物聯(lián)網(wǎng)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

前言

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)的基本組成部分，是物聯(lián)網(wǎng)用來感知和識(shí)別周圍環(huán)境的信息生成和采集系統(tǒng)，傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息處理來說如同人體的感覺突觸一樣重要。為了方便感知和部署并提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，傳感器網(wǎng)絡(luò)一般采用無線通信方式，從而形成了節(jié)點(diǎn)之間可自組織拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和無線通信技術(shù)等重要信息技術(shù)，目前已經(jīng)逐漸走向成熟，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，被認(rèn)為21世紀(jì)最有影響力的技術(shù)之一?！　”緯容^系統(tǒng)地介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論、技術(shù)和若干應(yīng)用。全書從結(jié)構(gòu)上可以分為三個(gè)部分：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論，主要介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)從物理層到網(wǎng)絡(luò)層的各層通信協(xié)議，給出了目前常用的針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)思想和若干典型協(xié)議，這些理論和技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署和通信提供了基本的支持；無線傳感器的若干關(guān)鍵技術(shù)，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步、節(jié)點(diǎn)定位、容錯(cuò)設(shè)計(jì)、質(zhì)量保證和網(wǎng)絡(luò)管理等技術(shù)，這些技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用提供了有力的支撐；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)仿真、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件開發(fā)、操作系統(tǒng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)等，并給出了部署和應(yīng)用開發(fā)實(shí)例?！　”緯饕幸韵绿攸c(diǎn)：　?。?）基礎(chǔ)性。本書注重?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本理論和關(guān)鍵技術(shù)，包括無線傳感器的基本概念、基本原理、基本架構(gòu)、基本協(xié)議和典型基礎(chǔ)應(yīng)用。力求展示出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)重要和基礎(chǔ)的內(nèi)容，并介紹了當(dāng)前主流的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和開發(fā)平臺(tái)，適合于初學(xué)者對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有清楚的認(rèn)識(shí)和理解，并做到通俗易懂。　?。?）系統(tǒng)性。本書涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)方面，注重內(nèi)容的系統(tǒng)性，以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系為內(nèi)容框架，涵蓋了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的從物理層到網(wǎng)絡(luò)層的各種協(xié)議、時(shí)間同步技術(shù)、節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)、容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)、硬件設(shè)計(jì)技術(shù)、操作系統(tǒng)平臺(tái)、應(yīng)用開發(fā)技術(shù)等，內(nèi)容全面，體系完整?！　。?）新穎性。為適應(yīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)理論和技術(shù)發(fā)展迅速、知識(shí)更新快的特點(diǎn)，本書緊跟學(xué)科發(fā)展前沿，針對(duì)當(dāng)前新出現(xiàn)各種應(yīng)用，及時(shí)將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)、新手段和新工具融入內(nèi)容體系，及時(shí)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)框架進(jìn)行擴(kuò)充和完善，并給出了新的應(yīng)用和實(shí)例。　?。?）邏輯性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)牽涉到的技術(shù)眾多，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拸V，本書注重介紹時(shí)的邏輯性，面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用這一關(guān)鍵問題，由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)和協(xié)議引入，再介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵支撐技術(shù)和建立在基本架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)上的應(yīng)用開發(fā)，以此為主線介紹若干仿真環(huán)境、系統(tǒng)平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境。層層深入，由淺入深，層次分明，有利于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)理論和技術(shù)的掌握實(shí)踐。　　本書可作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)以及電氣信息類專業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生教材和教學(xué)參考用書，也可供從事相關(guān)行業(yè)的工程技術(shù)人員與研究人員參考。　　本書受到國(guó)家自然科學(xué)基金和高等學(xué)校博士點(diǎn)科研基會(huì)資助，在此表示感謝?！　∮捎跁r(shí)間倉(cāng)促，本書的錯(cuò)誤和不足在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　本書是依托中南大學(xué)國(guó)家級(jí)特色專業(yè)（物聯(lián)網(wǎng)工程）的建設(shè)，結(jié)合國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教學(xué)情況編寫的。本書主要介紹物聯(lián)網(wǎng)中核心技術(shù)之一的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的知識(shí)，在簡(jiǎn)要介紹WSN的基礎(chǔ)上，詳細(xì)地?cái)⑹隽薟SN的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其路由協(xié)議；然后介紹WSN中的主要技術(shù)，如通信標(biāo)準(zhǔn)、時(shí)間同步技術(shù)、節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)、服務(wù)質(zhì)量保障和網(wǎng)絡(luò)管理，并給出了WSN的仿真技術(shù)；接著介紹WSN中硬件開發(fā)、操作系統(tǒng)和軟件開發(fā)的內(nèi)容；最后給出了WSN的應(yīng)用案例。

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)介紹
1.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念
1.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
1.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)
1.2.1 傳感器的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究及發(fā)展現(xiàn)狀
1.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所面臨的挑戰(zhàn)
1.5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層設(shè)計(jì)
2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層概述
2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層研究現(xiàn)狀及發(fā)展
2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層關(guān)鍵技術(shù)
2.3.1 編碼調(diào)制方式的選擇
2.3.2 頻率的選擇
2.4 物理層調(diào)制解調(diào)方式與編碼方式
2.4.1 M-ary調(diào)制機(jī)制
2.4.2 差分脈沖位置調(diào)制機(jī)制
2.4.3 自適應(yīng)編碼位置調(diào)制機(jī)制
2.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層設(shè)計(jì)
2.5.1 頻率分配
2.5.2 通信信道
2.6 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)
3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層概述
3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層研究現(xiàn)狀與發(fā)展
3.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的分類
3.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議需要解決的問題
3.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)鍵問題
3.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議
3.4.1 基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議
3.4.2 基于分配的MAC協(xié)議
3.4.3 混合型MAC協(xié)議
3.4.4 跨層MAC協(xié)議
3.5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第4章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層
4.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層概述
4.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層研究現(xiàn)狀和發(fā)展
4.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵問題
4.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議
4.4.1 基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議
4.4.2 基于集群結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議
4.4.3 基于地理位置信息的路由協(xié)議
4.5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議
5.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議概述
5.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層研究現(xiàn)狀和發(fā)展
5.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層關(guān)鍵問題
5.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議分析
5.3 無線傳感器網(wǎng)格體系
5.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)
5.3.2 MPAS設(shè)計(jì)
5.4 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章 通信標(biāo)準(zhǔn)
6.1 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)
6.1.1 IEEE 802.15.4協(xié)議簡(jiǎn)介
6.1.2 IEEE 802.15.4協(xié)議棧
6.2 ZigBee標(biāo)準(zhǔn)
6.2.1 網(wǎng)絡(luò)層規(guī)范
6.2.2 應(yīng)用層規(guī)范簡(jiǎn)介
6.3 無線局域網(wǎng)技術(shù)
6.3.1 無線局域網(wǎng)概述
6.3.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
6.3.3 IEEE 802.11協(xié)議棧
6.4 藍(lán)牙技術(shù)
6.4.1 藍(lán)牙核心協(xié)議
6.4.2 藍(lán)牙優(yōu)勢(shì)
6.5 UWB技術(shù)
6.5.1 UWB協(xié)議模型
6.5.2 UWB優(yōu)勢(shì)
6.6 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第7章 時(shí)間同步技術(shù)
7.1 時(shí)間同步技術(shù)概述
7.2 時(shí)間同步技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展
7.3 時(shí)間同步技術(shù)關(guān)鍵問題
7.4 傳統(tǒng)時(shí)間同步技術(shù)
7.4.1 DMTS同步
7.4.2 RBS同步
7.4.3 TPSN同步
7.4.4 FTSP同步
7.4.5 傳統(tǒng)協(xié)議比較
7.5 新型時(shí)間同步技術(shù)
7.5.1 協(xié)作同步
7.5.2 螢火蟲同步
7.6 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第8章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)
8.1 節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)概述
8.2 節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展
8.3 節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)關(guān)鍵問題
8.4 基于測(cè)距的定位技術(shù)
8.4.1 三邊定位技術(shù)
8.4.2 角度定位
8.4.3 測(cè)距定位算法性能比較分析
8.5 基于非測(cè)距定位技術(shù)
8.5.1 基本原理
8.5.2 典型算法
8.5.3 幾種非測(cè)距的定位技術(shù)性能分析
8.6 協(xié)作定位技術(shù)
8.6.1 剛性體理論概述
8.6.2 協(xié)作體的定義
8.6.3 協(xié)作定義原理
8.7 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第9章 容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)
9.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)技術(shù)概述
9.2 容錯(cuò)設(shè)計(jì)模型
9.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性分析
9.3.1 網(wǎng)絡(luò)層可靠性
9.3.2 傳輸層可靠性
9.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)與診斷
9.4.1 基于空間相關(guān)性的故障診斷
9.4.2 基于貝葉斯信任網(wǎng)絡(luò)的故障診斷
9.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自恢復(fù)策略
9.5.1 基于連接的修復(fù)
9.5.2 基于覆蓋的修復(fù)
9.6 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第10章 服務(wù)質(zhì)量保證
10.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量概述
10.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量研究現(xiàn)狀與發(fā)展
10.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)QOS關(guān)鍵問題
10.4 感知QoS保證
10.4.1 感知Qos概述
10.4.2 感知模型
10.4.3 典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法與協(xié)議
10.4.4 亟待解決的問題
10.5 傳輸QoS保證
10.5.1 可靠數(shù)據(jù)傳輸
10.5.2 擁塞控制
10.6 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第11章 網(wǎng)絡(luò)管理
11.1 網(wǎng)絡(luò)管理概述
11.1.1 網(wǎng)絡(luò)管理的概念
11.1.2 網(wǎng)絡(luò)管理的體系結(jié)構(gòu)
11.2 網(wǎng)絡(luò)管理研究現(xiàn)狀與發(fā)展
11.2.1 SNMP網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)
11.2.2 網(wǎng)絡(luò)管理新技術(shù)
11.3 網(wǎng)絡(luò)管理關(guān)鍵問題
11.4 典型網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)
11.4.1 集中式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)
11.4.2 層次式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)
11.4.3 分布式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)
11.5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第12章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的仿真技術(shù)
12.1 網(wǎng)絡(luò)仿真概述
12.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真研究現(xiàn)狀與發(fā)展
12.3 常用的仿真軟件
12.3.1 OPNET
12.3.2 NS2
12.3.3 TOSSIM
12.4 仿真軟件比較
12.5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第13章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件開發(fā)
13.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件開發(fā)概述
13.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件開發(fā)研究現(xiàn)狀與發(fā)展
13.3 傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)
13.3.1 核心處理模塊設(shè)計(jì)
13.3.2 能量模塊設(shè)計(jì)
13.4 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第14章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)
14.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)概述
14.2 TinyOS操作系統(tǒng)
14.2.1 概述
14.2.2 TinyOS的系統(tǒng)架構(gòu)
14.2.3 TinyOS編譯機(jī)制
14.2.4 TinyOS啟動(dòng)機(jī)制
14.2.5 TinyOS任務(wù)調(diào)度機(jī)制
14.2.6 TinyOS的并發(fā)性
14.2.7 TinyOS的能量管理機(jī)制
14.2.8 通信機(jī)制
14.3 MANTIS OS操作系統(tǒng)
14.3.1 MANTIS OS的系統(tǒng)架構(gòu)
14.3.2 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
14.4 SOS操作系統(tǒng)
14.5 操作系統(tǒng)比較分析
14.6 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第15章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件開發(fā)
15.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)概述
15.1.1 軟件開發(fā)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求
15.1.2 軟件開發(fā)的內(nèi)容
15.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)的主要技術(shù)挑戰(zhàn)
15.2 主要開發(fā)環(huán)境
15.2.1 nesC語言結(jié)構(gòu)
15.2.2 nesC應(yīng)用程序的分析
15.2.3 nesC程序的仿真
15.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件設(shè)計(jì)
15.4 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第16章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
16.1 概述
16.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)景
16.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)
16.3.1 靜態(tài)部署
16.3.2 動(dòng)態(tài)部署
16.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)例分析
16.4.1 用于礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
16.4.2 山體滑坡案例
16.5 本章小結(jié)

圖書封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

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