354
 13.5.3ncc編譯nesC程序的作用域356
 13.5.4Blink應用程序剖析358
 13.5.5TinyOS調(diào)度機制的實現(xiàn)371
 13.5.6TinyOS的事件驅(qū)動機制375
 13.6安裝TinyOS382
 13.6.1安裝/升級TinyOS的步驟382
 13.6.2用模擬器開發(fā)組件386
 13.6.3TinyViz：TOSSIM圖形用戶調(diào)試接口388
 13.7小結(jié)390
 參考文獻390
 第14章跟蹤系統(tǒng)391
 14.1概述391
 14.2協(xié)作跟蹤過程實例392
 14.3點目標跟蹤395
 14.3.1雙元檢測協(xié)作跟蹤395
 14.3.2信息驅(qū)動協(xié)作跟蹤396
 14.3.3傳送樹跟蹤算法399
 14.4面目標跟蹤算法——對偶空間轉(zhuǎn)換跟蹤算法402
 14.5小結(jié)405
 參考文獻405
 第15章環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)407
 15.1環(huán)境監(jiān)測應用中的傳感器網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)407
 15.2傳感器網(wǎng)絡用于環(huán)境監(jiān)測中的關鍵技術409
 15.2.1節(jié)點及節(jié)點部署409
 15.2.2能量管理410
 15.2.3遠程任務控制411
 15.2.4數(shù)據(jù)采樣和收集412
 15.2.5能量高效的通信機制413
 15.3傳感器網(wǎng)絡用于環(huán)境監(jiān)測的實例413
 15.3.1生態(tài)環(huán)境監(jiān)控需求414
 15.3.2大鴨島生態(tài)環(huán)境監(jiān)控實驗415
 15.3.3監(jiān)控實驗分析416
 15.4小結(jié)417
 參考文獻418
 常用術語英漢對照419
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