无线传感器网络

本书讨论无线传感器平台和网络架构，军事和生活应用，设计影响因素；对应TCP/IP参考模型；将网络层的路由协议分为四类分别进行阐述；传输层的技术和协议；应用层的应用实例：信源编码、查询处理和网络管理；跨层方案；定时同步技术；定位技术；拓扑管理；新颖的无线传感器网络；各章均指出了重要挑战和研究成果，剖析了无线传感器网络为什么，怎样和在哪些领域可以发挥重大作用。为解决当前问题提供了架构、协议、建模、分析和解决方案的深刻而全面的指导，同时强调经济问题，市场趋势，正在出现的、前沿的应用。

目录 第1章概述 1�1传感器微尘平台 1�1�1低端平台 1�1�2高端平台 1�1�3标准化工作 1�1�4软件 1�2WSN工艺和协议栈 1�2�1物理层 1�2�2数据链路层 1�2�3网络层 1�2�4传输层 1�2�5应用层 参考文献 第2章WSN应用 2�1军事应用 2�1�1智能微尘 2�1�2狙击手侦测系统 2�1�3VigilNet系统 2�2环境应用 2�2�1大鸭岛实验 2�2�2CORIE 2�2�3ZebraNet系统 2�2�4火山监测 2�2�5洪水早期检测 2�3医疗应用 2�3�1人工视网膜 2�3�2病人监测 2�3�3应急响应 2�4家庭应用 2�4�1用水监测 2�5工业应用 2�5�1预防性维护 2�5�2结构健康监测 2�5�3其他商业应用 参考文献 第3章WSN设计影响因素 3�1硬件约束 3�2容错性 3�3可扩展性 3�4生产成本 3�5WSN的拓扑结构 3�5�1预部署和部署阶段 3�5�2后期部署阶段 3�5�3额外节点的重新部署阶段 3�6传输介质 3�7功耗 3�7�1传感 3�7�2数据处理 3�7�3通信 参考文献 第4章物理层 4�1物理层技术 4�1�1RF 4�1�2其他技术 4�2射频无线通信概述 4�3信道编码(差错控制编码) 4�3�1分组码 4�3�2联合信源信道编码 4�4调制 4�4�1FSK 4�4�2QPSK 4�4�3二进制和M进制调制 4�5无线信道效应 4�5�1衰减 4�5�2多径效应 4�5�3信道差错率 4�5�4圆盘图表单元与统计信道模型 4�6物理层标准 4�6�1IEEE 802�15�4 4�6�2现有的收发机 参考文献 第5章介质访问控制 5�1MAC层的挑战 5�1�1功耗 5�1�2结构 5�1�3基于事件的网络 5�1�4相关性 5�2CSMA机制 5�3基于竞争的介质访问 5�3�1S�MAC 5�3�2B�MAC 5�3�3CC�MAC协议 5�3�4其他基于竞争的MAC协议 5�3�5小结 5�4预留的介质访问 5�4�1TRAMA 5�4�2其他预留的MAC协议 5�4�3小结 5�5混合介质访问 5�5�1Zebra�MAC 参考文献 第6章差错控制 6�1差错控制方案的分类 6�1�1功率控制 6�1�2ARQ 6�1�3FEC 6�1�4HARQ 6�2WSN中的差错控制 6�3跨层分析模型 6�3�1网络模型 6�3�2预期跳距 6�3�3功耗分析 6�3�4时延分析 6�3�5解码时延和功耗 6�3�6BER和PER 6�4差错控制方案的比较 6�4�1跳距延伸 6�4�2发射功率控制 6�4�3混合差错控制 6�4�4小结 参考文献 第7章网络层 7�1路由选择的挑战 7�1�1功耗 7�1�2可扩展性 7�1�3寻址技术 7�1�4鲁棒性 7�1�5拓扑结构 7�1�6应用 7�2以数据为中心和等级化的路由协议 7�2�1洪泛 7�2�2谣传 7�2�3信息协商机制 7�2�4定向扩散 7�2�5定性评价 7�3分层协议 7�3�1LEACH 7�3�2PEGASIS 7�3�3TEEN和APTEEN 7�3�4定性评价 7�4地理路由协议 7�4�1MECN和SMECN 7�4�2有损连接的地理转发方案 7�4�3PRADA 7�4�4定性评价 7�5基于QoS的协议 7�5�1SAR 7�5�2最小成本路径转发 7�5�3SPEED 7�5�4定性评价 参考文献 第8章传输层 8�1传输层的挑战 8�1�1端到端的通信方式 8�1�2应用相关性 8�1�3能量消耗 8�1�4非对称执行 8�1�5路由/寻址受限 8�2RMST 8�2�1定性评价 8�3PSFQ 8�3�1定性评价 8�4CODA 8�4�1定性评价 8�5ESRT协议 8�5�1定量评价 8�6GARUDA 8�6�1定性评价 8�7实时可靠性传输（RT）2协议 8�7�1定性评价 参考文献 第9章应用层 9�1信源编码（数据压缩） 9�1�1传感器LZW 9�1�2分布式信源编码 9�2查询处理 9�2�1查询表示 9�2�2数据融合 9�2�3COUGAR 9�2�4Fjords架构 9�2�5微融合服务 9�2�6TinyDB 9�3网络管理 9�3�1MANNA 9�3�2SNMS 参考文献 第10章跨层解决方案 10�1层间影响 10�2跨层的相互作用 10�2�1MAC层和网络层 10�2�2MAC层和应用层 10�2�3网络层和物理层 10�2�4传输层和物理层 10�3跨层模块 10�3�1启动判决 10�3�2传输启动 10�3�3汇聚节点竞争 10�3�4基于角度的路由 10�3�5局部跨层拥塞控制 10�3�6小结：XLP跨层的相互作用和性能 参考文献 第11章时间同步 11�1时间同步的挑战 11�1�1低成本的时钟 11�1�2无线通信 11�1�3资源受限 11�1�4高部署密度 11�1�5节点易失效 11�2NTP 11�3定义 11�4TPSN 11�4�1定性评价 11�5RBS 11�5�1定性评价 11�6ACS 11�6�1定性评价 11�7TDP 11�7�1定性评价 11�8RDP 11�8�1定性评价 11�9小型/微型同步协议 11�9�1定性评价 11�10其他协议 11�10�1LTS 11�10�2TSync 11�10�3渐进优化同步 11�10�4移动网络同步 参考文献 第12章定位 12�1定位中的挑战 12�1�1物理层的测量 12�1�2计算的约束 12�1�3全球定位系统的不足 12�1�4低端的传感器节点 12�2测距技术 12�2�1接收信号强度 12�2�2到达时间 12�2�3到达时间差 12�2�4到达角 12�3基于测距的定位协议 12�3�1Ad Hoc定位系统 12�3�2有噪测距定位 12�3�3基于时间的定位系统 12�3�4辅助移动定位 12�4基于预留的定位协议 12�4�1凸位置估计 12�4�2近似三角形内点系统 参考文献 第13章拓扑管理 13�1部署 13�2功率控制 13�2�1LMST 13�2�2LMA和LMN 13�2�3干扰感知功率控制 13�2�4CONREAP 13�3活动调度 13�3�1GAF 13�3�2ASCENT 13�3�3SPAN 13�3�4PEAS 13�3�5STEM 13�4分簇 13�4�1分层分簇 13�4�2HEED 13�4�3覆盖保持分簇 参考文献 第14章无线传感器和执行器网络 14�1WSAN的特点 14�1�1网络架构 14�1�2物理结构 14�2传感器节点与执行器节点协作 14�2�1传感器节点与执行器节点通信要求 14�2�2执行器节点的选举 14�2�3很优解决方案 14�2�4分布式事件驱动的分簇和路由协议 14�2�5性能 14�2�6传感器节点与执行器节点协作的挑战 14�3执行器节点与执行器节点协作 14�3�1任务分配 14�3�2很优解方案 14�3�3局部拍卖协议 14�3�4定性评价 14�3�5执行器节点与执行器节点协作的挑战 14�4WSAN协议栈 14�4�1管理域 14�4�2协作域 14�4�3通信域 参考文献 第15章无线多媒体传感器网络 15�1设计挑战 15�1�1多媒体信源编码 15�1�2高带宽要求 15�1�3具体应用服务质量要求 15�1�4多媒体网内处理 15�1�5功耗 15�1�6覆盖范围 15�1�7资源 15�1�8可变的信道容量 15�1�9跨层耦合功能 15�2网络结构 15�2�1单层结构 15�2�2多层结构 15�2�3覆盖 15�3多媒体传感器的硬件 15�3�1音频传感器 15�3�2低分辨率视频传感器 15�3�3中分辨率视频传感器 15�3�4多媒体传感器网络配置举例 15�4物理层 15�4�1TH�IR�UWB 15�4�2MC�UWB 15�4�3UWB测距 15�5MAC层 15�5�1FRASH MAC 15�5�2实时独立信道MAC 15�5�3MIMO技术 15�5�4开放研究问题 15�6差错控制 15�6�1联合信源信道编码和功率控制 15�6�2开放研究问题 15�7网络层 15�7�1MMSPEED 15�7�2开放研究问题 15�8传输层 15�8�1多跳缓冲和自适应性 15�8�2错误的鲁棒图像传输 15�8�3开放研究问题 15�9应用层 15�9�1流量管理和接入控制 15�9�2多媒体编码技术 15�9�3静态图像编码 15�9�4分布式信源编码 15�9�5开放研究问题 15�10跨层设计 15�10�1跨层控制单元 15�11进一步研究的问题 15�11�1网内处理的协作 15�11�2同步 参考文献 第16章水下无线传感器网络 16�1设计挑战 16�1�1陆上传感器网络与水下传感器网络 16�1�2实时网络与容迟网络 16�2水下传感器网络的组件 16�2�1水下传感器 16�2�2自主式水下航行器 16�3通信体系结构 16�3�1二维UWSN 16�3�2三维UWSN 16�3�3AUV传感器网络 16�4水声传播的基本要素 16�4�1Urick传播模型 16�4�2深水区信道模型 16�4�3浅水区信道模型 16�5物理层 16�6介质访问控制层 16�6�1基于CSMA的MAC协议 16�6�2基于CDMA的MAC协议 16�6�3混合MAC协议 16�7网络层 16�7�1集中式路由方案 16�7�2分布式路由方案 16�7�3混合路由方案 16�8传输层 16�8�1开放研究课题 16�9应用层 16�10跨层设计 参考文献 第17章地下无线传感网 17�1应用 17�1�1环境监测 17�1�2基础设施监测 17�1�3定位应用 17�1�4边境巡逻和安全监测 17�2设计方面的挑战 17�2�1能量效率问题 17�2�2网络拓扑设计 17�2�3天线设计 17�2�4恶劣环境 17�3网络架构 17�3�1土壤中的WUSN 17�3�2矿井隧道中的WUSN 17�4使用电磁波技术的地下无线信道 17�4�1地下信道的特性 17�4�2土壤特性对地下信道的影响 17�4�3土壤介电常数 17�4�4地下信号传播 17�4�5地面反射 17�4�6多径衰落及误码率 17�5地下无线信道的磁感应技术 17�5�1MI信道模型 17�5�2MI波导 17�5�3土壤中的MI波及MI波导特性 17�6矿井及公路/地铁隧道环境下的无线通信 17�6�1隧道环境 17�6�2房柱式环境 17�6�3与实验测量情况的对比 17�7通信架构 17�7�1物理层 17�7�2数据链路层 17�7�3网络层 17�7�4传输层 17�7�5跨层设计 参考文献 第18章主要挑战 18�1传感器网络和Internet的联合 18�2实时和多媒体通信 18�3协议栈 18�4同步和定位 18�5挑战环境中的WSN 18�6实际的考虑 18�7无线纳米传感器网络 参考文献 索引及中英文缩写对照表