传感网原理与技术

前言

教学建议

第1章 绪论

1.1 传感网的起源与发展

1.2 传感网的体系结构

1.2.1 传感器节点体系结构

1.2.2 传感网的网络结构

1.3 传感网的核心技术

1.4 传感网的主要特点

1.5 传感网的应用

1.5.1 军事应用

1.5.2 环境监测

1.5.3 医疗卫生

1.5.4 智能家居

1.5.5 其他方面

1.6 传感网与物联网的关系

1.7 本章小结与进一步阅读的文献

习题1

参考文献

第2章 传感网通信协议

2.1 物理层的协议设计

2.1.1 IEEE 802.15.4物理层标准

2.1.2 868/915 MHz频段物理层

2.1.3 2.4 GHz物理层描述

2.1.4 各频段通用规范

2.2 MAC层协议

2.2.1 传感网MAC协议设计原则

2.2.2 IEEE 802.15.4 MAC

2.2.3 S-MAC

2.2.4 B-MAC

2.2.5 RI-MAC

2.2.6 实例：TinyOS MAC层协议分析

2.3 路由协议

2.3.1 路由协议简介

2.3.2 分发协议

2.3.3 汇聚协议

2.4 传输层

2.4.1 传输层的挑战

2.4.2 可靠多段传输协议（RMST）

2.4.3 慢存入快取出协议（PSFQ）

2.4.4 拥塞检测和避免协议（CODA）

2.4.5 可靠的事件传输协议（ESRT）

2.5 6LoWPAN标准

2.5.1 6LoWPAN简介

2.5.2 6LoWPAN协议栈体系结构

2.5.3 6LoWPAN适配层

2.5.4 6LoWPAN路由协议

2.5.5 6LoWPAN传输层

2.6 ZigBee标准

2.7 本章小结与进一步阅读的文献

习题2

参考文献

第3章 传感网数据管理

3.1 概述

3.1.1 传感网数据管理系统的体系结构

3.1.2 传感网数据管理系统的数据模型

3.2 数据管理技术

3.2.1 数据查询

3.2.2 数据索引

3.2.3 网络数据聚合

3.3 实例：TinyDB系统

3.3.1 TinyDB系统简介

3.3.2 TinyDB的系统结构

3.3.3 TinyDB系统组成

3.3.4 查询语言

3.3.5 TinyDB系统仿真

3.4 本章小结与进一步阅读的文献

习题3

参考文献

第4章 传感网关键技术

4.1 命名与寻址

4.1.1 基本原理

4.1.2 地址管理

4.1.3 地址分配

4.1.4 基于内容和地理位置寻址

4.2 拓扑控制

4.2.1 概述

4.2.2 功率控制

4.2.3 层次拓扑

4.3 能量管理

4.3.1 概述

4.3.2 能耗优化策略

4.4 时间同步

4.4.1 概述

4.4.2 事件同步

4.4.3 局部同步

4.4.4 全网同步

4.5 节点定位

4.5.1 概述

4.5.2 节点位置的基本计算方法

4.5.3 测距定位

4.5.4 非测距定位

4.6 本章小结与进一步阅读的文献

习题4

参考文献

第5章 传感网应用

5.1 概述

5.2 传感网应用设计基本原理

5.2.1 设计因素

5.2.2 架构设计

5.2.3 硬件设计

5.2.4 软件设计

5.3 应用开发、部署与维护技术

5.3.1 开发技术

5.3.2 部署技术

5.3.3 维护技术

5.4 环境监测类案例：精准农业应用

5.4.1 概述

5.4.2 系统架构

5.4.3 软硬件介绍

5.5 事件检测类案例：反狙击系统

5.5.1 概述

5.5.2 系统架构

5.5.3 软硬件介绍

5.6 目标追踪类案例：警戒网

5.6.1 概述

5.6.2 系统架构

5.6.3 软硬件介绍

5.7 案例分析：金门大桥震动监测

5.7.1 应用需求

5.7.2 系统架构

5.7.3 硬件设计

5.7.4 软件设计

5.8 光纤传感技术

5.8.1 光纤传感器

5.8.2 光纤传感系统组成

5.8.3 光纤传感技术的应用

5.9 本章小结与进一步阅读的文献

习题5

参考文献

第6章 基于TinyOS的传感网应用开发

6.1 典型的无线传感网开发套件

6.1.1 MICA系列节点

6.1.2 MICA系列处理器/射频板

6.1.3 MICA系列传感器板

6.1.4 编程调试接口板

6.1.5 国内外其他典型的无线传感网节点

6.2 nesC语言基础

6.2.1 简介

6.2.2 术语

6.2.3 接口（interface）

6.2.4 组件（component）

6.2.5 模块（module）

6.2.6 配件（configuration）

6.2.7 应用程序样例

6.3 TinyOS操作系统

6.3.1 组件模型

6.3.2 事件驱动的并发执行模型

6.3.3 通信模型

6.4 TinyOS开发环境搭建

6.4.1 创建Ubuntu虚拟机

6.4.2 安装Java编译运行环境

6.4.3 安装必备工具

6.4.4 下载并编译安装nesC编译器

6.4.5 下载并安装TinyOS

6.4.6 下载并安装AVR交叉编译工具链

6.4.7 测试TinyOS开发环境

6.5 简单无线传输

6.5.1 BlinkToRadio依赖的其他组件

6.5.2 BlinkToRadio的执行过程

6.5.3 内存所有权

6.6 简单数据分发

6.6.1 数据分发依赖的组件

6.6.2 数据分发例程

6.7 简单数据汇聚

6.7.1 数据汇聚依赖的组件

6.7.2 数据汇聚例程

6.8 TinyOS仿真平台——TOSSIM

6.8.1 TOSSIM简介

6.8.2 仿真库的编译

6.8.3 仿真脚本的编写

6.8.4 仿真例子

6.8.5 高级功能简介

6.9 本章小结与进一步阅读的文献

习题6

参考文献

附录 《传感网原理与技术》

由李士宁编著的《传感网原理与技术(物联网工程专业规划教材)》根据《高等院校物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》和物联网工程本科专业的教学需要，结合传感网的最新发展及其应用现状编写而成。主要内容包括传感网的概述，通信协议，数据管理技术，拓扑控制、能量管理、时间同步、节点定位等传感网关键技术，应用开发技术和基于TinyOS的传感网实验。本书侧重介绍传感网的基本概念和关键技术，力求做到理论联系实际、概念准确、图文并茂。 《传感网原理与技术》主要针对以下读者群体：①普通高等院校学习传感网课程的本科生，涉及物联网工程、计算机、电子、通信和自动化等信息技术类专业；②开设传感网课程的高职高专生；③普通高等院校的硕士生、博士生，可将其作为了解传感网的入门参考；④工程技术开发人员，可将本书作为参考书。