第1章 无线传感器网络技术概述 1
1.1 WSN的发展 1
1.1.1 国外WSN的发展历程 1
1.1.2 国内WSN的发展 2
1.2 WSN的定义 3
1.2.1 传感器网络与WSN 3
1.2.2 WSN的定义 4
1.2.3 WSN与现有网络的比较 5
1.3 WSN的体系结构 5
1.4 WSN的应用前景 8
1.5 WSN的研究现状 12
1.5.1 WSN的基础研究 12
1.5.2 WSN的应用研究 13
1.5.3 WSN研究的热点问题 13
1.6 WSN的技术标准 14
第2章 无线个域网与IEEE 802.15.4协议簇 16
2.1 无线个域网 16
2.1.1 无线个域网的发展 16
2.1.2 IEEE 802.15系列标准 17
2.1.3 IEEE 802.15.4协议簇 19
2.2 IEEE 802.15.4标准 20
2.2.1 IEEE 802.15.4网络拓扑结构 20
2.2.2 IEEE 802.15.4协议层次结构 21
2.2.3 IEEE 802.15.4网络形成与维护 21
2.2.4 IEEE 802.15.4标准的超帧结构与信标 23
2.3 IEEE 802.15.4物理层 26
2.3.1 物理层结构模型 26
2.3.2 物理层管理服务 29
2.3.3 物理层数据服务 30
2.4 IEEE 802.15.4MAC层 31
2.4.1 MAC层服务模型 31
2.4.2 MAC层帧结构 34
2.4.3 MAC层管理服务 36
2.4.4 MAC层数据服务 44
第3章 无线传感网关键技术 45
3.1 无线传感网时间同步技术 45
3.1.1 时间同步的基本原理 45
3.1.2 无线传感网时间同步技术分类 48
3.1.3 典型的无线传感器网络时间同步协议 51
3.1.4 一种典型的无线传感网时间同步方法设计 54
3.2 无线传感网网络调度技术 60
3.2.1 典型无线传感网调度技术 60
3.2.2 确定性通信调度方法的设计 65
3.3 无线传感网跳信道技术 71
3.3.1 无线传感网跳信道基本原理 71
3.3.2 一种典型的自适应跳信道实现方法 76
3.4 无线传感网安全技术 80
3.4.1 无线传感网安全概述 80
3.4.2 无线传感网安全关键技术 81
3.4.3 无线传感网安全管理技术 94
3.5 IEEE 1451标准与传感器接入技术 103
3.5.1 IEEE 1451协议族 103
3.5.2 IEEE 1451标准的实现模型 105
第4章 ZigBee技术 109
4.1 ZigBee技术的发展 109
4.2 ZigBee协议体系 110
4.2.1 ZigBee协议栈架构 110
4.2.2 ZigBee网络层模型 112
4.2.3 ZigBee应用层模型 114
4.3 ZigBee网络的构成 115
4.3.1 设备分类及功能 115
4.3.2 ZigBee的网络拓扑 115
4.4 ZigBee通信卡的开发 118
4.4.1 ZigBee通信卡硬件设计 118
4.4.2 ZigBee通信卡软件设计 119
4.5 ZigBee网关的开发 120
4.5.1 ZigBee网关通信模型 120
4.5.2 ZigBee网关的硬件设计 121
4.5.3 ZigBee网关的软件实现 125
4.6 基于ZigBee的三表数据采集系统设计 127
4.6.1 三表数据采集系统设计 127
4.6.2 三表数据采集中继器硬件设计 128
4.6.3 三表数据采集中继器软件设计 131
4.6.4 三表数据采集系统测试 135
第5章 6LoWPAN技术 139
5.1 6LoWPAN技术的发展 139
5.2 6LoWPAN网络核心协议 140
5.2.1 适配层协议 140
5.2.2 路由协议 143
5.2.3 邻居发现协议 148
5.2.4 CoAP协议 149
5.3 轻量级IPv6无线传感网协议栈 155
5.3.1 协议栈体系结构 155
5.3.2 协议栈设计要求 156
5.3.3 协议栈整体方案设计 157
5.3.4 协议栈应用层设计 158
5.3.5 协议栈传输层设计 161
5.3.6 协议栈网络层设计 163
5.3.7 协议栈适配层设计 170
5.4 6LoWPAN传感网设备开发平台 173
5.4.1 6LoWPAN传感网设备开发平台总体设计 173
5.4.2 6LoWPAN传感网设备开发平台硬件设计 175
5.4.3 6LoWPAN传感网设备开发平台软件设计 178
5.4.4 LoWPAN传感网网络管理程序设计 191
5.4.5 上位机GUI软件设计 198
5.5 6LoWPAN无线传感网系统实验 202
5.5.1 6LoWPAN无线传感网系统组成 202
5.5.2 IEEE 802.15.4网关功能实验 203
5.5.3 6LoWPAN边界路由实验 205
5.5.4 6LoWPAN协议分析实验 213
5.5.5 GUI监控实验 214
第6章 WIA-PA技术 216
6.1 WIA-PA标准的发展 216
6.1.1 WIA-PA标准发展概述 216
6.1.2 WIA-PA的技术特征 216
6.2 WIA-PA网络构成 217
6.2.1 WIA-PA网络的拓扑结构 217
6.2.2 WIA-PA的设备分类及功能 218
6.3 WIA-PA协议栈的设计与实现 219
6.3.1 WIA-PA协议体系 219
6.3.2 WIA-PA协议栈总体设计 221
6.3.3 WIA-PA数据结构设计 222
6.3.4 WIA-PA主要流程及接口设计 229
6.3.5 WIA-PA协议栈的实现 233
6.4 WIA-PA开发平台 262
6.4.1 开发平台简介 262
6.4.2 开发平台实验 263
第7章 无线传感网络综合应用 267
7.1 智能家居 267
7.1.1 智能家居概述 267
7.1.2 家居安防开发实例 268
7.1.3 家居安防运行测试 275
7.2 智能化ANDON系统 281
7.2.1 ANDON系统概述 281
7.2.2 ANDON工位子系统开发 283
7.2.3 ANDON系统软件运行测试 295
7.3 水电厂智能监控系统 298
7.3.1 水电厂智能监控系统概述 298
7.3.2 水电站智能在线监测系统设计 299
7.3.3 水电站智能在线监测系统现场设备设计 302
7.3.4 水电站智能在线监测系统运行测试 315