无线传感网技术

第1章 无线传感网技术概述

1.1 无线传感网体系结构

1.1.1 无线传感网网络结构

1.1.2 无线传感器节点结构

1.1.3 无线传感器协议栈

1.2 无线传感网的主要特征

1.2.1 不同于移动自组网

1.2.2 不同于现场总线网络

1.2.3 无线传感器节点的限制

1.2.4 无线传感网的特点

1.3 无线传感网关键技术

1.4 无线传感网的应用

1.5 无线传感网发展与现状

1.5.1 无线传感网发展的三个阶段

1.5.2 无线传感网发展现状

1.5.3 无线传感网的发展趋势

本章小结

思考题

第2章 物理层通信技术

2.1 概述

2.2 链路特征

2.2.1 通信频率

2.2.2 无线通信信道

2.2.3 调制解调技术

2.3 物理层的设计

2.3.1 物理层帧结构

2.3.2 物理层设计要素

2.4 典型的物理层通信技术

2.4.1 近距离无线通信技术

2.4.2 广域网无线通信技术

本章小结

思考题

第3章 无线传感网MAC协议

3.1 概述

3.1.1 无线传感网MAC协议设计所面临的问题

3.1.2 无线传感网MAC协议分类

3.2 基于竞争的MAC协议

3.2.1 IEEE802.1 1MAC协议

3.2.2 S-MAC协议

3.2.3 T-MAC协议

3.2.4 Sift协议

3.3 基于时分复用的MAC协议

3.3.1 基于分簇网络的MAC协议

3.3.2 DEANA协议

3.3.3 TRAMA协议

3.3.4 DMAC协议

3.4 其他类型的MAC协议

3.4.1 S-MACS/EAR协议

3.4.2 基于CDMA的MAC协议

本章小结

思考题

第4章 IEEE802.1 5.4 标准与ZigBee协议

4.1 概述

4.2 IEEE802.1 5.4 网络简介

4.2.1 IEEE802.1 5.4 网络拓扑结构

4.2.2 IEEE802.1 5.4 网络协议栈

4.2.3 物理层

4.2.4 MAC层

4.3 ZigBee协议

4.3.1 ZigBee协议框架

4.3.2 ZigBee协议的主要特征

4.3.3 ZigBee网络层

4.3.4 ZigBee应用层

本章小结

思考题

第5章 无线传感网路由协议

5.1 概述

5.1.1 无线传感网路由协议的特点和要求

5.1.2 路由协议的分类

5.2 能量感知路由协议

5.2.1 能量路由协议

5.2.2 能量多路径路由协议

5.3 平面路由协议

5.4 层次路由协议

5.4.1 LEACH协议

5.4.2 PEGASIS协议

5.4.3 TEEN协议

5.5 基于查询的路由协议

5.5.1 定向扩散路由协议

5.5.2 谣传路由机制

5.6 基于地理位置的路由协议

5.6.1 GEAR路由协议

5.6.2 GAF路由协议

5.6.3 GPSR路由协议

5.6.4 GEM路由协议

5.7 基于QoS的路由协议

5.7.1 SPEED协议

5.7.2 SAR协议

5.7.3 ReInForM协议

5.8 路由协议自主切换

本章小结

思考题

第6章 定位技术

6.1 节点定位概述

6.2 基于测距的定位算法

6.2.1 测距方法

6.2.2 节点定位计算方法

6.3 无须测距的定位算法

6.4 定位技术的典型应用

本章小结

思考题

第7章 同步技术

7.1 无线传感网时间同步的重要性和协议特点

7.1.1 时间同步的重要性

7.1.2 时间同步协议

7.2 RBS同步机制

7.3 Tiny-sync/Mini-sync同步机制

7.4 TPSN时间同步协议

7.5 时间同步的应用示例

本章小结

思考题

第8章 安全技术

8.1 概述

8.2 无线传感网的安全分析

8.2.1 物理层的攻击与防御

8.2.2 链路层的攻击与防御

8.2.3 网络层的攻击与防御

8.2.4 传输层的攻击与防御

8.3 无线传感网的安全防护技术

8.3.1 安全框架

8.3.2 安全协议与防护技术

本章小结

思考题

第9章 数据融合技术

9.1 概述

9.2 无线传感网数据融合的作用

9.3 无线传感网的数据融合模型

9.3.1 数据包级融合模型

9.3.2 跟踪级融合模型

9.4 无线传感网数据融合技术

9.4.1 基于路由的数据融合

9.4.2 基于反向组播树的数据融合

9.5 数据融合技术的主要算法

本章小结

思考题

第10章 数据管理技术

10.1 系统结构

10.2 数据模型与查询语言

10.3 数据存储与索引技术

10.4 查询处理技术

本章总结

思考题

第11章 nesC语言与TinyOS操作系统

11.1 nesC语言

11.1.1 nesC语言规范

11.1.2 模块及其组成

11.1.3 配件及其组成

11.1.4 基于nesC语言的应用程序

11.1.5 Blink实例

11.1.6 nesC语言程序运行模型

11.1.7 编程约定

11.2 TinyOS操作系统

11.2.1 无线传感网对操作系统的要求

11.2.2 TinyOS组件模型

11.2.3 TinyOS通信模型

本章小结

思考题

第12章 以数据为中心的网络互联

12.1 无线传感网互联技术概述

12.1.1 无线传感网接入Internet所面临的挑战

12.1.2 无线传感网接入Internet的结构

12.1.3 无线传感网接入Internet的方案

12.1.4 现有解决方案所存在的问题

12.2 无线传感网接入Internet体系结构的设计

12.2.1 WSN-Internet网关设计

12.2.2 Internet→WSN数据包转换

12.2.3 WSN→Internet数据包转换

本章小结

思考题

第13章 无线传感网应用开发技术

13.1 无线传感网节点硬件平台

13.1.1 无线传感器节点的设计要求与内容

13.1.2 无线传感器节点的设计

13.1.3 传感器汇聚节点/网关节点的设计

13.2 无线传感网软件平台

13.2.1 节点的操作系统

13.2.2 应用软件开发

13.3 无线传感网的仿真平台

13.3.1 无线传感网仿真的特点

13.3.2 通用网络仿真平台

13.3.3 针对无线传感网的仿真平台

13.4 无线传感器节点设计案例

13.4.1 硬件设计

13.4.2 软件设计

本章小结

思考题

主要参考文献

《无线传感网技术/高等学校电子信息类教材》全面介绍了线传感网的基本原理和应用开发技术，以及线传感网领域的研究成果。首先介绍了线传感网的体系结构、关键技术和发展历程，包括低功耗物理层线通信技术、通信标准，并详细介绍了通信协议，主要涉及MAC协议和路由协议；其次介绍了线传感网的支撑技术，包括定位技术、安全技术、数据融合与数据管理技术；最后讨论了线传感网的应用开发技术，包括以数据为中心的网络互联技术，节点的硬件平台和软件平台的编程语言nesC和操作系统TinyOS，并提供了开发设计案例，做到课程的理论与实践密切结合。