无线传感网络

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内容简介: 本书根据全球物联网发展趋势和我国物联网远景规划,结合无线传感网络研究领域的相关技术和应用编写而成。本书主要是针对当前物联网教学研究以及工程应用的需要,以物联网感知层为主要内容,将无线传感网络作为物联网一个的子集加以描述,介绍无线传感网络研究领域的相关技术和应用。本书的主要内容包括绪论、短距离无线通信技术与标准、无线传感网络拓扑控制、覆盖控制、路由协议、节点定位、操作系统、安全策略、远程传输等,最后通过应用开发实例介绍无线传感网络的设计方法和实现过程。
本书在编写上既重视基本概念和工作原理等基础知识,又跟踪前沿技术和热点研究内容。知识全面,语言通俗,图文并茂,覆盖面广,既具有学术深度,具有教材的系统性和可读性。
本书可以作为高等院校物联网、通信工程、电子信息、自动控制、计算机、传感器等专业高年级本科生和研究生的教材,也可以作为无线传感网络专业领域的研究人员以及广大对无线传感网络及其应用感兴趣的工程技术人员的参考书。

目录: 1.绪论
1.1无线传感网络概述
1.1.1无线网络及其分类
1.1.2无线传感网络的基本概念
1.1.3无线传感网络工作节点
1.1.4无线传感网络感知节点结构
1.1.5 无线传感网络体系结构
1.2无线传感网络的发展与应用
1.2.1 发展历程与方向
1.2.2 典型应用举例
1.3 无线传感网络主要特点与关键技术
1.3.1主要特点
1.3.2 关键技术
1.4.1 无线传感网与物联网
1.4.1 物联网概述
1.4.2.无线传感网与物联网
本章小结
课后思考题
2.短距离无线通信技术与标准
2.1 ZigBee
2.1.2 ZigBee的性能特点
2.1.2 ZigBee的体系架构
2.1.3 ZigBee的工作过程
2.2 6LoWPAN
2.2.1 6LoWPAN的基本特点
2.2.2 6LoWPAN的体系结构
2.2.2 6LoWPAN的主要功能
2.2.3 6LoWPAN的帧格式
2.3 蓝牙Bluetooth
2.3.1 蓝牙的性能特点
2.3.2 蓝牙的体系结构
2.3.3 蓝牙的功能单元
2.3.4 蓝牙的通信过程
2.4 Wi-Fi
2.4.1 Wi-Fi的性能特点
2.4.2 Wi-Fi的主要技术
2.4.3 Wi-Fi的功能单元
2.4.4 Wi-Fi的拓扑结构
2.5 其他短距离无线通信技术与标准
2.5.1 ISA100.11a
2.5.2 Wireless HART
2.5.3 WIA-PA标准
2.5.4 Z-Wave技术
2.5.5 RFID技术
2.5.6 NFC技术
2.5.7 UWB 技术
本章小结
课后思考题
第3章 无线传感网络拓扑控制
3.1 无线传感网络拓扑控制任务和目标
3.2 无线传感网络拓扑结构形式
3.2.1 平面网络结构
3.2.2 层次网络结构
3.2.3 混合网络结构
3.2.4 Mesh网络结构
3.3 基于能量均衡的拓扑控制
3.3.1基于统一功率分配的控制方法
3.3.1基于节点度数的控制方法
3.3.2基于邻近图的拓扑控制
3.4基于分簇的拓扑控制
3.3.1 LEACH算法
3.3.2 HEED算法
3.3.3 TopDisc算法
3.3.4 GAF算法
3.3.5 ASCENT算法
本章小结
课后思考题
第4章 无线传感网络覆盖控制
4.1 覆盖控制的主要内容
4.2 覆盖控制的概念和指标
4.2.1 基本概念
4.2.2 算法的评价指标
4.3 节点部署方式和感知模型
4.3.1 节点部署方式
4.3.2 节点感知模型
4.4 覆盖分类
4.5 典型的覆盖控制算法
4.5.1 基于网格的覆盖定位控制
4.5.2 基于圆周的覆盖控制
4.5.3 基于连通传感器的覆盖控制
4.5.4 基于轮换活跃/休眠的覆盖控制
本章小结
课后思考题
第5章 无线传感网络节点定位
5.1概述
5.2 定位原理与基本术语
5.3 算法分类
5.4 技术指标
5.5基于距离的定位方法
5.6.1 测距阶段
5.6.2 定位阶段
5.6 与距离无关的定位方法
5.6.1 质心定位法
5.6.2 DV-Hop定位法
5.6.3 Amorphous定位法
5.6.4 APIT定位法
5.6.5 凸规划定位法
5.6.6 MDS-MAP定位法
本章小结
课后思考题
第6章 无线传感网络路由协议
6.1 路由设计原则
6.2 路由协议分类
6.3 以数据为中心的平面路由
6.3.1 Flooding平面路由
6.3.2 Gossiping平面路由
6.3.3 SPIN平面路由
6.4 基于查询的路由
6.4.1 DD路由
6.4.2 Rumor谣传路由
6.5 基于能量感知的路由
6.5.1 EA路由
6.5.2 MPEA路由
6.5.3 能量感知路由的改进
6.6 基于地理位置的路由
6.5.1 GPSR路由
6.5.2 GAF路由
6.5.3 GEAR路由
6.5.4 GEM路由
6.7 基于分簇的路由
6.7.1 LEACH路由
6.7.2 TEEN路由
6.7.3 PEGASIS路由
6.7.4 TTDD路由
6.8 基于QoS的路由
6.8.1 SAR路由
6.8.2 SPEED路由
本章小结
课后思考题
第7章 无线传感网络操作系统
7.1 TinyOS操作系统
7.1.1 TinyOS的框架结构
7.1.2 TinyOS的硬件平台抽象
7.1.3TinyOS的调度机制
7.1.4 nesC语言
7.2 Contiki操作系统
7.2.1 Contiki的技术特点
7.2.2 Contiki的源代码结构
7.2.3 Contiki的环境搭建
7.3 MantinsOS操作系统
7.3.1 MantinsOS的体系结构
7.3.2 MantinsOS的设计举例
7.4 SOS操作系统
7.4.1 SOS的体系结构
7.4.2 SOS的功能特点
7.4.3 SOS的通信机制
7.5 Z-Stack
7.5.1 Z-Stack的体系架构
7.5.2 Z-Stack的目录结构
7.5.3 Z-Stack的工作流程
本章小结
课后思考题
第8章 无线传感网络安全策略
8.1无线传感网络安全要求
8.1.1 安全现状分析
8.1.2 安全需求
8.1.3 安全目标
8.2无线传感网络的攻击类型
8.3无线传感网络的安全威胁
8.4无线传感网络的安全策略
8.4.1 加密算法的选择
8.4.2 密钥管理
8.4.2 安全认证
8.5 无线传感网络安全举例
8.5.1 SNEP加密
8.5.2 μTESLA认证
本章小结
课后思考题
第9章 无线传感网络远程传输
9.1 网络传输
9.1.1 Internet传输
9.1.2 以太网传输
9.1.3 无线局域网传输
9.2移动通信传输
9.2.1 移动通信技术
9.2.2 移动通信远程传输应用举例
9.4 微波传输
9.5 卫星传输
9.5.1 卫星通信简介
9.5.2 北斗卫星数据传输
9.6 光纤传输
9.6.1 光纤通信原理
9.6.2 光纤通信应用举例
本章小结
课后思考题
第10章 无线传感网络应用设计
10.1无线传感网络的节点原则
10.2 无线传感网络的功能模块
10.3 现有无线传感网络节点设计方案
10.4 设计举例
10.4.1 项目需求
10.4.2 芯片选型
10.4.3 开发环境
10.4.4 程序示例
本章小结
课后思考题