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第1章 绪论1

1.1传感器、传感器网络与无线传感器网络1

1.2无线传感器网络的要素与结构3

1.3无线传感器网络的特征与优势4

1.3.1无线传感器网络的主要特征5

1.3.2无线传感器网络的主要优势6

1.3.3与无线自组织通信网络的比较7

1.4无线传感器网络的发展历程与趋势9

1.4.1无线传感器网络的早期研究9

1.4.2近年来无线传感器网络的发展12

1.4.3无线传感器网络的未来发展趋势15

参考文献17

第2章 无线传感器网络的技术体系19

2.1引言19

2.2从原理功能角度分类的技术20

2.2.1传感器技术20

2.2.2无线通信与组网技术21

2.2.3分布式数据融合／聚合技术22

2.2.4数据管理技术22

2.2.5节点定位技术23

2.2.6时间同步技术24

2.3从工程实现角度分类的技术24

2.3.1无线传感器网络节点硬件制造技术24

2.3.2嵌入式软件开发技术25

2.3.3节点供电技术26

2.3.4节点及网络的能量有效性设计技术26

2.4从网络运行与应用角度分类的技术27

2.4.1网络布设与休眠调度技术27

2.4.2无线传感器网络广域互联技术28

2.4.3结合具体行业的无线传感器网络应用技术28

参考文献29

第3章 无线传感器网络的无线通信特点32

3.1概述32

3.2无线通信特点32

3.2.1无线信道特性32

3.2.2接收信号功率与距离的关系分析33

3.2.3接收信号强度分类38

3.2.4几点结论43

3.2.5一些问题探讨43

3.3无线通信的能耗49

3.3.1无线传感器网络单节点能耗特性49

3.3.2无线传感器网络能耗特性60

3.4小结61

参考文献61

第4章 无线传感器网络覆盖及其相关问题64

4.1引言64

4.1.1覆盖问题65

4.1.2覆盖的度量指标67

4.2覆盖模型68

4.3基于覆盖模型的若干问题研究71

4.3.1网络布设问题的研究71

4.3.2节点休眠调度问题的研究75

4.3.3最小暴露路径问题的研究79

4.4小结83

参考文献83

第5章 无线传感器网络的MAC协议85

5.1MAC协议设计的影响因素85

5.2主要问题及策略88

5.2.1信道接入机制88

5.2.2MAC层的节能策略94

5.3典型的MAC协议102

5.3.1S-MAC102

5.3.2Sift104

5.3.3TCS-MAC106

5.3.4SMACS108

5.3.5EMACs112

5.3.6TRAMA115

5.3.7BMA119

5.3.8Arisha121

5.4小结124

参考文献125

第6章 无线传感器网络的路由协议127

6.1无线传感器网络特点及对路由协议设计的影响127

6.2路由协议设计的关键问题分析131

6.2.1能量有效性131

6.2.2可扩展性134

6.2.3数据传输可靠性135

6.3路由协议分类137

6.3.1已有路由协议分类标准的总结137

6.3.2基于设计思路的路由协议分类139

6.4简单的无结构路由协议143

6.4.1Flooding和Gossiping143

6.4.2SPIN144

6.4.3谣传路由147

6.5树或类树路由协议149

6.5.1定向扩散149

6.5.2高弹性多径路由151

6.5.3SAR153

6.5.4LEACH155

6.5.5PEGASIS和Hierarchical-PEGASIS158

6.5.6TEEN和APTEEN160

6.6地理路由协议161

6.6.1基于局部地理拓扑信息实现单播路由协议161

6.6.2利用地理位置信息改善地域多播的实现方式170

6.6.3基于地理栅格的分层网络结构及路由协议176

6.7无线传感器网络典型路由协议比较181

6.7.1协议特点181

6.7.2应用场合182

6.8小结183

参考文献185

第7章 无线传感器网络的数据聚合技术190

7.1数据聚合概述190

7.1.1数据聚合的概念及意义190

7.1.2数据聚合面临的挑战191

7.1.3数据聚合与分层协议的关系192

7.1.4数据聚合与路由的关系192

7.2数据聚合结构193

7.2.1最优的数据聚合结构193

7.2.2近似优化的数据聚合树构造算法195

7.2.3不显式建立数据聚合结构的实例197

7.3数据聚合时机198

7.3.1周期性数据回传中数据聚合时机的确定199

7.3.2事件触发类数据回传中聚合时机的确定202

7.4数据压缩技术203

7.4.1分布式信源编码203

7.4.2使用数据压缩的最优群大小204

7.4.3SPT与SPT／TSP结构206

7.5小结207

参考文献208

第8章 无线传感器网络的广域互联210

8.1引言210

8.2无线传感器网络与IP网络互联的主要方式211

8.2.1协议转换方式211

8.2.2协议承载方式213

8.2.3全IP方式215

8.3全IPv6方式的优势及主要问题218

8.3.1全IPv6方式的优势218

8.3.2值得研究的问题219

8.4全IPv6无线传感器网络的组网、编址及路由问题222

8.4.1全IPv6无线传感器网络的网络结构222

8.4.2无线传感器网络中的IPv6编址问题分析224

8.4.3全IPv6无线传感器网络的编址、地址配置及路由230

8.5小结233

参考文献233

第9章 无线传感器网络时间同步技术236

9.1引言236

9.2时间同步模型237

9.2.1时钟模型237

9.2.2通信模型238

9.2.3时间同步的误差来源240

9.2.4信号级时间同步与消息级时间同步240

9.2.5小结241

9.3时间同步协议242

9.3.1时间同步的几种类别242

9.3.2时间同步协议244

9.3.3小结253

参考文献254

第10章 无线传感器网络节点定位技术255

10.1引言255

10.2节点定位技术简介255

10.2.1节点定位基本概念255

10.2.2节点定位技术特点256

10.2.3参数定义257

10.3基于测距的定位技术257

10.3.1测距／测角技术258

10.3.2定位方法260

10.3.3校正技术263

10.4免于测距的定位技术264

10.5小结271

参考文献272

第11章 无线传感器网络硬件平台特点及其发展趋势276

11.1引言276

11.2硬件平台特点277

11.3节点硬件平台的组成278

11.3.1微控制器单元278

11.3.2通信模块280

11.3.3传感器283

11.3.4执行器284

11.3.5供电单元284

11.3.6其他284

11.4无线传感器网络硬件平台演进策略285

11.4.1无线传感器网络节点硬件发展面临的问题285

11.4.2MEMS技术为无线传感器网络带来的其他变化286

11.4.3无线传感器网络硬件平台进化过程288

11.5小结290

参考文献291

第12章 无线传感器网络的软件技术292

12.1引言292

12.2TinyOS295

12.2.1基于组件的编程模型295

12.2.2基于事件触发的并发执行模型298

19.2.3通信模型299

12.3NesC编程301

12.3.1模块与接口302

12.3.2配件与连接309

12.3.3参数化连接312

12.4典型应用分析316

12.4.1应用模块文件：BlinkTaskC.nc317

12.4.2系统初始化318

12.4.3任务调度321

12.4.4执行过程324

12.5安装、调试与编程提示325

12.5.1Tiny052.x安装325

12.5.2GDB／ddd调试327

12.5.3NesC编程提示331

12.6小结333

参考文献333

第13章 无线传感器网络的应用334

13.1引言334

13.2无线传感器网络的主要应用领域334

13.3典型的无线传感器网络应用系统338

13.4小结346

参考文献346

缩略语348