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第1章 无线传感网技术概述1

1.1无线传感网体系结构1

1.1.1无线传感网网络结构1

1.1.2无线传感器节点结构2

1.1.3无线传感器协议栈3

1.2无线传感网的主要特征4

1.2.1不同于移动自组网4

1.2.2不同于现场总线网络4

1.2.3无线传感器节点的限制5

1.2.4无线传感网的特点6

1.3无线传感网关键技术8

1.4无线传感网的应用12

1.5无线传感网发展与现状14

1.5.1无线传感网发展的三个阶段14

1.5.2无线传感网发展现状15

1.5.3无线传感网的发展趋势17

本章小结18

思考题19

第2章 物理层通信技术20

2.1概述20

2.2链路特征20

2.2.1通信频率20

2.2.2无线通信信道21

2.2.3调制解调技术24

2.3物理层的设计30

2.3.1物理层帧结构30

2.3.2物理层设计要素31

2.4典型的物理层通信技术33

2.4.1近距离无线通信技术33

2.4.2广域网无线通信技术38

本章小结41

思考题42

第3章 无线传感网MAC协议43

3.1概述43

3.1.1无线传感网MAC协议设计所面临的问题43

3.1.2无线传感网MAC协议分类45

3.2基于竞争的MAC协议46

3.2.1 IEEE 802.11MAC协议46

3.2.2 S-MAC协议49

3.2.3 T -MAC协议51

3.2.4 Sift协议54

3.3基于时分复用的MAC协议56

3.3.1基于分簇网络的MAC协议56

3.3.2 DEANA协议57

3.3.3 TRAMA协议58

3.3.4 DMAC协议60

3.4其他类型的MAC协议62

3.4.1 S-MACS/EAR协议63

3.4.2基于CDMA的MAC协议65

本章小结66

思考题67

第4章 IEEE 802.15.4标准与ZigBee协议68

4.1概述68

4.2 IEEE 802.15.4网络简介69

4.2.1 IEEE 802.15.4网络拓扑结构70

4.2.2 IEEE 802.15.4网络协议栈70

4.2.3物理层70

4.2.4 MAC层72

4.3 ZigBee协议75

4.3.1 ZigBee协议框架75

4.3.2 ZigBee协议的主要特征76

4.3.3 ZigBee网络层77

4.3.4 ZigBee应用层78

4.4 CC2530芯片80

4.4.1 CC2530芯片概述80

4.4.2 CC2530引脚及功能描述82

4.4.3 CC2530片上8051内核84

4.4.4 CC2530主要特征外设85

4.4.5 CC2530无线收发器90

4.4.6参考设计电路91

4.4.7可用的软件92

4.5 ZigBee协议栈95

4.5.1 Z-Stack协议栈介绍95

4.5.2 ZigBee设备类型100

4.5.3寻址101

4.5.4绑定104

4.5.5路由106

4.5.6其他配置108

本章小结110

思考题110

第5章 无线传感网路由协议111

5.1概述111

5.1.1无线传感网路由协议的特点和要求111

5.1.2路由协议的分类112

5.2能量感知路由协议113

5.2.1能量路由协议114

5.2.2能量多路径路由协议114

5.3平面路由协议116

5.4层次路由协议119

5.4.1 LEACH协议119

5.4.2 PEGASIS协议121

5.4.3 TEEN协议122

5.5基于查询的路由协议123

5.5.1定向扩散路由协议123

5.5.2谣传路由机制125

5.6基于地理位置的路由协议126

5.6.1 GEAR路由协议126

5.6.2 GAF路由协议128

5.6.3 GPSR路由协议130

5.6.4 GEM路由协议131

5.7基于QoS的路由协议131

5.7.1 SPEED协议132

5.7.2 SAR协议133

5.7.3 ReInForM协议133

5.8路由协议自主切换133

本章小结135

思考题136

第6章 定位技术137

6.1节点定位概述137

6.2基于测距的定位算法140

6.2.1测距方法140

6.2.2节点定位计算方法142

6.3无须测距的定位算法144

6.4定位技术的典型应用148

本章小结149

思考题149

第7章 同步技术150

7.1无线传感网时间同步的重要性和时间同步协议150

7.1.1时间同步的重要性150

7.1.2时间同步协议151

7.2 RBS同步机制152

7.3 Tiny-sync/Mini-sync同步机制153

7.4 TPSN时间同步协议154

7.5时间同步的应用示例156

本章小结156

思考题156

第8章 安全技术157

8.1概述157

8.2无线传感网的安全分析158

8.2.1物理层的攻击与防御158

8.2.2链路层的攻击与防御159

8.2.3网络层的攻击与防御159

8.2.4传输层的攻击与防御161

8.3无线传感网的安全防护技术161

8.3.1安全框架162

8.3.2安全协议与防护技术162

本章小结164

思考题164

第9章 数据融合技术165

9.1概述165

9.2无线传感网数据融合的作用166

9.3无线传感网的数据融合模型169

9.3.1数据包级融合模型169

9.3.2跟踪级融合模型169

9.4无线传感网数据融合技术170

9.4.1基于路由的数据融合170

9.4.2基于反向组播树的数据融合171

9.5数据融合技术的主要算法172

本章小结174

思考题174

第10章 数据管理技术175

10.1系统结构175

10.2数据模型与查询语言177

10.3数据存储与索引技术180

10.4查询处理技术182

本章小结187

思考题187

第11章 nesC语言与TinyOS操作系统188

11.1 nesC语言188

11.1.1 nesC语言规范189

11.1.2模块及其组成195

11.1.3配件及其组成197

11.1.4基于nesC语言的应用程序202

11.1.5 Blink实例206

11.1.6 nesC语言程序运行模型210

11.1.7编程约定220

11.2 TinyOS操作系统224

11.2.1无线传感网对操作系统的要求224

11.2.2 TinyOS组件模型226

11.2.3 TinyOS通信模型231

本章小结234

思考题234

第12章 以数据为中心的网络互联235

12.1无线传感网互联技术概述235

12.1.1无线传感网接入Internet所面临的挑战235

12.1.2无线传感网接入Internet的结构236

12.1.3无线传感网接入Internet的方案238

12.1.4现有解决方案所存在的问题240

12.2无线传感网接入Internet体系结构的设计241

12.2.1 W SN—Internet网关设计241

12.2.2 Internet→WSN数据包转换242

12.2.3 WSN→Intemet数据包转换243

本章小结244

思考题244

第13章 无线传感网应用开发技术245

13.1无线传感网节点硬件平台245

13.1.1无线传感器节点的设计要求与内容245

13.1.2无线传感器节点的设计247

13.1.3传感器汇聚节点/网关节点的设计251

13.2无线传感网软件平台252

13.2.1节点的操作系统252

13.2.2应用软件开发254

13.3无线传感网的仿真平台257

13.3.1无线传感网仿真的特点257

13.3.2通用网络仿真平台258

13.3.3针对无线传感网的仿真平台262

13.4无线传感器节点设计案例269

13.4.1硬件设计269

13.4.2软件设计272

本章小结277

思考题278

主要参考文献279