本書全面介紹了無線傳感網(wǎng)的基本原理和應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，以及無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域的研究成果。首先介紹了無線傳感網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展歷程，包括低功耗物理層無線通信技術(shù)、通信標(biāo)準(zhǔn)，并詳細(xì)介紹了通信協(xié)議，主要涉及MAC協(xié)議和路由協(xié)議；其次介紹了無線傳感網(wǎng)的支撐技術(shù)，包括定位技術(shù)、同步技術(shù)、安全技術(shù)、數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)管理技術(shù)；最后討論了無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，包括以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)，節(jié)點(diǎn)的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)的編程語言nesC和操作系統(tǒng)TinyOS，并提供了開發(fā)設(shè)計(jì)案例，做到課程的理論與實(shí)踐密切結(jié)合。
劉傳清：南京工程學(xué)院教授；華中科技大學(xué)信息與通信工程專業(yè)畢業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。主要研究方向：認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能電網(wǎng)。主講課程：通信原理，信息論與編碼，語音信號(hào)處理，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)通信，無線傳感網(wǎng)，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。主持完成湖北省教育廳重點(diǎn)科研項(xiàng)目3項(xiàng)，參與省部級(jí)項(xiàng)目多項(xiàng)；獲得南京市和輕工業(yè)部科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng)，湖北省教學(xué)成果獎(jiǎng)1項(xiàng)，校級(jí)成果獎(jiǎng)多項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇；主編教材1部，合作出版教材2部。
目 錄
第1章 無線傳感網(wǎng)技術(shù)概述 （1）
1.1 無線傳感網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) （1）
1.1.1 無線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) （1）
1.1.2 無線傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu) （2）
1.1.3 無線傳感器協(xié)議棧 （3）
1.2 無線傳感網(wǎng)的主要特征 （4）
1.2.1 不同于移動(dòng)自組網(wǎng) （4）
1.2.2 不同于現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò) （4）
1.2.3 無線傳感器節(jié)點(diǎn)的限制 （5）
1.2.4 無線傳感網(wǎng)的特點(diǎn) （6）
1.3 無線傳感網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) （8）
1.4 無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用 （12）
1.5 無線傳感網(wǎng)發(fā)展與現(xiàn)狀 （14）
1.5.1 無線傳感網(wǎng)發(fā)展的三個(gè)階段 （14）
1.5.2 無線傳感網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀 （15）
1.5.3 無線傳感網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì) （17）
本章小結(jié) （18）
思考題 （19）
第2章 物理層通信技術(shù) （20）
2.1 概述 （20）
2.2 鏈路特征 （20）
2.2.1 通信頻率 （20）
2.2.2 無線通信信道 （21）
2.2.3 調(diào)制解調(diào)技術(shù) （24）
2.3 物理層的設(shè)計(jì) （30）
2.3.1 物理層幀結(jié)構(gòu) （30）
2.3.2 物理層設(shè)計(jì)要素 （31）
2.4 典型的物理層通信技術(shù) （33）
2.4.1 近距離無線通信技術(shù) （33）
2.4.2 廣域網(wǎng)無線通信技術(shù) （38）
本章小結(jié) （41）
思考題 （42）
第3章 無線傳感網(wǎng)MAC協(xié)議 （43）
3.1 概述 （43）
3.1.1 無線傳感網(wǎng)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)所面臨的問題 （43）
3.1.2 無線傳感網(wǎng)MAC協(xié)議分類 （45）
3.2 基于競爭的MAC協(xié)議 （46）
3.2.1 IEEE 802.11 MAC協(xié)議 （46）
3.2.2 S-MAC協(xié)議 （49）
3.2.3 T-MAC協(xié)議 （51）
3.2.4 Sift協(xié)議 （54）
3.3 基于時(shí)分復(fù)用的MAC協(xié)議 （56）
3.3.1 基于分簇網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議 （56）
3.3.2 DEANA協(xié)議 （57）
3.3.3 TRAMA協(xié)議 （58）
3.3.4 DMAC協(xié)議 （60）
3.4 其他類型的MAC協(xié)議 （62）
3.4.1 S-MACS/EAR協(xié)議 （63）
3.4.2 基于CDMA的MAC協(xié)議 （65）
本章小結(jié) （66）
思考題 （67）
第4章 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)與ZigBee協(xié)議 （68）
4.1 概述 （68）
4.2 IEEE 802.15.4網(wǎng)絡(luò)簡介 （69）
4.2.1 IEEE 802.15.4網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) （70）
4.2.2 IEEE 802.15.4網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧 （70）
4.2.3 物理層 （70）
4.2.4 MAC層 （72）
4.3 ZigBee協(xié)議 （75）
4.3.1 ZigBee協(xié)議框架 （75）
4.3.2 ZigBee協(xié)議的主要特征 （76）
4.3.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)層 （77）
4.3.4 ZigBee應(yīng)用層 （78）
4.4 CC2530芯片 （80）
4.4.1 CC2530芯片概述 （80）
4.4.2 CC2530引腳及功能描述 （82）
4.4.3 CC2530片上8051內(nèi)核 （84）
4.4.4 CC2530主要特征外設(shè) （85）
4.4.5 CC2530無線收發(fā)器 （90）
4.4.6 參考設(shè)計(jì)電路 （91）
4.4.7 可用的軟件 （92）
4.5 Zigbee協(xié)議棧 （95）
4.5.1 Z-Stack協(xié)議棧介紹 （95）
4.5.2 ZigBee設(shè)備類型 （100）
4.5.3 尋址 （101）
4.5.4 綁定 （104）
4.5.5 路由 （106）
4.5.6 其他配置 （108）
本章小結(jié) （110）
思考題 （110）
第5章 無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議 （111）
5.1 概述 （111）
5.1.1 無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議的特點(diǎn)和要求 （111）
5.1.2 路由協(xié)議的分類 （112）
5.2 能量感知路由協(xié)議 （113）
5.2.1 能量路由協(xié)議 （114）
5.2.2 能量多路徑路由協(xié)議 （114）
5.3 平面路由協(xié)議 （116）
5.4 層次路由協(xié)議 （119）
5.4.1 LEACH協(xié)議 （119）
5.4.2 PEGASIS協(xié)議 （121）
5.4.3 TEEN協(xié)議 （122）
5.5 基于查詢的路由協(xié)議 （123）
5.5.1 定向擴(kuò)散路由協(xié)議 （123）
5.5.2 謠傳路由機(jī)制 （125）
5.6 基于地理位置的路由協(xié)議 （126）
5.6.1 GEAR路由協(xié)議 （126）
5.6.2 GAF路由協(xié)議 （128）
5.6.3 GPSR路由協(xié)議 （130）
5.6.4 GEM路由協(xié)議 （131）
5.7 基于QoS的路由協(xié)議 （131）
5.7.1 SPEED協(xié)議 （132）
5.7.2 SAR協(xié)議 （133）
5.7.3 ReInForM協(xié)議 （133）
5.8 路由協(xié)議自主切換 （133）
本章小結(jié) （135）
思考題 （136）
第6章 定位技術(shù) （137）
6.1 節(jié)點(diǎn)定位概述 （137）
6.2 基于測(cè)距的定位算法 （140）
6.2.1 測(cè)距方法 （140）
6.2.2 節(jié)點(diǎn)定位計(jì)算方法 （142）
6.3 無須測(cè)距的定位算法 （144）
6.4 定位技術(shù)的典型應(yīng)用 （148）
本章小結(jié) （149）
思考題 （149）
第7章 同步技術(shù) （150）
7.1 無線傳感網(wǎng)時(shí)間同步的重要性和協(xié)議特點(diǎn) （150）
7.1.1 時(shí)間同步的重要性 （150）
7.1.2 時(shí)間同步協(xié)議 （151）
7.2 RBS同步機(jī)制 （152）
7.3 Tiny-sync/Mini-sync同步機(jī)制 （153）
7.4 TPSN時(shí)間同步協(xié)議 （154）
7.5 時(shí)間同步的應(yīng)用示例 （156）
本章小結(jié) （156）
思考題 （156）
第8章 安全技術(shù) （157）
8.1 概述 （157）
8.2 無線傳感網(wǎng)的安全分析 （158）
8.2.1 物理層的攻擊與防御 （158）
8.2.2 鏈路層的攻擊與防御 （159）
8.2.3 網(wǎng)絡(luò)層的攻擊與防御 （159）
8.2.4 傳輸層的攻擊與防御 （161）
8.3 無線傳感網(wǎng)的安全防護(hù)技術(shù) （161）
8.3.1 安全框架 （162）
8.3.2 安全協(xié)議與防護(hù)技術(shù) （162）
本章小結(jié) （164）
思考題 （164）
第9章 數(shù)據(jù)融合技術(shù) （165）
9.1 概述 （165）
9.2 無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的作用 （166）
9.3 無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)融合模型 （169）
9.3.1 數(shù)據(jù)包級(jí)融合模型 （169）
9.3.2 跟蹤級(jí)融合模型 （169）
9.4 無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)融合技術(shù) （170）
9.4.1 基于路由的數(shù)據(jù)融合 （170）
9.4.2 基于反向組播樹的數(shù)據(jù)融合 （171）
9.5 數(shù)據(jù)融合技術(shù)的主要算法 （172）
本章小結(jié) （174）
思考題 （174）
第10章 數(shù)據(jù)管理技術(shù) （175）
10.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （175）
10.2 數(shù)據(jù)模型與查詢語言 （177）
10.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與索引技術(shù) （180）
10.4 查詢處理技術(shù) （182）
本章總結(jié) （187）
思考題 （187）
第11章 nesC語言與TinyOS操作系統(tǒng) （188）
11.1 nesC語言 （188）
11.1.1 nesC語言規(guī)范 （189）
11.1.2 模塊及其組成 （195）
11.1.3 配件及其組成 （197）
11.1.4 基于nesC語言的應(yīng)用程序 （202）
11.1.5 Blink實(shí)例 （206）
11.1.6 nesC語言程序運(yùn)行模型 （210）
11.1.7 編程約定 （220）
11.2 TinyOS操作系統(tǒng) （224）
11.2.1 無線傳感網(wǎng)對(duì)操作系統(tǒng)的要求 （224）
11.2.2 TinyOS組件模型 （226）
11.2.3 TinyOS通信模型 （231）
本章小結(jié) （234）
思考題 （234）
第12章 以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) （235）
12.1 無線傳感網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)概述 （235）
12.1.1 無線傳感網(wǎng)接入Internet所面臨的挑戰(zhàn) （235）
12.1.2 無線傳感網(wǎng)接入Internet的結(jié)構(gòu) （236）
12.1.3 無線傳感網(wǎng)接入Internet的方案 （238）
12.1.4 現(xiàn)有解決方案所存在的問題 （240）
12.2 無線傳感網(wǎng)接入Internet體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) （241）
12.2.1 WSN—Internet網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì) （241）
12.2.2 Internet→WSN數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換 （242）
12.2.3 WSN→Internet數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換 （243）
本章小結(jié) （244）
思考題 （244）
第13章 無線傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù) （245）
13.1 無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)硬件平臺(tái) （245）
13.1.1 無線傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容 （245）
13.1.2 無線傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì) （247）
13.1.3 傳感器匯聚節(jié)點(diǎn)/網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì) （251）
13.2 無線傳感網(wǎng)軟件平臺(tái) （252）
13.2.1 節(jié)點(diǎn)的操作系統(tǒng) （252）
13.2.2 應(yīng)用軟件開發(fā) （254）
13.3 無線傳感網(wǎng)的仿真平臺(tái) （257）
13.3.1 無線傳感網(wǎng)仿真的特點(diǎn) （257）
13.3.2 通用網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái) （258）
13.3.3 針對(duì)無線傳感網(wǎng)的仿真平臺(tái) （262）
13.4 無線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)案例 （269）
13.4.1 硬件設(shè)計(jì) （269）
13.4.2 軟件設(shè)計(jì) （272）
本章小結(jié) （277）
思考題 （278）
主要參考文獻(xiàn) （279）
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