無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)導(dǎo)論

內(nèi)容概要

　　《21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)導(dǎo)論》介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念、關(guān)鍵技術(shù)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、中間件技術(shù)以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與發(fā)展等，共分為9章。第1章對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了簡要概述，第2章從分層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的角度介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)；第3章~第5章從操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理、中間件等角度介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件技術(shù)：第6章圍繞無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全展開探討，第7章描述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接人技術(shù)；第8章簡要介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)高級(jí)形式的無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)，第9章是與實(shí)踐案例相關(guān)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示范?！?1世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)導(dǎo)論》在編寫上力求通俗易懂，既重視基礎(chǔ)，又跟蹤前沿，既具有教材的系統(tǒng)性和可讀性，同時(shí)也具有一定的學(xué)術(shù)深度。
　　《21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)導(dǎo)論》可作為理工類院校物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的入門教材，也可作為計(jì)算機(jī)、電子信息、通信工程等專業(yè)的教學(xué)用書，還可作為從事無線傳感網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域研究工作的科技工作者，以及廣大對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感興趣的工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述
1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念與體系結(jié)構(gòu)
1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)
1.3 無線傳感器節(jié)點(diǎn)
1.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧
1.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域
1.6 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史
1.7 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)
習(xí)題1
第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)
2.1 物理層關(guān)鍵技術(shù)
2.2 信道接入技術(shù)
2.2.1 信道接人技術(shù)概述
2.2.2 典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議
2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)
2.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)概述
2.3.2 典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議
2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍夹g(shù)
2.4.1 拓?fù)淇刂萍夹g(shù)概述
2.4.2 典型的拓?fù)淇刂茀f(xié)議
2.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)
2.5.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)概述
2.5.2 典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋算法與協(xié)議
2.6 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)
2.6.1 數(shù)據(jù)融合技術(shù)概述
2.6.2 典型的數(shù)據(jù)融合算法
2.7 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)
2.7.1 定位基本術(shù)語
2.7.2 常見的測距方法
2.7.3 節(jié)點(diǎn)位置估算方法
2.7.4 典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方法
2.8 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)
2.8.1 傳感器節(jié)點(diǎn)的時(shí)間模型
2.8.2 時(shí)間同步消息傳遞中的時(shí)間延遲
2.8.3 節(jié)點(diǎn)時(shí)間校正的幾項(xiàng)基本技術(shù)
2.8.4 經(jīng)典的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步算法
2.9 通信標(biāo)準(zhǔn)
2.9.1IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)
2.9.2 ZigBee標(biāo)準(zhǔn)
習(xí)題2
第3章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
3.1 操作系統(tǒng)概述
3.1.1 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)
3.1.2 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
3.2 熱點(diǎn)技術(shù)介紹
3.3 TinyOS簡介
3.3.1 TinyOS的安裝
3.3.2 TinyOS的卸載
3.3.3 TinyOS的圖形界面
習(xí)題3
第4章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理技術(shù)
4.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理的基本概念
4.1.1 以數(shù)據(jù)為中心的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫
4.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的特殊性及設(shè)計(jì)目標(biāo)
4.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理技術(shù)研究熱點(diǎn)
4.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理的關(guān)鍵技術(shù)
4.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
4.2.2 數(shù)據(jù)查詢處理技術(shù)
4.2.3 數(shù)據(jù)壓縮和融合技術(shù)
4.3 現(xiàn)有傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)介紹
習(xí)題4
第5章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)
5.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)概述
5.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件的復(fù)雜性問題
5.3 典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件
5.3.1 Impala
5.3.2 COUGAR和TinyDB
……
第6章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全
第7章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)
第8章 無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)
第9章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   （2）可擴(kuò)展性。通常大部分處于無人照看模式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都部署大量的節(jié)點(diǎn)，并且在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)生存期中存在節(jié)點(diǎn)數(shù)目、分布密度的不斷變化，以及節(jié)點(diǎn)位置的移動(dòng)和新節(jié)點(diǎn)的加入等問題，所以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有動(dòng)態(tài)性。因此，需要MAC協(xié)議具有可擴(kuò)展性，以適應(yīng)這種動(dòng)態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 （3）性能的綜合測評(píng)。MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)需要在多種性能間取得平衡。各項(xiàng)性能包括網(wǎng)絡(luò)的公平性、實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)吞吐量及帶寬利用率等方面。各性能間的平衡往往比單個(gè)性能更重要。因?yàn)橐粋€(gè)不平衡的協(xié)議即使在某一環(huán)境下表現(xiàn)好，很可能在另一環(huán)境表現(xiàn)很差。例如，一個(gè)協(xié)議如果太頻繁地關(guān)閉無線收發(fā)裝置來節(jié)能，不僅使實(shí)時(shí)性和可靠性受到影響，包丟失引起的重傳也會(huì)反過來影響節(jié)能的效果。 （4）分布式算法。由于傳感器節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力受限，需要眾多節(jié)點(diǎn)協(xié)同來完成某項(xiàng)應(yīng)用任務(wù)，所以MAC協(xié)議運(yùn)行分布式的算法可以更有效地避免由某些節(jié)點(diǎn)的失效造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓等現(xiàn)象的發(fā)生。 （5）可靠性?？煽啃园o錯(cuò)誤鏈路的仔細(xì)選擇、對(duì)數(shù)據(jù)包的檢測和修復(fù)等。在無線網(wǎng)絡(luò)中，包丟失主要是由緩沖器溢出和信號(hào)干擾造成的。避免緩沖器溢出是由路由和MAC協(xié)議共同擔(dān)負(fù)的責(zé)任。可利用路由間均衡負(fù)載以減少達(dá)到轉(zhuǎn)寄節(jié)點(diǎn)流量緩沖器的最大容量可能性，并利用MAC協(xié)議保證緩沖器管理機(jī)制的發(fā)送數(shù)據(jù)流的服務(wù)速率。因信號(hào)干擾而導(dǎo)致的包丟失可以通過使用高傳輸功率和阻止節(jié)點(diǎn)間媒介接入的競爭來減少。 綜上所述，對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接人的研究，其關(guān)鍵就是設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的MAC協(xié)議。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議重點(diǎn)考慮如何讓節(jié)點(diǎn)公平地使用帶寬、提高帶寬利用率及增加網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議首先考慮如何節(jié)省能量。這意味著傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議不適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，需要研究和提出新的適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議。 2.2.2 典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議 因?yàn)闊o線傳感器網(wǎng)絡(luò)是面向應(yīng)用的，所以本書針對(duì)用戶不同的應(yīng)用需求將傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議分為三大類：基于競爭的MAC協(xié)議、基于固定分配的MAC協(xié)議、基于按需分配的MAC協(xié)議。 1.基于競爭的MAC協(xié)議 基于競爭的MAC協(xié)議嘗試通過使各傳感器節(jié)點(diǎn)以最小復(fù)雜度、獨(dú)立地進(jìn)行運(yùn)算的策略來保存能量。其基本思想是：傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，以某種競爭機(jī)制訪問無線信道；如果發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了碰撞，就按照某種策略重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功或放棄發(fā)送。

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