無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

內(nèi)容概要

鄭軍等編著的《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》系統(tǒng)、全面地介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、發(fā)展現(xiàn)狀、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別；重點(diǎn)介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方面的各種通信協(xié)議和關(guān)鍵技術(shù)，內(nèi)容涉及物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，時(shí)間同步、拓?fù)淇刂?、定位、?shù)據(jù)融合等技術(shù)，以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與蜂窩網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)融合的技術(shù)；最后介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。
《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》結(jié)構(gòu)清晰，重點(diǎn)突出，內(nèi)容充實(shí)，集科學(xué)性、先進(jìn)性和實(shí)用性于一體，適合目前國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中對(duì)相關(guān)核心技術(shù)的需求。
本書主要面向從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究和實(shí)踐的科研和工程技術(shù)人員，也可作為高等院校通信、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、電子和自動(dòng)化等信息技術(shù)專業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生相關(guān)課程的教材和參考書，還可作為從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域研究、開發(fā)和管理的人員了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的參考資料。

書籍目錄

出版說明
前言
第1章 概述
 1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念與特征
  1.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念
  1.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征
 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)
  1.2.1 微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)
  1.2.2 無線通信技術(shù)
  1.2.3 硬件與軟件平臺(tái)
 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
 1.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域
  1.4.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)
  1.4.2 國(guó)防軍事
  1.4.3 工業(yè)監(jiān)控
  1.4.4 健康醫(yī)療
  1.4.5 智能家居
  1.4.6 公共安全
 1.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與現(xiàn)狀
  1.5.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程
  1.5.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀
 1.6 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)
  1.6.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念
  1.6.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別
 1.7 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)
 2.1 無線傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
  2.2.1 單跳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
  2.2.2 多跳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分類
  2.3.1 單跳網(wǎng)絡(luò)和多跳網(wǎng)絡(luò)
  2.3.2 靜止網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)
  2.3.3 確定性網(wǎng)絡(luò)和非確定性網(wǎng)絡(luò)
  2.3.4 靜止匯聚節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)
  2.3.5 單匯聚節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和多匯聚節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)
  2.3.6 同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)
 2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧
  2.4.1 應(yīng)用層
  2.4.2 傳輸層
  2.4.3 網(wǎng)絡(luò)層
  2.4.4 數(shù)據(jù)鏈路層
  2.4.5 物理層
 2.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
 2.6 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第3章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議
 3.1 概述
  3.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的特點(diǎn)
  3.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的分類
 3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)
  3.2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
  3.2.2 節(jié)能設(shè)計(jì)
  3.2.3 技術(shù)挑戰(zhàn)
 3.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議
  3.3.1 競(jìng)爭(zhēng)型MAC協(xié)議
  3.3.2 非競(jìng)爭(zhēng)型MAC協(xié)議
  3.3.3 混合型MAC協(xié)議
 3.4 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第4章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議
 4.1 概述
  4.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的特點(diǎn)
  4.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的分類
 4.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)
  4.2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
  4.2.2 技術(shù)挑戰(zhàn)
 4.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議
  4.3.1 基于分層的路由協(xié)議
  4.3.2 基于能量的路由協(xié)議
  4.3.3 基于位置的路由協(xié)議
  4.3.4 基于移動(dòng)性的路由協(xié)議
  4.3.5 基于機(jī)會(huì)的路由協(xié)議
  4.3.6 基于多路徑的路由協(xié)議
  4.3.7 數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議
 4.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組播路由協(xié)議
  4.4.1 基于樹的組播路由協(xié)議
  4.4.2 基于位置的組播路由協(xié)議
  4.4.3 基于能量的組播路由協(xié)議
  4.4.4 基于地域群播的組播路由協(xié)議
 4.5 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第5章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議
 5.1 概述
  5.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的特點(diǎn)
  5.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的分類
 5.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)
  5.2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
  5.2.2 技術(shù)挑戰(zhàn)
 5.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制基本機(jī)制
  5.3.1 擁塞避免機(jī)制
  5.3.2 擁塞消除機(jī)制
 5.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠傳輸基本機(jī)制
  5.4.1 丟包恢復(fù)機(jī)制
  5.4.2 冗余傳輸機(jī)制
  5.4.3 速率控制機(jī)制
 5.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型傳輸協(xié)議
  5.5.1 擁塞控制協(xié)議
  5.5.2 可靠傳輸協(xié)議
  5.5.3 擁塞控制和可靠傳輸混合協(xié)議
 5.6 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第6章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步技術(shù)
 6.1 概述
  6.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的必要性
  6.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的特點(diǎn)
  6.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的技術(shù)挑戰(zhàn)
 6.2 時(shí)間同步的概念與原理
  6.2.1 時(shí)鐘模型
  6.2.2 時(shí)鐘同步的定義
  6.2.3 時(shí)鐘同步的策略
 6.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步協(xié)議
  6.3.1 基本同步協(xié)議
  6.3.2 多跳同步協(xié)議
  6.3.3 長(zhǎng)期同步協(xié)議
 6.4 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第7章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂萍夹g(shù)
 7.1 概述
  7.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频母拍?br />  7.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频谋匾?br />  7.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频募夹g(shù)挑戰(zhàn)
 7.2 基于功率控制的拓?fù)淇刂茩C(jī)制
  7.2.1 基于節(jié)點(diǎn)度的功率控制算法
  7.2.2 基于鄰近圖的功率控制算法
 7.3 基于層次結(jié)構(gòu)的拓?fù)淇刂茩C(jī)制
  7.3.1 自適應(yīng)分簇算法
  7.3.2 分布式分簇算法
 7.4 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第8章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)
 8.1 概述
  8.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的必要性
  8.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的特點(diǎn)
  8.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的技術(shù)挑戰(zhàn)
 8.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)基礎(chǔ)
  8.2.1 節(jié)點(diǎn)定位的基本概念
  8.2.2 定位系統(tǒng)的基本組成
  8.2.3 節(jié)點(diǎn)定位的測(cè)距技術(shù)
  8.2.4 節(jié)點(diǎn)位置的計(jì)算方法
  8.2.5 節(jié)點(diǎn)定位的性能指標(biāo)
 8.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位算法
  8.3.1 基于測(cè)距的定位算法
  8.3.2 無需測(cè)距的定位算法
 8.4 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第9章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)
 9.1 概述
  9.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合的概念
  9.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合的必要性
  9.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合的技術(shù)挑戰(zhàn)
 9.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合方法
 9.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合策略
  9.3.1 基于路由的數(shù)據(jù)融合
  9.3.2 基于樹的數(shù)據(jù)融合
  9.3.3 基于分簇的數(shù)據(jù)融合
  9.3.4 基于移動(dòng)代理的數(shù)據(jù)融合
 9.4 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第10章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)
 10.1 概述
 10.2 IEEE802.1 5.4 標(biāo)準(zhǔn)
  10.2.1 IEEE802.1 5.4 標(biāo)準(zhǔn)概述
  10.2.2 物理層規(guī)范
  10.2.3 MAC層規(guī)范
 10.3 ZigBee標(biāo)準(zhǔn)
  10.3.1 ZigBee標(biāo)準(zhǔn)概述
  10.3.2 網(wǎng)絡(luò)層規(guī)范
  10.3.3 應(yīng)用層規(guī)范
 10.4 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第11章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與蜂窩網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)融合
 11.1 概述
 11.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征及其對(duì)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)融合的影響
  11.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征
  11.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特征對(duì)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)融合的影響
 11.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與蜂窩網(wǎng)的互聯(lián)融合
  11.3.1 互聯(lián)融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
  11.3.2 互聯(lián)融合的關(guān)鍵技術(shù)
  11.3.3 互聯(lián)融合的M2M平臺(tái)
 11.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)融合
  11.4.1 互聯(lián)融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
  11.4.2 互聯(lián)融合的關(guān)鍵技術(shù)
  11.4.3 互聯(lián)融合的6LoWPAN體系架構(gòu)
 11.5 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第12章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)
 12.1 概述
 12.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的總體趨勢(shì)
  12.2.1 應(yīng)用多樣性
  12.2.2 可管理性
  12.2.3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化
  12.2.4 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)融合
 12.3 無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)
  12.3.1 網(wǎng)絡(luò)特征
  12.3.2 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
  12.3.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
  12.3.4 關(guān)鍵技術(shù)
 12.4 無線容遲傳感器網(wǎng)絡(luò)
  12.4.1 網(wǎng)絡(luò)特征
  12.4.2 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
  12.4.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
  12.4.4 關(guān)鍵技術(shù)
 12.5 無線傳感器與執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)
  12.5.1 網(wǎng)絡(luò)特征
  12.5.2 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
  12.5.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
  12.5.4 關(guān)鍵技術(shù)
 12.6 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化趨勢(shì)
  12.6.1 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化工作現(xiàn)狀和趨勢(shì)
  12.6.2 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作現(xiàn)狀和趨勢(shì)
 12.7 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
附錄
 附錄A 英漢術(shù)語對(duì)照表
 附錄B 英漢縮略語對(duì)照表

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   2.4.3 網(wǎng)絡(luò)層 正如前面所述，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸包括上行和下行兩個(gè)方向。從匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送到傳感器節(jié)點(diǎn)的下行數(shù)據(jù)的方式是一對(duì)多，通常采用泛洪方式。而從傳感器源節(jié)點(diǎn)向匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送上行數(shù)據(jù)的方式則是多對(duì)一，存在路由選擇問題。網(wǎng)絡(luò)層的主要任務(wù)就是負(fù)責(zé)為傳感器源節(jié)點(diǎn)向匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)提供路由。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)被部署在指定的地理區(qū)域內(nèi)觀察或監(jiān)測(cè)某種現(xiàn)象或目標(biāo)，所觀察或監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)需要發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)。通常，源節(jié)點(diǎn)既可以使用單跳長(zhǎng)距離無線通信發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以使用多跳短距離無線通信進(jìn)行傳輸。但是，長(zhǎng)距離通信在傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗以及實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度方面成本昂貴。相比而言，多跳短距離通信不僅能夠大大降低傳感器節(jié)點(diǎn)的能耗，而且能夠有效減小長(zhǎng)距離通信固有的信號(hào)傳播和信道衰落效應(yīng)。因此，多跳短距離通信比單跳長(zhǎng)距離通信更適合于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)通常是密集部署的，相鄰節(jié)點(diǎn)之間距離很近，使用多跳短距離通信也是實(shí)際可行的。在這種情況下，為了將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)必須使用路由協(xié)議選擇從本節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的高效能多跳路徑。 然而，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議沒有考慮能量效率這個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)最主要的問題，因此不適合在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中直接使用。另一方面，從監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)具有獨(dú)有的多對(duì)一（ManytoOne）業(yè)務(wù)模式。當(dāng)數(shù)據(jù)逐漸接近匯聚節(jié)點(diǎn)時(shí)，這種多對(duì)一的多跳通信會(huì)大大增加通過某一中間節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)量強(qiáng)度（Traffic Intensity），從而增加分組的阻塞、碰撞、丟失、延遲以及節(jié)點(diǎn)的能量消耗。距離匯聚節(jié)點(diǎn)近的傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)比距離遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)丟失更多的數(shù)據(jù)分組，消耗更多的能量，從而大大縮短整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命期。所以，在網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議的設(shè)計(jì)中，必須考慮傳感器節(jié)點(diǎn)的能量限制條件以及傳感器網(wǎng)絡(luò)獨(dú)有的業(yè)務(wù)模式（Traffic Pattern）。在這方面已有大量的研究，針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)各種不同應(yīng)用場(chǎng)景，提出了不同的路由協(xié)議。本書第4章將進(jìn)一步介紹和討論無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)和一些主要的路由協(xié)議。

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