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第1章 无线传感器网络概述1

1.1 引言1

1.1.1 无线传感器网络的背景2

1.1.2 传感器网络的应用9

1.1.3 本书重点12

1.2 无线传感器网络技术概述13

1.2.1 传感器网络体系结构的基本元素14

1.2.2 传感器网络发展史简要回顾25

1.2.3 挑战与阻碍26

1.3 小结29

参考文献29

第2章 无线传感器网络的应用37

2.1 引言37

2.2 背景知识37

2.3 应用范围40

2.4 第二类无线传感器网络应用实例49

2.4.1 家居控制50

2.4.2 建筑自动化51

2.4.3 工业自动化54

2.4.4 医学应用55

2.5 第一类无线传感器网络应用举例56

2.5.1 传感器和机器人57

2.5.2 可重构传感器网络59

2.5.3 高速公路监控60

2.5.4 军事应用61

2.5.5 土木与环境工程应用63

2.5.6 火灾仪表64

2.5.7 环境监测64

2.5.8 纳米传感器的应用64

2.6 WSN技术的另一个分类65

2.7 小结66

参考文献67

第3章 基础无线传感器技术72

3.1 引言72

3.2 传感器节点技术72

3.2.1 概述72

3.2.2 硬件和软件75

3.3 传感器的分类78

3.4 无线节点的工作环境80

3.5 无线节点的发展趋势82

3.6 小结85

参考文献85

第4章 无线传输技术与系统87

4.1 简介87

4.2 无线电技术87

4.2.1 传播与传播损耗88

4.2.2 调制93

4.3 可用的无线技术95

4.3.1 校园网应用101

4.3.2 城域网/广域网应用110

4.4 小结119

参考文献125

第5章 无线传感器网络介质访问控制协议129

5.1 简介129

5.2 背景130

5.3 介质访问控制协议的基础131

5.3.1 性能要求131

5.3.2 通用协议134

5.4 无线传感器网络介质访问控制协议142

5.4.1 基于调度的协议143

5.4.2 随机接入协议146

5.5 传感器介质访问控制案例148

5.5.1 协议概况148

5.5.2 周期性侦听和睡眠操作149

5.5.3 调度表选择与维护149

5.5.4 维持同步150

5.5.5 自适应监听151

5.5.6 访问控制和数据交换151

5.5.7 消息传递152

5.6 IEEE 802.15.4LR-WPANs服务标准案例研究153

5.6.1 物理层155

5.6.2 MAC层156

5.7 小结167

参考文献168

第6章 无线传感器网络路由协议173

6.1 引言173

6.2 背景174

6.3 数据分发与采集174

6.4 无线传感器网络路由挑战与设计问题175

6.4.1 网络规模与时变特性176

6.4.2 资源限制176

6.4.3 传感器应用数据模型176

6.5 无线传感器网络路由策略177

6.5.1 无线传感器网络路由技术178

6.5.2 洪泛机制及其变形178

6.5.3 SPIN协议180

6.5.4 LEACH协议184

6.5.5 PEGASIS协议187

6.5.6 定向扩散协议189

6.5.7 基于地理位置的路由协议192

6.6 小结198

参考文献198

第7章 无线传感器网络传输控制协议202

7.1 传统的传输控制协议202

7.1.1 TCP（RFC 793）204

7.1.2 UDP（RFC 768）205

7.1.3 移动IP205

7.1.4 在无线传感器网络中使用TCP或UDP的可行性206

7.2 传输协议的设计问题207

7.3 现有的传输控制协议的实例209

7.3.1 CODA（拥塞检测和避免）209

7.3.2 ESRT（事件下沉可靠传输）210

7.3.3 RMST（可靠的多段传输）210

7.3.4 PSFQ（慢存入，快取出）210

7.3.5 GARUDA（揭路荼）211

7.3.6 ATP（自组织网络的传输协议）211

7.3.7 传输控制协议的问题212

7.4 传输控制协议的性能212

7.4.1 拥塞212

7.4.2 丢包恢复214

7.5 小结215

参考文献215

第8章 无线传感器网络中间件217

8.1 简介217

8.2 无线传感器网络中间件工作的原理217

8.3 中间件的结构219

8.3.1 与数据相关的函数220

8.3.2 结构223

8.4 现有的中间件224

8.4.1 MiLAN（连接应用和网络的中间件）224

8.4.2 IrisNet（互联网规模资源密集型传感器网络服务）225

8.4.3 AMF（自适应中间件框架）225

8.4.4 DSWare（数据服务中间件）226

8.4.5 CLMF（基于簇的轻量级中间件框架）226

8.4.6 MSM（监控中间件服务）226

8.4.7 Em＊（一种开发和部署无线传感器网络的软件环境）227

8.4.8 Impala（针对自动化的并行传感系统的中间件）227

8.4.9 Dfuse（一种分布式数据融合框架）227

8.4.10 DDS（设备数据库系统）228

8.4.11 传感器件228

8.5 小结229

参考文献229

第9章 无线传感器网络的管理233

9.1 概述233

9.2 网络管理需求233

9.3 传统的网络管理模型234

9.3.1 简单的网络管理协议234

9.3.2 电信运营图235

9.4 网络管理的设计问题235

9.5 管理架构示例：MANNA237

9.6 与网络管理相关的其他问题239

9.6.1 命名239

9.6.2 定位240

9.7 小结241

参考文献241

第10章 无线传感器网络操作系统244

10.1 概述244

10.2 操作系统的设计问题245

10.3 操作系统实例247

10.3.1 TinyOS247

10.3.2 Mate248

10.3.3 MagnetOS248

10.3.4 MANTIS249

10.3.5 OSPM249

10.3.6 EYESOS250

10.3.7 SenOS250

10.3.8 EMERALDS251

10.3.9 PicOS251

10.4 小结251

参考文献252

第11章 性能和流量管理254

11.1 简介254

11.2 背景254

11.3 无线传感器网络的网络协议256

11.3.1 MAC协议256

11.3.2 路由协议257

11.3.3 传输协议258

11.4 无线传感器网络的性能建模258

11.4.1 性能指标259

11.4.2 基本模型259

11.4.3 网络模型263

11.5 案例研究：系统生命周期的简单计算265

11.5.1 分析266

11.5.2 讨论268

11.6 小结270

参考文献270