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无线传感器网络
作者：孙利民[等]编著
出版社：清华大学出版社
出版时间：2005-05-01
ISBN：9787302106937
定价：¥42.00
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内容简介
本书介绍了无线传感器网络研究领域中的研究成果和应用技术。全书共分为三篇。第1篇是无线传感器网络的通信协议，包括网络拓扑控制、路由协议、介质访问协议和短距离低功耗无线通信标准；第2篇是无线传感器网络的支撑技术，包括定位机制、时间同步、网络安全、数据管理和数据融合；第3篇是无线传感器网络的应用技术，包括传感器节点的硬件平台、编程语言nesC、操作系统TinyOS、跟踪系统和环境监测系统。全书基本上反映了近几年来无线传感器网络相关方面的最新研究成果，并提供了详尽的参考文献。 本书内容丰富，覆盖面广，叙述深入浅出，既可以作为网络通信、传感器技术等专业的研究生教材，也可以供广大对传感器网络技术感兴趣的工程技术人员参考。
作者简介
暂缺《无线传感器网络》作者简介
目录
第1篇传感器网络通信协议
第1章无线传感器网络概述3
1.1传感器网络体系结构4
1.1.1传感器网络结构4
1.1.2传感器节点结构5
1.1.3传感器网络协议栈5
1.2传感器网络的特征6
1.2.1与现有无线网络的区别6
1.2.2传感器节点的限制7
1.2.3传感器网络的特点9
1.3传感器网络的应用11
1.4传感器网络的研究进展14
1.5传感器网络的关键技术16
1.6本书章节安排23
参考文献25
第2章路由协议27
2.1概述27
2.2路由协议分类28
2.3能量感知路由29
2.3.1能量路由29
2.3.2能量多路径路由31
2.4基于查询的路由32
2.4.1定向扩散路由32
2.4.2谣传路由34
2.5地理位置路由36
2.5.1GEAR路由36
2.5.2GEM路由38
2.5.3边界定位的地理路由42
2.6可靠路由协议45
2.6.1基于不相交路径的多路径路由机制45
2.6.2ReInForM路由47
2.6.3SPEED协议49
2.7路由协议自主切换52
2.8小结54
参考文献55
第3章MAC协议59
3.1概述59
3.2基于竞争的MAC协议61
3.2.1IEEE 802.11 MAC层协议61
3.2.2SMAC协议64
3.2.3TMAC协议67
3.2.4Sift协议70
3.3基于时分复用的MAC协议73
3.3.1基于分簇网络的MAC协议74
3.3.2DEANA协议75
3.3.3基于周期性调度的MAC协议75
3.3.4TRAMA协议78
3.3.5DMAC81
3.4其他类型的MAC协议85
3.4.1SMACS/EAR协议85
3.4.2基于CDMA方式的信道分配协议86
3.5小结87
参考文献88
第4章拓扑控制89
4.1概述89
4.2功率控制90
4.2.1基于节点度的算法91
4.2.2基于邻近图的算法92
4.3层次型拓扑结构控制94
4.3.1LEACH算法95
4.3.2GAF算法97
4.3.3GAF改进算法98
4.3.4TopDisc算法100
4.4启发机制103
4.4.1STEM算法103
4.4.2ASCENT算法105
4.5小结106
参考文献107
第5章IEEE 802.15.4标准109
5.1概述109
5.2IEEE 802.15.4网络简介110
5.2.1IEEE 802.15.4网络的拓扑结构111
5.2.2网络拓扑的形成过程112
5.3IEEE 802.15.4网络协议栈114
5.3.1物理层114
5.3.2MAC子层117
5.3.3鲁棒性125
5.3.4能量消耗125
5.3.5安全服务125
5.4CC2420芯片127
5.4.1CC2420内部结构127
5.4.2外围电路128
5.4.3处理器接口129
5.4.4RAM区的读写130
5.4.5CC2420内部寄存器131
5.4.6MAC子层安全操作132
5.5小结132
参考文献132
第2篇传感器网络支撑技术
第6章定位技术135
6.1定位技术简介136
6.1.1基本概念和算法136
6.1.2定位算法分类140
6.2基于距离的定位140
6.2.1基于TOA的定位141
6.2.2基于TDOA的定位141
6.2.3基于AOA的定位143
6.2.4基于RSSI的定位146
6.3距离无关的定位算法148
6.3.1质心算法148
6.3.2DVHop算法149
6.3.3Amorphous 定位算法151
6.3.4APIT算法152
6.4小结154
参考文献155
第7章时间同步157
7.1传感器网络时间同步的要求157
7.2网络时间同步机制159
7.3传感器网络时间同步机制162
7.3.1RBS同步机制163
7.3.2TPSN时间同步协议165
7.3.3minisync和tinysync同步算法168
7.3.4DMTS同步机制171
7.3.5LTS机制173
7.3.6其他同步机制174
7.4小结176
参考文献177
第8章安全技术179
8.1概述179
8.2符号说明182
8.3传感器网络的安全分析182
8.3.1物理层的攻击和防御184
8.3.2链路层的攻击和防御185
8.3.3网络层的攻击和防御186
8.4依赖基站的网络安全框架协议——SPINS188
8.4.1安全网络加密协议SNEP188
8.4.2基于时间的高效的容忍丢包的流认证协议μTESLA191
8.4.3SPINS协议的实现问题199
8.4.4美国加州大学伯克利分校的模型系统202
8.5安全管理203
8.5.1预共享密钥模型205
8.5.2随机密钥预分布模型206
8.5.3其他安全引导模型213
8.6小结216
参考文献217
第9章数据管理219
9.1概述219
9.2系统结构221
9.3数据模型和查询语言224
9.3.1数据模型224
9.3.2查询语言225
9.4数据存储与索引技术227
9.4.1数据命名方法228
9.4.2以数据为中心的数据存储方法的性能228
9.4.3数据中心存储方法229
9.4.4层次检索结构233
9.4.5一维分布式索引235
9.4.6多维分布式索引236
9.5查询处理技术238
9.5.1集中与分布式查询处理方法238
9.5.2聚集操作的处理技术240
9.5.3连续查询处理技术243
9.5.4TinyDB的查询处理技术245
9.6数据管理系统实例250
9.6.1传感器网络数据管理系统TinyDB250
9.6.2Cougar系统254
9.7小结256
参考文献257
第10章数据融合259
10.1引言259
10.2数据融合的作用260
10.3数据融合的分类262
10.3.1根据融合前后数据的信息含量划分262
10.3.2根据数据融合与应用层数据语义之间的关系划分263
10.3.3根据融合操作的级别划分264
10.4应用层中的数据融合264
10.5网络层中的数据融合267
10.5.1路由方式与数据融合267
10.5.2DC路由中的数据融合268
10.5.3数据融合树的构造270
10.6独立的数据融合协议层271
10.7小结273
参考文献273
第3篇传感器网络应用技术
第11章硬件平台277
11.1设计简介277
11.2核心部件的设计要求279
11.2.1处理器模块279
11.2.2无线通信模块281
11.2.3传感器模块284
11.2.4外围模块286
11.3传感器节点实例剖析288
11.3.1节点系列简介288
11.3.2Mica2节点设计分析293
11.3.3Mica系列传感器板设计分析308
11.3.4辅助工具介绍314
11.4小结316
参考文献318
第12章nesC语言319
12.1nesC语言简介319
12.2基于nesC语言的应用程序320
12.3nesC语言的术语325
12.4接口328
12.5组件329
12.6模块及其组成332
12.6.1命令调用和事件通知333
12.6.2任务334
12.7配件及其组成334
12.7.1配件中的组件列表335
12.7.2连接335
12.8小结340
参考文献340
第13章TinyOS操作系统341
13.1传感器网络对操作系统的需求341
13.2TinyOS操作系统的设计思路342
13.3TinyOS组件模型343
13.3.1TinyOS的组件类型345
13.3.2硬件/软件边界346
13.3.3组件示例346
13.3.4组件组合347
13.3.5应用程序总体分析349
13.4TinyOS通信模型350
13.4.1主动消息概述350
13.4.2主动消息的设计实现351
13.4.3主动通信的缓存管理机制351
13.4.4主动消息的显式确认消息机制352
13.5TinyOS情境分析352
13.5.1Blink配件文件分析353
13.5.2BlinkM模块文件分析354
13.5.3ncc编译nesC程序的作用域356
13.5.4Blink应用程序剖析358
13.5.5TinyOS调度机制的实现371
13.5.6TinyOS的事件驱动机制375
13.6安装TinyOS382
13.6.1安装/升级TinyOS的步骤382
13.6.2用模拟器开发组件386
13.6.3TinyViz：TOSSIM图形用户调试接口388
13.7小结390
参考文献390
第14章跟踪系统391
14.1概述391
14.2协作跟踪过程实例392
14.3点目标跟踪395
14.3.1双元检测协作跟踪395
14.3.2信息驱动协作跟踪396
14.3.3传送树跟踪算法399
14.4面目标跟踪算法——对偶空间转换跟踪算法402
14.5小结405
参考文献405
第15章环境监测系统407
15.1环境监测应用中的传感器网络体系结构407
15.2传感器网络用于环境监测中的关键技术409
15.2.1节点及节点部署409
15.2.2能量管理410
15.2.3远程任务控制411
15.2.4数据采样和收集412
15.2.5能量高效的通信机制413
15.3传感器网络用于环境监测的实例413
15.3.1生态环境监控需求414
15.3.2大鸭岛生态环境监控实验415
15.3.3监控实验分析416
15.4小结417
参考文献418
常用术语英汉对照419
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第1章无线传感器网络概述3
1.1传感器网络体系结构4
1.1.1传感器网络结构4
1.1.2传感器节点结构5
1.1.3传感器网络协议栈5
1.2传感器网络的特征6
1.2.1与现有无线网络的区别6
1.2.2传感器节点的限制7
1.2.3传感器网络的特点9
1.3传感器网络的应用11
1.4传感器网络的研究进展14
1.5传感器网络的关键技术16
1.6本书章节安排23
参考文献25
第2章路由协议27
2.1概述27
2.2路由协议分类28
2.3能量感知路由29
2.3.1能量路由29
2.3.2能量多路径路由31
2.4基于查询的路由32
2.4.1定向扩散路由32
2.4.2谣传路由34
2.5地理位置路由36
2.5.1GEAR路由36
2.5.2GEM路由38
2.5.3边界定位的地理路由42
2.6可靠路由协议45
2.6.1基于不相交路径的多路径路由机制45
2.6.2ReInForM路由47
2.6.3SPEED协议49
2.7路由协议自主切换52
2.8小结54
参考文献55
第3章MAC协议59
3.1概述59
3.2基于竞争的MAC协议61
3.2.1IEEE 802.11 MAC层协议61
3.2.2SMAC协议64
3.2.3TMAC协议67
3.2.4Sift协议70
3.3基于时分复用的MAC协议73
3.3.1基于分簇网络的MAC协议74
3.3.2DEANA协议75
3.3.3基于周期性调度的MAC协议75
3.3.4TRAMA协议78
3.3.5DMAC81
3.4其他类型的MAC协议85
3.4.1SMACS/EAR协议85
3.4.2基于CDMA方式的信道分配协议86
3.5小结87
参考文献88
第4章拓扑控制89
4.1概述89
4.2功率控制90
4.2.1基于节点度的算法91
4.2.2基于邻近图的算法92
4.3层次型拓扑结构控制94
4.3.1LEACH算法95
4.3.2GAF算法97
4.3.3GAF改进算法98
4.3.4TopDisc算法100
4.4启发机制103
4.4.1STEM算法103
4.4.2ASCENT算法105
4.5小结106
参考文献107
第5章IEEE 802.15.4标准109
5.1概述109
5.2IEEE 802.15.4网络简介110
5.2.1IEEE 802.15.4网络的拓扑结构111
5.2.2网络拓扑的形成过程112
5.3IEEE 802.15.4网络协议栈114
5.3.1物理层114
5.3.2MAC子层117
5.3.3鲁棒性125
5.3.4能量消耗125
5.3.5安全服务125
5.4CC2420芯片127
5.4.1CC2420内部结构127
5.4.2外围电路128
5.4.3处理器接口129
5.4.4RAM区的读写130
5.4.5CC2420内部寄存器131
5.4.6MAC子层安全操作132
5.5小结132
参考文献132
第2篇传感器网络支撑技术
第6章定位技术135
6.1定位技术简介136
6.1.1基本概念和算法136
6.1.2定位算法分类140
6.2基于距离的定位140
6.2.1基于TOA的定位141
6.2.2基于TDOA的定位141
6.2.3基于AOA的定位143
6.2.4基于RSSI的定位146
6.3距离无关的定位算法148
6.3.1质心算法148
6.3.2DVHop算法149
6.3.3Amorphous 定位算法151
6.3.4APIT算法152
6.4小结154
参考文献155
第7章时间同步157
7.1传感器网络时间同步的要求157
7.2网络时间同步机制159
7.3传感器网络时间同步机制162
7.3.1RBS同步机制163
7.3.2TPSN时间同步协议165
7.3.3minisync和tinysync同步算法168
7.3.4DMTS同步机制171
7.3.5LTS机制173
7.3.6其他同步机制174
7.4小结176
参考文献177
第8章安全技术179
8.1概述179
8.2符号说明182
8.3传感器网络的安全分析182
8.3.1物理层的攻击和防御184
8.3.2链路层的攻击和防御185
8.3.3网络层的攻击和防御186
8.4依赖基站的网络安全框架协议——SPINS188
8.4.1安全网络加密协议SNEP188
8.4.2基于时间的高效的容忍丢包的流认证协议μTESLA191
8.4.3SPINS协议的实现问题199
8.4.4美国加州大学伯克利分校的模型系统202
8.5安全管理203
8.5.1预共享密钥模型205
8.5.2随机密钥预分布模型206
8.5.3其他安全引导模型213
8.6小结216
参考文献217
第9章数据管理219
9.1概述219
9.2系统结构221
9.3数据模型和查询语言224
9.3.1数据模型224
9.3.2查询语言225
9.4数据存储与索引技术227
9.4.1数据命名方法228
9.4.2以数据为中心的数据存储方法的性能228
9.4.3数据中心存储方法229
9.4.4层次检索结构233
9.4.5一维分布式索引235
9.4.6多维分布式索引236
9.5查询处理技术238
9.5.1集中与分布式查询处理方法238
9.5.2聚集操作的处理技术240
9.5.3连续查询处理技术243
9.5.4TinyDB的查询处理技术245
9.6数据管理系统实例250
9.6.1传感器网络数据管理系统TinyDB250
9.6.2Cougar系统254
9.7小结256
参考文献257
第10章数据融合259
10.1引言259
10.2数据融合的作用260
10.3数据融合的分类262
10.3.1根据融合前后数据的信息含量划分262
10.3.2根据数据融合与应用层数据语义之间的关系划分263
10.3.3根据融合操作的级别划分264
10.4应用层中的数据融合264
10.5网络层中的数据融合267
10.5.1路由方式与数据融合267
10.5.2DC路由中的数据融合268
10.5.3数据融合树的构造270
10.6独立的数据融合协议层271
10.7小结273
参考文献273
第3篇传感器网络应用技术
第11章硬件平台277
11.1设计简介277
11.2核心部件的设计要求279
11.2.1处理器模块279
11.2.2无线通信模块281
11.2.3传感器模块284
11.2.4外围模块286
11.3传感器节点实例剖析288
11.3.1节点系列简介288
11.3.2Mica2节点设计分析293
11.3.3Mica系列传感器板设计分析308
11.3.4辅助工具介绍314
11.4小结316
参考文献318
第12章nesC语言319
12.1nesC语言简介319
12.2基于nesC语言的应用程序320
12.3nesC语言的术语325
12.4接口328
12.5组件329
12.6模块及其组成332
12.6.1命令调用和事件通知333
12.6.2任务334
12.7配件及其组成334
12.7.1配件中的组件列表335
12.7.2连接335
12.8小结340
参考文献340
第13章TinyOS操作系统341
13.1传感器网络对操作系统的需求341
13.2TinyOS操作系统的设计思路342
13.3TinyOS组件模型343
13.3.1TinyOS的组件类型345
13.3.2硬件/软件边界346
13.3.3组件示例346
13.3.4组件组合347
13.3.5应用程序总体分析349
13.4TinyOS通信模型350
13.4.1主动消息概述350
13.4.2主动消息的设计实现351
13.4.3主动通信的缓存管理机制351
13.4.4主动消息的显式确认消息机制352
13.5TinyOS情境分析352
13.5.1Blink配件文件分析353
13.5.2BlinkM模块文件分析354
13.5.3ncc编译nesC程序的作用域356
13.5.4Blink应用程序剖析358
13.5.5TinyOS调度机制的实现371
13.5.6TinyOS的事件驱动机制375
13.6安装TinyOS382
13.6.1安装/升级TinyOS的步骤382
13.6.2用模拟器开发组件386
13.6.3TinyViz：TOSSIM图形用户调试接口388
13.7小结390
参考文献390
第14章跟踪系统391
14.1概述391
14.2协作跟踪过程实例392
14.3点目标跟踪395
14.3.1双元检测协作跟踪395
14.3.2信息驱动协作跟踪396
14.3.3传送树跟踪算法399
14.4面目标跟踪算法——对偶空间转换跟踪算法402
14.5小结405
参考文献405
第15章环境监测系统407
15.1环境监测应用中的传感器网络体系结构407
15.2传感器网络用于环境监测中的关键技术409
15.2.1节点及节点部署409
15.2.2能量管理410
15.2.3远程任务控制411
15.2.4数据采样和收集412
15.2.5能量高效的通信机制413
15.3传感器网络用于环境监测的实例413
15.3.1生态环境监控需求414
15.3.2大鸭岛生态环境监控实验415
15.3.3监控实验分析416
15.4小结417
参考文献418
常用术语英汉对照419
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