物联网与无线传感器网络

时间:2013-05-08 11:51  来源:中国物联网工程师培训网  作者:刘浩  点击:

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内容简介  

 

本书是依托中南大学国家级特色专业(物联网工程)的建设,结合国内物联网工程专业的教学情况编写的。本书主要介绍物联网中核心技术之一的无线传感器网络(WSN)的知识,在简要介绍WSN的基础上,详细地叙述了WSN的物理层、数据链路层和网络层的设计要点及其路由协议;然后介绍WSN中的主要技术,如通信标准、时间同步技术、节点定位技术、服务质量保障和网络管理,并给出了WSN的仿真技术;接着介绍WSN中硬件开发、操作系统和软件开发的内容;最后给出了WSN的应用案例。


图书目录  
第1章 无线传感器网络概述1
1.1 无线传感器网络介绍2
1.1.1 无线传感器网络的概念2
1.1.2 无线传感器网络的特点及优势3
1.1.3 无线传感器网络的应用5
1.2 无线传感器网络的体系结构7
1.2.1 传感器的节点结构7
1.2.2 无线传感器网络架构8
1.3 无线传感器网络研究及发展现状11
1.4 无线传感器网络所面临的挑战12
1.5 本章小结13
参考文献14
第2章 无线传感器网络物理层设计15
2.1 无线传感器网络物理层概述16
2.2 无线传感器网络物理层研究现状及发展16
2.3 无线传感器网络物理层关键技术18
2.3.1 编码调制方式的选择18
2.3.2 频率的选择18
2.4 物理层调制解调方式与编码方式20
2.4.1 M-ary调制机制20
2.4.2 差分脉冲位置调制机制21
2.4.3 自适应编码位置调制机制21
2.5 无线传感器网络物理层设计22
2.5.1 频率分配22
2.5.2 通信信道23
2.6 本章小结27
参考文献28
第3章 无线传感器网络的数据链路层设计29
3.1 无线传感器网络数据链路层概述30
3.2 无线传感器网络数据链路层研究现状与发展30
3.2.1 无线传感器网络MAC协议的分类30
3.2.2 无线传感器网络MAC协议需要解决的问题31
3.3 无线传感器网络数据链路层的关键问题31
3.4 无线传感器网络的MAC协议33
3.4.1 基于竞争的MAC协议33
3.4.2 基于分配的MAC协议41
3.4.3 混合型MAC协议49
3.4.4 跨层MAC协议52
3.5 本章小结55
参考文献56
第4章 无线传感器网络的网络层57
4.1 无线传感器网络网络层概述58
4.2 无线传感器网络网络层研究现状和发展59
4.3 无线传感器网络网络层关键问题61
4.4 无线传感器网络路由协议63
4.4.1 基于数据的路由协议63
4.4.2 基于集群结构的路由协议68
4.4.3 基于地理位置信息的路由协议71
4.5 本章小结76
参考文献76
第5章 无线传感器网络传输层协议78
5.1 无线传感器网络传输层协议概述79
5.2 无线传感器网络传输层研究现状和发展81
5.2.1 无线传感器网络传输层关键问题82
5.2.2 无线传感器网络传输层协议分析83
5.3 无线传感器网格体系92
5.3.1 无线传感器网络网格体系结构93
5.3.2 MPAS设计93
5.4 本章小结96
参考文献96
第6章 通信标准98
6.1 IEEE 802.15.4标准99
6.1.1 IEEE 802.15.4协议简介99
6.1.2 IEEE 802.15.4协议栈100
6.2 ZigBee标准107
6.2.1 网络层规范107
6.2.2 应用层规范简介109
6.3 无线局域网技术109
6.3.1 无线局域网概述109
6.3.2 网络拓扑结构110
6.3.3 IEEE 802.11协议栈112
6.4 蓝牙技术114
6.4.1 蓝牙核心协议115
6.4.2 蓝牙优势116
6.5 UWB技术117
6.5.1 UWB协议模型117
6.5.2 UWB优势118
6.6 本章小结119
参考文献119
第7章 时间同步技术121
7.1 时间同步技术概述122
7.2 时间同步技术研究现状与发展123
7.3 时间同步技术关键问题125
7.4 传统时间同步技术127
7.4.1 DMTS同步127
7.4.2 RBS同步128
7.4.3 TPSN同步129
7.4.4 FTSP同步131
7.4.5 传统协议比较132
7.5 新型时间同步技术133
7.5.1 协作同步135
7.5.2 萤火虫同步135
7.6 本章小结138
参考文献138
第8章 无线传感器网络节点定位技术140
8.1 节点定位技术概述141
8.2 节点定位技术研究现状与发展142
8.3 节点定位技术关键问题143
8.4 基于测距的定位技术144
8.4.1 三边定位技术144
8.4.2 角度定位148
8.4.3 测距定位算法性能比较分析149
8.5 基于非测距定位技术150
8.5.1 基本原理150
8.5.2 典型算法151
8.5.3 几种非测距的定位技术性能分析155
8.6 协作定位技术156
8.6.1 刚性体理论概述156
8.6.2 协作体的定义157
8.6.3 协作定义原理158
8.7 本章小结160
参考文献160
第9章 容错设计技术162
9.1 无线传感器网络容错技术概述163
9.2 容错设计模型164
9.3 无线传感器网络可靠性分析166
9.3.1 网络层可靠性166
9.3.2 传输层可靠性167
9.4 无线传感器网络故障检测与诊断167
9.4.1 基于空间相关性的故障诊断168
9.4.2 基于贝叶斯信任网络的故障诊断170
9.5 无线传感器网络的自恢复策略171
9.5.1 基于连接的修复171
9.5.2 基于覆盖的修复171
9.6 本章小结172
参考文献172
第10章 服务质量保证173
10.1 无线传感器网络服务质量概述174
10.2 无线传感器网络服务质量研究现状与发展175
10.3 无线传感器网络QOS关键问题178
10.4 感知QoS保证179
10.4.1 感知Qos概述179
10.4.2 感知模型180
10.4.3 典型的无线传感器网络覆盖控制算法与协议181
10.4.4 亟待解决的问题188
10.5 传输QoS保证188
10.5.1 可靠数据传输189
10.5.2 拥塞控制190
10.6 本章小结191
参考文献191
第11章 网络管理194
11.1 网络管理概述195
11.1.1 网络管理的概念195
11.1.2 网络管理的体系结构196
11.2 网络管理研究现状与发展198
11.2.1 SNMP网络管理架构198
11.2.2 网络管理新技术199
11.3 网络管理关键问题201
11.4 典型网络管理系统203
11.4.1 集中式网络管理系统203
11.4.2 层次式网络管理系统205
11.4.3 分布式网络管理系统207
11.5 本章小结209
参考文献209
第12章 无线传感器网络的仿真技术211
12.1 网络仿真概述212
12.2 无线传感器网络仿真研究现状与发展213
12.3 常用的仿真软件214
12.3.1 OPNET214
12.3.2 NS2216
12.3.3 TOSSIM218
12.4 仿真软件比较220
12.5 本章小结221
参考文献221
第13章 无线传感器网络的硬件开发222
13.1 无线传感器网络硬件开发概述223
13.2 无线传感器网络硬件开发研究现状与发展224
13.3 传感器节点的设计226
13.3.1 核心处理模块设计226
13.3.2 能量模块设计228
13.4 本章小结228
参考文献229
第14章 无线传感器网络的操作系统230
14.1 无线传感器网络操作系统概述231
14.2 TinyOS操作系统232
14.2.1 概述232
14.2.2 TinyOS的系统架构233
14.2.3 TinyOS编译机制234
14.2.4 TinyOS启动机制234
14.2.5 TinyOS任务调度机制236
14.2.6 TinyOS的并发性238
14.2.7 TinyOS的能量管理机制240
14.2.8 通信机制243
14.3 MANTIS OS操作系统246
14.3.1 MANTIS OS的系统架构247
14.3.2 应用程序设计247
14.4 SOS操作系统251
14.5 操作系统比较分析255
14.6 本章小结255
参考文献255
第15章 无线传感器网络的软件开发257
15.1 无线传感器网络软件开发概述258
15.1.1 软件开发特点和设计要求258
15.1.2 软件开发的内容259
15.1.3 无线传感器网络软件开发的主要技术挑战260
15.2 主要开发环境260
15.2.1 nesC语言结构261
15.2.2 nesC应用程序的分析262
15.2.3 nesC程序的仿真264
15.3 无线传感器网络中间件设计265
15.4 本章小结268
参考文献268
第16章 无线传感器网络应用270
16.1 概述271
16.2 无线传感器网络的应用场景272
16.3 无线传感器网络应用技术274
16.3.1 静态部署275
16.3.2 动态部署276
16.4 无线传感器网络应用实例分析277
16.4.1 用于矿井环境监测的无线传感器网络278
16.4.2 山体滑坡案例283
16.5 本章小结289
参考文献289