无线传感器网络

第1篇传感器网络通信协议
 第1章无线传感器网络概述3
 1.1传感器网络体系结构4
 1.1.1传感器网络结构4
 1.1.2传感器节点结构5
 1.1.3传感器网络协议栈5
 1.2传感器网络的特征6
 1.2.1与现有无线网络的区别6
 1.2.2传感器节点的限制7
 1.2.3传感器网络的特点9
 1.3传感器网络的应用11
 1.4传感器网络的研究进展14
 1.5传感器网络的关键技术16
 1.6本书章节安排23
 参考文献25
 第2章路由协议27
 2.1概述27
 2.2路由协议分类28
 2.3能量感知路由29
 2.3.1能量路由29
 2.3.2能量多路径路由31
 2.4基于查询的路由32
 2.4.1定向扩散路由32
 2.4.2谣传路由34
 2.5地理位置路由36
 2.5.1GEAR路由36
 2.5.2GEM路由38
 2.5.3边界定位的地理路由42
 2.6可靠路由协议45
 2.6.1基于不相交路径的多路径路由机制45
 2.6.2ReInForM路由47
 2.6.3SPEED协议49
 2.7路由协议自主切换52
 2.8小结54
 参考文献55
 第3章MAC协议59
 3.1概述59
 3.2基于竞争的MAC协议61
 3.2.1IEEE 802.11 MAC层协议61
 3.2.2SMAC协议64
 3.2.3TMAC协议67
 3.2.4Sift协议70
 3.3基于时分复用的MAC协议73
 3.3.1基于分簇网络的MAC协议74
 3.3.2DEANA协议75
 3.3.3基于周期性调度的MAC协议75
 3.3.4TRAMA协议78
 3.3.5DMAC81
 3.4其他类型的MAC协议85
 3.4.1SMACS/EAR协议85
 3.4.2基于CDMA方式的信道分配协议86
 3.5小结87
 参考文献88
 第4章拓扑控制89
 4.1概述89
 4.2功率控制90
 4.2.1基于节点度的算法91
 4.2.2基于邻近图的算法92
 4.3层次型拓扑结构控制94
 4.3.1LEACH算法95
 4.3.2GAF算法97
 4.3.3GAF改进算法98
 4.3.4TopDisc算法100
 4.4启发机制103
 4.4.1STEM算法103
 4.4.2ASCENT算法105
 4.5小结106
 参考文献107
 第5章IEEE 802.15.4标准109
 5.1概述109
 5.2IEEE 802.15.4网络简介110
 5.2.1IEEE 802.15.4网络的拓扑结构111
 5.2.2网络拓扑的形成过程112
 5.3IEEE 802.15.4网络协议栈114
 5.3.1物理层114
 5.3.2MAC子层117
 5.3.3鲁棒性125
 5.3.4能量消耗125
 5.3.5安全服务125
 5.4CC2420芯片127
 5.4.1CC2420内部结构127
 5.4.2外围电路128
 5.4.3处理器接口129
 5.4.4RAM区的读写130
 5.4.5CC2420内部寄存器131
 5.4.6MAC子层安全操作132
 5.5小结132
 参考文献132
 第2篇传感器网络支撑技术
 第6章定位技术135
 6.1定位技术简介136
 6.1.1基本概念和算法136
 6.1.2定位算法分类140
 6.2基于距离的定位140
 6.2.1基于TOA的定位141
 6.2.2基于TDOA的定位141
 6.2.3基于AOA的定位143
 6.2.4基于RSSI的定位146
 6.3距离无关的定位算法148
 6.3.1质心算法148
 6.3.2DVHop算法149
 6.3.3Amorphous 定位算法151
 6.3.4APIT算法152
 6.4小结154
 参考文献155
 第7章时间同步157
 7.1传感器网络时间同步的要求157
 7.2网络时间同步机制159
 7.3传感器网络时间同步机制162
 7.3.1RBS同步机制163
 7.3.2TPSN时间同步协议165
 7.3.3minisync和tinysync同步算法168
 7.3.4DMTS同步机制171
 7.3.5LTS机制173
 7.3.6其他同步机制174
 7.4小结176
 参考文献177
 第8章安全技术179
 8.1概述179
 8.2符号说明182
 8.3传感器网络的安全分析182
 8.3.1物理层的攻击和防御184
 8.3.2链路层的攻击和防御185
 8.3.3网络层的攻击和防御186
 8.4依赖基站的网络安全框架协议——SPINS188
 8.4.1安全网络加密协议SNEP188
 8.4.2基于时间的高效的容忍丢包的流认证协议μTESLA191
 8.4.3SPINS协议的实现问题199
 8.4.4美国加州大学伯克利分校的模型系统202
 8.5安全管理203
 8.5.1预共享密钥模型205
 8.5.2随机密钥预分布模型206
 8.5.3其他安全引导模型213
 8.6小结216
 参考文献217
 第9章数据管理219
 9.1概述219
 9.2系统结构221
 9.3数据模型和查询语言224
 9.3.1数据模型224
 9.3.2查询语言225
 9.4数据存储与索引技术227
 9.4.1数据命名方法228
 9.4.2以数据为中心的数据存储方法的性能228
 9.4.3数据中心存储方法229
 9.4.4层次检索结构233
 9.4.5一维分布式索引235
 9.4.6多维分布式索引236
 9.5查询处理技术238
 9.5.1集中与分布式查询处理方法238
 9.5.2聚集操作的处理技术240
 9.5.3连续查询处理技术243
 9.5.4TinyDB的查询处理技术245
 9.6数据管理系统实例250
 9.6.1传感器网络数据管理系统TinyDB250
 9.6.2Cougar系统254
 9.7小结256
 参考文献257
 第10章数据融合259
 10.1引言259
 10.2数据融合的作用260
 10.3数据融合的分类262
 10.3.1根据融合前后数据的信息含量划分262
 10.3.2根据数据融合与应用层数据语义之间的关系划分263
 10.3.3根据融合操作的级别划分264
 10.4应用层中的数据融合264
 10.5网络层中的数据融合267
 10.5.1路由方式与数据融合267
 10.5.2DC路由中的数据融合268
 10.5.3数据融合树的构造270
 10.6独立的数据融合协议层271
 10.7小结273
 参考文献273
 第3篇传感器网络应用技术
 第11章硬件平台277
 11.1设计简介277
 11.2核心部件的设计要求279
 11.2.1处理器模块279
 11.2.2无线通信模块281
 11.2.3传感器模块284
 11.2.4外围模块286
 11.3传感器节点实例剖析288
 11.3.1节点系列简介288
 11.3.2Mica2节点设计分析293
 11.3.3Mica系列传感器板设计分析308
 11.3.4辅助工具介绍314
 11.4小结316
 参考文献318
 第12章nesC语言319
 12.1nesC语言简介319
 12.2基于nesC语言的应用程序320
 12.3nesC语言的术语325
 12.4接口328
 12.5组件329
 12.6模块及其组成332
 12.6.1命令调用和事件通知333
 12.6.2任务334
 12.7配件及其组成334
 12.7.1配件中的组件列表335
 12.7.2连接335
 12.8小结340
 参考文献340
 第13章TinyOS操作系统341
 13.1传感器网络对操作系统的需求341
 13.2TinyOS操作系统的设计思路342
 13.3TinyOS组件模型343
 13.3.1TinyOS的组件类型345
 13.3.2硬件/软件边界346
 13.3.3组件示例346
 13.3.4组件组合347
 13.3.5应用程序总体分析349
 13.4TinyOS通信模型350
 13.4.1主动消息概述350
 13.4.2主动消息的设计实现351
 13.4.3主动通信的缓存管理机制351
 13.4.4主动消息的显式确认消息机制352
 13.5TinyOS情境分析352
 13.5.1Blink配件文件分析353
 13.5.2BlinkM模块文件分析354
 13.5.3ncc编译nesC程序的作用域356
 13.5.4Blink应用程序剖析358
 13.5.5TinyOS调度机制的实现371
 13.5.6TinyOS的事件驱动机制375
 13.6安装TinyOS382
 13.6.1安装/升级TinyOS的步骤382
 13.6.2用模拟器开发组件386
 13.6.3TinyViz：TOSSIM图形用户调试接口388
 13.7小结390
 参考文献390
 第14章跟踪系统391
 14.1概述391
 14.2协作跟踪过程实例392
 14.3点目标跟踪395
 14.3.1双元检测协作跟踪395
 14.3.2信息驱动协作跟踪396
 14.3.3传送树跟踪算法399
 14.4面目标跟踪算法——对偶空间转换跟踪算法402
 14.5小结405
 参考文献405
 第15章环境监测系统407
 15.1环境监测应用中的传感器网络体系结构407
 15.2传感器网络用于环境监测中的关键技术409
 15.2.1节点及节点部署409
 15.2.2能量管理410
 15.2.3远程任务控制411
 15.2.4数据采样和收集412
 15.2.5能量高效的通信机制413
 15.3传感器网络用于环境监测的实例413
 15.3.1生态环境监控需求414
 15.3.2大鸭岛生态环境监控实验415
 15.3.3监控实验分析416
 15.4小结417
 参考文献418
 常用术语英汉对照419
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