无线传感器网络 技术、协议与应用PDF电子书下载

第1章 无线传感器网络概述 1

1.1 引言 1

1.1.1 无线传感器网络的背景 2

1.1.2 传感器网络的应用 9

1.1.3 本书重点 12

1.2 无线传感器网络技术概述 13

1.2.1 传感器网络体系结构的基本元素 14

1.2.2 传感器网络发展史简要回顾 25

1.2.3 挑战与阻碍 26

1.3 小结 29

参考文献 29

第2章 无线传感器网络的应用 37

2.1 引言 37

2.2 背景知识 37

2.3 应用范围 40

2.4 第二类无线传感器网络应用实例 49

2.4.1 家居控制 50

2.4.2 建筑自动化 51

2.4.3 工业自动化 54

2.4.4 医学应用 55

2.5 第一类无线传感器网络应用举例 56

2.5.1 传感器和机器人 57

2.5.2 可重构传感器网络 59

2.5.3 高速公路监控 60

2.5.4 军事应用 61

2.5.5 土木与环境工程应用 63

2.5.6 火灾仪表 64

2.5.7 环境监测 64

2.5.8 纳米传感器的应用 64

2.6 WSN技术的另一个分类 65

2.7 小结 66

参考文献 67

第3章 基础无线传感器技术 72

3.1 引言 72

3.2 传感器节点技术 72

3.2.1 概述 72

3.2.2 硬件和软件 75

3.3 传感器的分类 78

3.4 无线节点的工作环境 80

3.5 无线节点的发展趋势 82

3.6 小结 85

参考文献 85

第4章 无线传输技术与系统 87

4.1 简介 87

4.2 无线电技术 87

4.2.1 传播与传播损耗 88

4.2.2 调制 93

4.3 可用的无线技术 95

4.3.1 校园网应用 101

4.3.2 城域网/广域网应用 110

4.4 小结 119

参考文献 125

第5章 无线传感器网络介质访问控制协议 129

5.1 简介 129

5.2 背景 130

5.3 介质访问控制协议的基础 131

5.3.1 性能要求 131

5.3.2 通用协议 134

5.4 无线传感器网络介质访问控制协议 142

5.4.1 基于调度的协议 143

5.4.2 随机接入协议 146

5.5 传感器介质访问控制案例 148

5.5.1 协议概况 148

5.5.2 周期性侦听和睡眠操作 149

5.5.3 调度表选择与维护 149

5.5.4 维持同步 150

5.5.5 自适应监听 151

5.5.6 访问控制和数据交换 151

5.5.7 消息传递 152

5.6 IEEE 802.15.4LR-WPANs服务标准案例研究 153

5.6.1 物理层 155

5.6.2 MAC层 156

5.7 小结 167

参考文献 168

第6章 无线传感器网络路由协议 173

6.1 引言 173

6.2 背景 174

6.3 数据分发与采集 174

6.4 无线传感器网络路由挑战与设计问题 175

6.4.1 网络规模与时变特性 176

6.4.2 资源限制 176

6.4.3 传感器应用数据模型 176

6.5 无线传感器网络路由策略 177

6.5.1 无线传感器网络路由技术 178

6.5.2 洪泛机制及其变形 178

6.5.3 SPIN协议 180

6.5.4 LEACH协议 184

6.5.5 PEGASIS协议 187

6.5.6 定向扩散协议 189

6.5.7 基于地理位置的路由协议 192

6.6 小结 198

参考文献 198

第7章 无线传感器网络传输控制协议 202

7.1 传统的传输控制协议 202

7.1.1 TCP（RFC 793） 204

7.1.2 UDP（RFC 768） 205

7.1.3 移动IP 205

7.1.4 在无线传感器网络中使用TCP或UDP的可行性 206

7.2 传输协议的设计问题 207

7.3 现有的传输控制协议的实例 209

7.3.1 CODA（拥塞检测和避免） 209

7.3.2 ESRT（事件下沉可靠传输） 210

7.3.3 RMST（可靠的多段传输） 210

7.3.4 PSFQ（慢存入，快取出） 210

7.3.5 GARUDA（揭路荼） 211

7.3.6 ATP（自组织网络的传输协议） 211

7.3.7 传输控制协议的问题 212

7.4 传输控制协议的性能 212

7.4.1 拥塞 212

7.4.2 丢包恢复 214

7.5 小结 215

参考文献 215

第8章 无线传感器网络中间件 217

8.1 简介 217

8.2 无线传感器网络中间件工作的原理 217

8.3 中间件的结构 219

8.3.1 与数据相关的函数 220

8.3.2 结构 223

8.4 现有的中间件 224

8.4.1 MiLAN（连接应用和网络的中间件） 224

8.4.2 IrisNet（互联网规模资源密集型传感器网络服务） 225

8.4.3 AMF（自适应中间件框架） 225

8.4.4 DSWare（数据服务中间件） 226

8.4.5 CLMF（基于簇的轻量级中间件框架） 226

8.4.6 MSM（监控中间件服务） 226

8.4.7 Em＊（一种开发和部署无线传感器网络的软件环境） 227

8.4.8 Impala（针对自动化的并行传感系统的中间件） 227

8.4.9 Dfuse（一种分布式数据融合框架） 227

8.4.10 DDS（设备数据库系统） 228

8.4.11 传感器件 228

8.5 小结 229

参考文献 229

第9章 无线传感器网络的管理 233

9.1 概述 233

9.2 网络管理需求 233

9.3 传统的网络管理模型 234

9.3.1 简单的网络管理协议 234

9.3.2 电信运营图 235

9.4 网络管理的设计问题 235

9.5 管理架构示例：MANNA 237

9.6 与网络管理相关的其他问题 239

9.6.1 命名 239

9.6.2 定位 240

9.7 小结 241

参考文献 241

第10章 无线传感器网络操作系统 244

10.1 概述 244

10.2 操作系统的设计问题 245

10.3 操作系统实例 247

10.3.1 TinyOS 247

10.3.2 Mate 248

10.3.3 MagnetOS 248

10.3.4 MANTIS 249

10.3.5 OSPM 249

10.3.6 EYESOS 250

10.3.7 SenOS 250

10.3.8 EMERALDS 251

10.3.9 PicOS 251

10.4 小结 251

参考文献 252

第11章 性能和流量管理 254

11.1 简介 254

11.2 背景 254

11.3 无线传感器网络的网络协议 256

11.3.1 MAC协议 256

11.3.2 路由协议 257

11.3.3 传输协议 258

11.4 无线传感器网络的性能建模 258

11.4.1 性能指标 259

11.4.2 基本模型 259

11.4.3 网络模型 263

11.5 案例研究：系统生命周期的简单计算 265

11.5.1 分析 266

11.5.2 讨论 268

11.6 小结 270

参考文献 270