无线传感器网络技术PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 无线传感器网络的概念与特征 1

1.1.1 无线传感器网络的概念 1

1.1.2 无线传感器网络的特征 2

1.2 无线传感器网络的关键技术 4

1.2.1 微机电系统技术 4

1.2.2 无线通信技术 4

1.2.3 硬件与软件平台 5

1.3 无线传感器网络的设计目标 6

1.4 无线传感器网络的应用领域 8

1.4.1 环境监测 8

1.4.2 国防军事 8

1.4.3 工业监控 9

1.4.4 健康医疗 9

1.4.5 智能家居 9

1.4.6 公共安全 10

1.5 无线传感器网络的发展与现状 10

1.5.1 无线传感器网络的发展历程 10

1.5.2 无线传感器网络的研究现状 11

1.6 无线传感器网络与物联网 12

1.6.1 物联网的概念 12

1.6.2 无线传感器网络与物联网的区别 13

1.7 本章小结 15

参考文献 15

第2章 无线传感器网络的体系结构 18

2.1 无线传感器节点结构 18

2.2 无线传感器网络结构 19

2.2.1 单跳网络结构 19

2.2.2 多跳网络结构 19

2.3 无线传感器网络分类 21

2.3.1 单跳网络和多跳网络 21

2.3.2 静止网络和移动网络 21

2.3.3 确定性网络和非确定性网络 22

2.3.4 静止汇聚节点网络和移动汇聚节点网络 22

2.3.5 单汇聚节点网络和多汇聚节点网络 22

2.3.6 同构网络和异构网络 22

2.4 无线传感器网络协议栈 22

2.4.1 应用层 23

2.4.2 传输层 23

2.4.3 网络层 24

2.4.4 数据链路层 24

2.4.5 物理层 25

2.5 无线传感器网络体系结构设计准则 26

2.6 本章小结 27

参考文献 27

第3章 无线传感器网络的MAC协议 29

3.1 概述 29

3.1.1 无线传感器网络MAC协议的特点 29

3.1.2 无线传感器网络MAC协议的分类 30

3.2 无线传感器网络MAC协议设计 33

3.2.1 设计目标 33

3.2.2 节能设计 34

3.2.3 技术挑战 34

3.3 无线传感器网络的MAC协议 35

3.3.1 竞争型MAC协议 36

3.3.2 非竞争型MAC协议 42

3.3.3 混合型MAC协议 46

3.4 本章小结 48

参考文献 49

第4章 无线传感器网络的路由协议 51

4.1 概述 51

4.1.1 无线传感器网络路由协议的特点 51

4.1.2 无线传感器网络路由协议的分类 52

4.2 无线传感器网络路由协议设计 53

4.2.1 设计目标 54

4.2.2 技术挑战 54

4.3 无线传感器网络的路由协议 55

4.3.1 基于分层的路由协议 55

4.3.2 基于能量的路由协议 59

4.3.3 基于位置的路由协议 61

4.3.4 基于移动性的路由协议 64

4.3.5 基于机会的路由协议 68

4.3.6 基于多路径的路由协议 71

4.3.7 数据为中心的路由协议 73

4.4 无线传感器网络的组播路由协议 78

4.4.1 基于树的组播路由协议 78

4.4.2 基于位置的组播路由协议 79

4.4.3 基于能量的组播路由协议 80

4.4.4 基于地域群播的组播路由协议 81

4.5 本章小结 82

参考文献 82

第5章 无线传感器网络的传输协议 85

5.1 概述 85

5.1.1 无线传感器网络传输协议的特点 86

5.1.2 无线传感器网络传输协议的分类 87

5.2 无线传感器网络传输协议设计 88

5.2.1 设计目标 88

5.2.2 技术挑战 89

5.3 无线传感器网络的拥塞控制基本机制 89

5.3.1 拥塞避免机制 90

5.3.2 拥塞消除机制 90

5.4 无线传感器网络的可靠传输基本机制 92

5.4.1 丢包恢复机制 92

5.4.2 冗余传输机制 93

5.4.3 速率控制机制 93

5.5 无线传感器网络的典型传输协议 93

5.5.1 拥塞控制协议 94

5.5.2 可靠传输协议 98

5.5.3 拥塞控制和可靠传输混合协议 103

5.6 本章小结 104

参考文献 104

第6章 无线传感器网络的时间同步技术 106

6.1 概述 106

6.1.1 无线传感器网络时间同步的必要性 106

6.1.2 无线传感器网络时间同步的特点 107

6.1.3 无线传感器网络时间同步的技术挑战 108

6.2 时间同步的概念与原理 108

6.2.1 时钟模型 108

6.2.2 时钟同步的定义 109

6.2.3 时钟同步的策略 110

6.3 无线传感器网络的时间同步协议 111

6.3.1 基本同步协议 111

6.3.2 多跳同步协议 115

6.3.3 长期同步协议 118

6.4 本章小结 119

参考文献 120

第7章 无线传感器网络的拓扑控制技术 121

7.1 概述 121

7.1.1 无线传感器网络拓扑控制的概念 121

7.1.2 无线传感器网络拓扑控制的必要性 121

7.1.3 无线传感器网络拓扑控制的技术挑战 122

7.2 基于功率控制的拓扑控制机制 123

7.2.1 基于节点度的功率控制算法 123

7.2.2 基于邻近图的功率控制算法 124

7.3 基于层次结构的拓扑控制机制 126

7.3.1 自适应分簇算法 126

7.3.2 分布式分簇算法 129

7.4 本章小结 131

参考文献 131

第8章 无线传感器网络的定位技术 133

8.1 概述 133

8.1.1 无线传感器网络节点定位的必要性 133

8.1.2 无线传感器网络定位技术的特点 134

8.1.3 无线传感器网络节点定位的技术挑战 134

8.2 无线传感器网络定位技术基础 134

8.2.1 节点定位的基本概念 135

8.2.2 定位系统的基本组成 135

8.2.3 节点定位的测距技术 136

8.2.4 节点位置的计算方法 137

8.2.5 节点定位的性能指标 139

8.3 无线传感器网络的定位算法 140

8.3.1 基于测距的定位算法 140

8.3.2 无需测距的定位算法 143

8.4 本章小结 149

参考文献 149

第9章 无线传感器网络的数据融合技术 151

9.1 概述 151

9.1.1 无线传感器网络数据融合的概念 151

9.1.2 无线传感器网络数据融合的必要性 152

9.1.3 无线传感器网络数据融合的技术挑战 152

9.2 无线传感器网络的数据融合方法 153

9.3 无线传感器网络的数据融合策略 154

9.3.1 基于路由的数据融合 154

9.3.2 基于树的数据融合 156

9.3.3 基于分簇的数据融合 158

9.3.4 基于移动代理的数据融合 160

9.4 本章小结 161

参考文献 161

第10章 无线传感器网络的协议标准 163

10.1 概述 163

10.2 IEEE 802.15.4标准 164

10.2.1 IEEE 802.15.4标准概述 164

10.2.2 物理层规范 165

10.2.3 MAC层规范 166

10.3 ZigBee标准 172

10.3.1 ZigBee标准概述 173

10.3.2 网络层规范 175

10.3.3 应用层规范 181

10.4 本章小结 183

参考文献 184

第11章 无线传感器网络与蜂窝网、互联网的互联融合 185

11.1 概述 185

11.2 无线传感器网络的特征及其对网络互联融合的影响 186

11.2.1 无线传感器网络的特征 186

11.2.2 无线传感器网络特征对网络互联融合的影响 187

11.3 无线传感器网络与蜂窝网的互联融合 188

11.3.1 互联融合的网络架构 188

11.3.2 互联融合的关键技术 190

11.3.3 互联融合的M2M平台 191

11.4 无线传感器网络与互联网的互联融合 193

11.4.1 互联融合的网络架构 193

11.4.2 互联融合的关键技术 194

11.4.3 互联融合的6LoWPAN体系架构 196

11.5 本章小结 199

参考文献 199

第12章 无线传感器网络的发展趋势 201

12.1 概述 201

12.2 无线传感器网络的总体趋势 201

12.2.1 应用多样性 202

12.2.2 可管理性 203

12.2.3 技术标准化 203

12.2.4 网络互联融合 204

12.3 无线多媒体传感器网络 204

12.3.1 网络特征 204

12.3.2 网络应用 205

12.3.3 网络结构 206

12.3.4 关键技术 206

12.4 无线容迟传感器网络 208

12.4.1 网络特征 208

12.4.2 网络应用 209

12.4.3 网络结构 211

12.4.4 关键技术 212

12.5 无线传感器与执行器网络 213

12.5.1 网络特征 213

12.5.2 网络应用 213

12.5.3 网络结构 214

12.5.4 关键技术 215

12.6 无线传感器网络的标准化趋势 216

12.6.1 国内标准化工作现状和趋势 216

12.6.2 国际标准化工作现状和趋势 217

12.7 本章小结 219

参考文献 220

附录 223

附录A 英汉术语对照表 223

附录B 英汉缩略语对照表 225