第1章 无线传感器网络概述 1
1.1 背景 1
1.2 无线传感器节点的组成 2
1.3 传感器网络的分类 3
1.4 无线传感器网络的特点 4
1.5 无线传感器网络面临的挑战 5
1.6 无线传感器网络和无线网状网络的对比 7
1.7 总结 8
参考文献 8
第2章 无线传感器节点：结构与操作 10
2.1 无线传感器网络的限制 10
2.2 设计挑战 12
2.3 硬件体系结构 12
2.4 操作系统与环境 14
2.5 传感器节点示例 16
2.6 基础设施对无线传感器网络性能指标的影响 16
2.7 MEMS技术 17
2.8 硬件平台 18
2.8.1 片上系统传感器节点 18
2.8.2 增强通用个人计算机 18
2.8.3 专用传感器节点 18
2.9 软件平台 19
2.10 总结 19
参考文献 19
第3章 无线传感器网络的应用：概述与案例研究 21
3.1 目标检测与追踪 21
3.1.1 能量 22
3.1.2 可靠性 23
3.1.3 复杂度 23
3.1.4 目标对环境扰动的识别（现象学） 23
3.1.5 传感器的选择 24
3.2 轮廓与边缘检测 24
3.2.1 连续极值搜索 25
3.2.2 传感器分组与轮廓点搜寻 25
3.2.3 轮廓线的创建 26
3.3 应用的类型 26
3.3.1 环境应用 26
3.3.2 医疗应用 26
3.3.3 生产过程控制 27
3.3.4 智能家居 27
3.3.5 国土安全 27
3.3.6 水下应用 27
3.3.7 农业 31
3.3.8 军事应用 31
3.4 总结 31
参考文献 31
第4章 无线传感器网络中的介质访问 34
4.1 无线网络中的介质访问控制 34
4.1.1 S-MAC：节能协议 35
4.1.2 L-MAC：轻量级MAC协议 38
4.1.3 动态调度MAC协议 40
4.1.4 节能QoS感知MAC协议 42
4.1.5 节能应用感知MAC协议 43
4.1.6 位置感知MAC协议 43
4.1.7 移动无线传感器网络的节能MAC协议 44
4.1.8 O-MAC：以接收端为中心的能量管理协议 44
4.1.9 PMAC：无线传感器网络的自适应节能MAC协议 45
4.1.10 T-MAC协议 46
4.1.11 BMAC协议 47
4.2 无线传感器网络的MAC问题 48
4.3 总结 49
参考文献 49
第5章 无线传感器网络中的路由 53
5.1 无线传感器网络中的路由基础与挑战 53
5.2 基于网络架构的路由协议 56
5.2.1 多跳平面路由 56
5.2.2 分层／分簇路由机制 59
5.2.3 基于位置的路由机制 64
5.3 基于操作特点的路由协议 66
5.3.1 基于查询的路由方法 66
5.3.2 多径路由机制 66
5.3.3 协作与非协作处理 67
5.3.4 基于服务质量的路由机制 67
5.3.5 基于协商的路由机制 68
5.4 总结 68
参考文献 69
第6章 无线传感器网络的传输协议 73
6.1 无线传感器网络的传输协议需求 73
6.2 因特网传输协议及其在无线传感器网络中的适用性 74
6.3 现有的无线传感器网络传输协议 75
6.3.1 协议分类 75
6.3.2 以拥塞控制和流量控制为中心的协议 75
6.3.3 以可靠性为中心的协议 82
6.3.4 其他协议 89
6.4 总结 90
参考文献 91
第7章 定位与追踪 93
7.1 定位 93
7.1.1 测距技术 94
7.1.2 到达时差 95
7.1.3 到达角和数字罗盘 96
7.1.4 定位算法 96
7.2 目标追踪 109
7.2.1 单目标追踪 109
7.2.2 多目标追踪 114
7.3 总结 116
参考文献 116
第8章 拓扑管理与控制 119
8.1 拓扑管理 119
8.2 拓扑管理的分类 119
8.2.1 拓扑发现 119
8.2.2 休眠周期管理 122
8.2.3 集群 125
8.3 拓扑控制 130
8.3.1 网络覆盖 130
8.3.2 网络连通性 132
8.4 总结 134
参考文献 134
第9章 无线传感器网络的性能评估 138
9.1 背景信息 138
9.2 无线传感器网络建模 139
9.3 仿真模型 142
9.4 对传感器行为和传感器网络建模 144
9.4.1 自组织 144
9.4.2 协同算法 145
9.4.3 安全机制 145
9.4.4 能量感知要求 145
9.5 无线传感器网络的仿真工具 146
9.6 性能指标 148
9.7 基本模型 149
9.7.1 流量模型 149
9.7.2 能量模型 150
9.8 总结 150
参考文献 150
第10章 无线传感器网络中的安全问题 153
10.1 背景 153
10.2 无线传感器网络的限制 156
10.3 无线传感器网络的安全需求 156
10.4 无线传感器网络特有的漏洞和相应攻击方法 158
10.5 无线传感器网络的物理攻击 159
10.6 无线传感器网络近期的安全问题 161
10.7 无线传感器网络的安全协议 162
10.7.1 SPINS 162
10.7.2 TinySec 162
10.7.3 LEAP 162
10.8 无线传感器网络中的拒绝服务攻击和相关防御措施 163
10.9 总结 166
参考文献 166
第11章 无线移动传感器网络 171
11.1 覆盖与移动传感器 172
11.1.1 Voronoi图方法 172
11.1.2 基于虚拟力的方法 175
11.1.3 基于网格的方法 176
11.1.4 事件覆盖 178
11.2 网络寿命延长 181
11.2.1 可预测且可控的移动汇聚节点 181
11.2.2 可预测但不可控的移动汇聚节点 182
11.2.3 不可预测且不可控的汇聚节点 183
11.2.4 移动中继与数据骡子 188
11.3 总结 190
参考文献 190
第12章 无线多媒体传感器网络 193
12.1 网络应用 193
12.1.1 多媒体监控 193
12.1.2 交通管理 193
12.1.3 先进的医疗服务 193
12.1.4 环境监测 194
12.1.5 工业过程控制 194
12.1.6 虚拟现实 194
12.2 无线多媒体传感器网络面临的挑战 194
12.2.1 资源限制 194
12.2.2 变化的信道容量 195
12.2.3 多媒体编码技术 195
12.2.4 冗余移除 195
12.2.5 QoS要求 195
12.3 无线多媒体传感器网络的不同架构 196
12.3.1 传统架构 196
12.3.2 同构、单层、集群式架构 196
12.3.3 同构、多层架构 197
12.3.4 集成架构 198
12.4 不同架构的对比 198
12.5 多媒体传感器节点架构 198
12.6 现有的传感器节点平台 199
12.6.1 Panoptes 199
12.6.2 Cyclops 200
12.6.3 SensEye 201
12.7 通信层 201
12.7.1 物理层 201
12.7.2 链路层 203
12.7.3 网络层 207
12.7.4 传输层 209
12.7.5 应用层 211
12.7.6 跨层问题 213
12.8 总结 214
参考文献 214
第13章 水下无线传感器网络 218
13.1 水下无线传感器网络的特征、属性和应用 219
13.2 水下物理学和动力学 220
13.3 水下无线传感器网络设计：通信模型和网络协议 224
13.3.1 水下无线传感器网络组件 224
13.3.2 水下无线传感器网络架构 225
13.3.3 定位服务 226
13.3.4 水下无线传感器网络协议设计 228
13.4 总结 233
参考文献 233
第14章 无线地下传感器网络 237
14.1 应用 237
14.1.1 土壤属性监测 238
14.1.2 环境监测 238
14.1.3 边界监视 238
14.1.4 采矿安全警戒 238
14.1.5 基础设施监测 238
14.1.6 定位 239
14.2 无线地下传感器网络设计中的挑战 239
14.2.1 地下通信信道设计 239
14.2.2 拓扑设计 239
14.2.3 能量消耗 240
14.2.4 天线设计 240
14.2.5 环境风险 240
14.3 网络架构 241
14.3.1 埋在地下的WUGSN拓扑 241
14.3.2 部署在矿井和隧道中的WUGSN拓扑 242
14.4 通信架构 242
14.4.1 物理层 243
14.4.2 数据链路层 243
14.4.3 网络层 244
14.4.4 传输层 244
14.4.5 跨层设计 245
14.4.6 极端机会路由 245
14.4.7 地下机会路由协议 246
14.5 无线地下信道 246
14.6 土壤属性对无线地下信道的影响 248
14.7 地下信道模型 249
14.7.1 埋在地下的WUGSN通信信道 249
14.7.2 部署在矿井和隧道中的WUGSN通信信道 249
14.8 总结 250
参考文献 250
索引 252