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第1章 绪论 1

1.1传感器、传感器网络与无线传感器网络 1

1.2无线传感器网络的要素与结构 3

1.3无线传感器网络的特征与优势 4

1.3.1无线传感器网络的主要特征 5

1.3.2无线传感器网络的主要优势 6

1.3.3与无线自组织通信网络的比较 7

1.4无线传感器网络的发展历程与趋势 9

1.4.1无线传感器网络的早期研究 9

1.4.2近年来无线传感器网络的发展 12

1.4.3无线传感器网络的未来发展趋势 15

参考文献 17

第2章 无线传感器网络的技术体系 19

2.1引言 19

2.2从原理功能角度分类的技术 20

2.2.1传感器技术 20

2.2.2无线通信与组网技术 21

2.2.3分布式数据融合／聚合技术 22

2.2.4数据管理技术 22

2.2.5节点定位技术 23

2.2.6时间同步技术 24

2.3从工程实现角度分类的技术 24

2.3.1无线传感器网络节点硬件制造技术 24

2.3.2嵌入式软件开发技术 25

2.3.3节点供电技术 26

2.3.4节点及网络的能量有效性设计技术 26

2.4从网络运行与应用角度分类的技术 27

2.4.1网络布设与休眠调度技术 27

2.4.2无线传感器网络广域互联技术 28

2.4.3结合具体行业的无线传感器网络应用技术 28

参考文献 29

第3章 无线传感器网络的无线通信特点 32

3.1概述 32

3.2无线通信特点 32

3.2.1无线信道特性 32

3.2.2接收信号功率与距离的关系分析 33

3.2.3接收信号强度分类 38

3.2.4几点结论 43

3.2.5一些问题探讨 43

3.3无线通信的能耗 49

3.3.1无线传感器网络单节点能耗特性 49

3.3.2无线传感器网络能耗特性 60

3.4小结 61

参考文献 61

第4章 无线传感器网络覆盖及其相关问题 64

4.1引言 64

4.1.1覆盖问题 65

4.1.2覆盖的度量指标 67

4.2覆盖模型 68

4.3基于覆盖模型的若干问题研究 71

4.3.1网络布设问题的研究 71

4.3.2节点休眠调度问题的研究 75

4.3.3最小暴露路径问题的研究 79

4.4小结 83

参考文献 83

第5章 无线传感器网络的MAC协议 85

5.1MAC协议设计的影响因素 85

5.2主要问题及策略 88

5.2.1信道接入机制 88

5.2.2MAC层的节能策略 94

5.3典型的MAC协议 102

5.3.1S-MAC 102

5.3.2Sift 104

5.3.3TCS-MAC 106

5.3.4SMACS 108

5.3.5EMACs 112

5.3.6TRAMA 115

5.3.7BMA 119

5.3.8Arisha 121

5.4小结 124

参考文献 125

第6章 无线传感器网络的路由协议 127

6.1无线传感器网络特点及对路由协议设计的影响 127

6.2路由协议设计的关键问题分析 131

6.2.1能量有效性 131

6.2.2可扩展性 134

6.2.3数据传输可靠性 135

6.3路由协议分类 137

6.3.1已有路由协议分类标准的总结 137

6.3.2基于设计思路的路由协议分类 139

6.4简单的无结构路由协议 143

6.4.1Flooding和Gossiping 143

6.4.2SPIN 144

6.4.3谣传路由 147

6.5树或类树路由协议 149

6.5.1定向扩散 149

6.5.2高弹性多径路由 151

6.5.3SAR 153

6.5.4LEACH 155

6.5.5PEGASIS和Hierarchical-PEGASIS 158

6.5.6TEEN和APTEEN 160

6.6地理路由协议 161

6.6.1基于局部地理拓扑信息实现单播路由协议 161

6.6.2利用地理位置信息改善地域多播的实现方式 170

6.6.3基于地理栅格的分层网络结构及路由协议 176

6.7无线传感器网络典型路由协议比较 181

6.7.1协议特点 181

6.7.2应用场合 182

6.8小结 183

参考文献 185

第7章 无线传感器网络的数据聚合技术 190

7.1数据聚合概述 190

7.1.1数据聚合的概念及意义 190

7.1.2数据聚合面临的挑战 191

7.1.3数据聚合与分层协议的关系 192

7.1.4数据聚合与路由的关系 192

7.2数据聚合结构 193

7.2.1最优的数据聚合结构 193

7.2.2近似优化的数据聚合树构造算法 195

7.2.3不显式建立数据聚合结构的实例 197

7.3数据聚合时机 198

7.3.1周期性数据回传中数据聚合时机的确定 199

7.3.2事件触发类数据回传中聚合时机的确定 202

7.4数据压缩技术 203

7.4.1分布式信源编码 203

7.4.2使用数据压缩的最优群大小 204

7.4.3SPT与SPT／TSP结构 206

7.5小结 207

参考文献 208

第8章 无线传感器网络的广域互联 210

8.1引言 210

8.2无线传感器网络与IP网络互联的主要方式 211

8.2.1协议转换方式 211

8.2.2协议承载方式 213

8.2.3全IP方式 215

8.3全IPv6方式的优势及主要问题 218

8.3.1全IPv6方式的优势 218

8.3.2值得研究的问题 219

8.4全IPv6无线传感器网络的组网、编址及路由问题 222

8.4.1全IPv6无线传感器网络的网络结构 222

8.4.2无线传感器网络中的IPv6编址问题分析 224

8.4.3全IPv6无线传感器网络的编址、地址配置及路由 230

8.5小结 233

参考文献 233

第9章 无线传感器网络时间同步技术 236

9.1引言 236

9.2时间同步模型 237

9.2.1时钟模型 237

9.2.2通信模型 238

9.2.3时间同步的误差来源 240

9.2.4信号级时间同步与消息级时间同步 240

9.2.5小结 241

9.3时间同步协议 242

9.3.1时间同步的几种类别 242

9.3.2时间同步协议 244

9.3.3小结 253

参考文献 254

第10章 无线传感器网络节点定位技术 255

10.1引言 255

10.2节点定位技术简介 255

10.2.1节点定位基本概念 255

10.2.2节点定位技术特点 256

10.2.3参数定义 257

10.3基于测距的定位技术 257

10.3.1测距／测角技术 258

10.3.2定位方法 260

10.3.3校正技术 263

10.4免于测距的定位技术 264

10.5小结 271

参考文献 272

第11章 无线传感器网络硬件平台特点及其发展趋势 276

11.1引言 276

11.2硬件平台特点 277

11.3节点硬件平台的组成 278

11.3.1微控制器单元 278

11.3.2通信模块 280

11.3.3传感器 283

11.3.4执行器 284

11.3.5供电单元 284

11.3.6其他 284

11.4无线传感器网络硬件平台演进策略 285

11.4.1无线传感器网络节点硬件发展面临的问题 285

11.4.2MEMS技术为无线传感器网络带来的其他变化 286

11.4.3无线传感器网络硬件平台进化过程 288

11.5小结 290

参考文献 291

第12章 无线传感器网络的软件技术 292

12.1引言 292

12.2TinyOS 295

12.2.1基于组件的编程模型 295

12.2.2基于事件触发的并发执行模型 298

19.2.3通信模型 299

12.3NesC编程 301

12.3.1模块与接口 302

12.3.2配件与连接 309

12.3.3参数化连接 312

12.4典型应用分析 316

12.4.1应用模块文件：BlinkTaskC.nc 317

12.4.2系统初始化 318

12.4.3任务调度 321

12.4.4执行过程 324

12.5安装、调试与编程提示 325

12.5.1Tiny052.x安装 325

12.5.2GDB／ddd调试 327

12.5.3NesC编程提示 331

12.6小结 333

参考文献 333

第13章 无线传感器网络的应用 334

13.1引言 334

13.2无线传感器网络的主要应用领域 334

13.3典型的无线传感器网络应用系统 338

13.4小结 346

参考文献 346

缩略语 348