无线传感器网络：原理与实践

无线传感器网络：原理与实践 
作者：（美）胡飞，（美）曹晓军 著 
出版时间：2015年版 
内容简介 
　　本书介绍了无线传感器网络的基本概念、硬件构成、网络协议栈、操作系统、中间件、定位技术、安全策略、数据管理、同步等内容，并给出了典型无线传感器网络的工作机制，通过两个案例进一步说明了无线传感器网络相关技术的综合应用。本书内容丰富、语言简练，理论叙述深入浅出。书中提供了丰富的课后练习题、思考题和学习资源，可供学习者充分巩固所学内容。　本书适合作为高等院校物联网工程专业、计算机科学与技术及相关专业的“无线传感器网络”课程的教材，也可供从事相关领域工作的工程技术人员参考。 
目录 
译者序  
前言  
第一部分　基础知识  
第1章　绪论  
1.1基础知识  
1.2介质访问控制层  
1.3路由  
1.4其他通信问题  
1.5传感器定位  
1.6时钟同步  
1.7电源管理  
1.8特殊的无线传感器网络  
1.8.1无线多媒体传感器网络  
1.8.2水下声学无线传感器网络  
1.9无线传感器网络的应用  
问题与练习  
第二部分　工程设计  
第2章　硬件——传感器节点的体系结构与设计  
2.1传感器节点的模块  
2.1.1传感器  
2.1.2微处理器  
2.1.3存储器  
2.1.4无线通信模块  
2.1.5电源  
2.1.6外围模块支持  
2.2综合设计  
2.3Mica节点设计  
2.4定制节点——Spec  
2.5COTS微尘系统  
2.6Telos节点  
2.7CargoNet  
问题与练习  
第三部分　网络协议栈  
第3章　无线传感器网络中的介质访问控制技术  
3.1引言  
3.1.1无线传感器网络中的介质访问控制  
3.1.2无线传感器网络中MAC设计的挑战性  
3.2IEEE802.11标准概述  
3.2.1点协调功能  
3.2.2分布式协调功能  
3.3MAC协议的分类  
3.3.1基于竞争的MAC协议  
3.3.2基于调度的MAC协议  
3.3.3混合型与事件驱动的MAC协议  
3.4总结  
问题与练习  
第4章　无线传感器网络的路由技术  
4.1引言  
4.1.1资源受限  
4.1.2容错性  
4.1.3数据报告与融合  
4.1.4节点部署  
4.1.5可扩展性和覆盖度  
4.1.6网络动态性和异构性  
4.2本章　的组织结构  
4.3无线传感器网络路由协议的分类  
4.3.1主动式路由协议和反应式路由协议  
4.3.2平面路由协议和分层路由协议  
4.4以数据为中心的路由协议  
4.4.1洪泛和闲聊  
4.4.2SPIN:基于信息协商的传感器网络路由协议  
4.4.3DD:定向扩散路由  
4.5分层路由协议  
4.5.1LEACH:低功耗自适应按簇分层路由协议  
4.5.2TEEN:阈值敏感的能量高效传感器网络路由协议  
4.6基于位置信息的路由协议  
4.7多径QoS路由  
4.7.1多径路由  
4.7.2多径QoS路由协议  
4.8小结  
问题与练习  
第5章　无线传感器网络传输层技术  
5.1引言  
5.2PSFQ  
5.2.1为什么TCP协议不适用于传感器网络  
5.2.2基本工作原理  
5.2.3协议描述  
5.3ESRT:事件到汇聚节点的可靠传输协议  
5.3.1可靠传输问题  
5.3.2归一化事件可靠性与报告速率之间的关系  
5.3.3拥塞检测  
5.4E2SRT：事件到汇聚节点的增强可靠传输协议  
5.5CODA：传感器网络中的拥塞检测与避免  
5.5.1开环逐跳反压  
5.5.2拥塞检测  
5.5.3基于采样的信道监听  
5.6STCP：无线传感器网络的传输控制协议  
5.6.1STCP中的数据传输序列  
5.6.2STCP分组的格式  
5.6.3连续数据流  
5.6.4事件触发数据流  
5.6.5可靠性  
5.6.6拥塞检测与避免  
5.6.7以数据为中心的应用  
5.7GARUDA：实现有效可靠的下行通信  
5.7.1无线传感器网络中下行数据可靠性面临的挑战  
5.7.2GARUDA基本设计  
5.7.3GARUDA 架构  
问题与练习  
第四部分　计算机科学原理  
第6章　传感器节点的操作系统  
6.1TinyOS  
6.1.1概述  
6.1.2组件模型  
6.1.3执行模块与并发性  
6.1.4主动消息  
6.1.5实现状况  
6.1.6主要特性  
6.1.7低功率优化  
6.2LATinyOS：无线传感器网络中的一种局部性感知的操作系统  
6.2.1改变定时器以支持时间和空间局部性  
6.2.2多级任务调度器  
6.2.3LATinyOS系统的代码结构  
6.3SOS  
6.3.1模块  
6.3.2动态内存  
6.4RETOS: 弹性可扩展多线程操作系统  
6.4.1应用代码检查  
6.4.2多线程系统  
6.4.3可加载内核模块  
问题与练习  
第7章　无线传感器网络中的中间件设计  
7.1引言  
7.2无线传感器网络中间件参考模型  
7.3中间件实例：Agilla  
7.4用于获取数据的中间件实例：Mires  
7.5数据存储实例：DSWare  
7.6无线传感器网络运行时支持实例：Mate  
7.7QoS支持实例：MiLAN  
问题与练习  
第8章　传感器数据管理  
8.1传感器数据清理  
8.1.1背景  
8.1.2通用模型  
8.1.3降低不确定性  
8.2TinyDB：应用于传感器网络的可获取的查询处理系统  
8.2.1数据模型  
8.2.2基本语言特点  
8.2.3基于事件查询  
8.2.4TinyDB定义的其他查询  
8.2.5基于能量的查询优化  
8.2.6TinyDB策略一览  
8.3数据聚合：独立于应用的数据聚合(AIDA)  
8.4传感器数据存储：层次化数据存储结构(TSAR)  
8.5多分辨率数据处理  
问题与练习  
第五部分　高级话题  
第9章　传感器定位  
9.1引言  
9.2定位的基本要素  
9.2.1接收信号强度指示  
9.2.2到达时间  
9.2.3到达时间差  
9.2.4到达角度  
9.2.5三角测量  
9.2.6三边测量  
9.2.7多边定位  
9.3使用移动机器人进行传感器定位  
9.4多维标度节点定位  
9.4.1经典多维标度  
9.4.2迭代多维标度  
9.5无线传感器网络中的定位  
9.5.1蒙特卡洛方法  
9.5.2算法（1）  
9.5.3算法（2）  
9.6无GPS环境中的移动无线传感器网络的节点定位方法  
9.7高精度低功耗的无线传感器网络定位系统  
9.8LOCALE：稀疏移动传感器网络的协同定位估计  
9.8.1协同位置估计  
9.8.2LOCALE中的定位  
9.8.3局部定位阶段  
9.8.4转换阶段  
9.8.5更新阶段  
9.9无线传感器网络定位的安全  
9.9.1SeRLoc  
9.9.2信标套件  
9.9.3攻击容忍的节点定位  
9.9.4稳健统计方法  
问题与练习  
第10章　无线传感器网络中的时间同步技术  
10.1引言  
10.2一般网络（非无线传感器网络）中的时间同步  
10.2.1远程时钟读取  
10.2.2偏移时延估计方法  
10.3无线传感器网络中的时钟同步  
10.4同步性能的评估  
10.4.1精度  
10.4.2协议开销  
10.4.3收敛时间  
10.4.4能效  
10.4.5可扩展性  
10.4.6鲁棒性  
10.5无线传感器网络同步协议的例子  
10.5.1参考广播同步  
10.5.2时间扩散同步协议  
10.5.3概率时钟同步  
问题与练习  
第11章　无线传感器网络安全与隐私  
11.1引言  
11.1.1一般攻击类型  
11.1.2物理节点攻击  
11.1.3针对无线传感器网络通信议栈的攻击  
11.2攻击与对策示例：虫洞攻击  
11.3无线传感器网络安全示例：基于Blom模型的方法  
11.4广播认证:基于时间的高效的容忍丢包的流认证协议μTESLA  
11.5面向传感器节点的实用安全机制  
11.5.1TinySec  
11.5.2MiniSec：一种面向无线传感器网络的安全通信架构  
11.6案例：无线传感器网络中的安全时间同步  
问题与练习  
第六部分　特殊无线传感器网络  
第12章　无线传感器和执行器网络  
12.1引言  
12.2传感器-执行器协同问题  
12.2.1网络和能量模型  
12.2.2ILP算法  
12.2.3传感器-执行器协同工作：分布式协议  
12.2.4DEPR概述  
12.3层次化传感器-执行器协同工作机制  
12.3.1层次化WSAN协同工作架构  
12.3.2“传感器-传感器”协同工作层次——使用聚类  
12.3.3“传感器-执行器”协同工作层次  
12.3.4“执行器-执行器”协同工作层次问题与练习  
第13章　水下传感器网络  
13.1引言  
13.1.1水下无线传感器网络应用  
13.1.2水下无线传感器网络与陆上无线传感器网络的区别  
13.1.3网络拓扑  
13.1.4声频信号传输  
13.1.5水下传感器  
13.2水下无线传感器网络协议栈  
13.2.1物理层  
13.2.2数据链路层  
13.2.3网络层(路由层)  
13.2.4传输层  
13.3介质访问控制设计实例  
13.4路由设计实例：基于矢量的转发协议  
13.5硬件原型设计  
13.5.1硬件设计  
13.5.2软件设计  
13.5.3系统测试  
问题与练习  
第14章　视频传感器网络  
14.1引言  
14.2Panoptes  
14.2.1视频捕捉  
14.2.2视频压缩  
14.2.3数据过滤  
14.2.4数据缓存  
14.3Cyclops  
14.4视频传感器网络定标  
14.4.1确定重叠的程度  
14.4.2估计koverlap值  
14.5SensEye  
问题与练习  
第七部分　其他主题  
第15章　无线传感器网络能量模型  
15.1基本WSN能量模型  
15.2基于仿真的能量模型  
15.3能量感知路由  
问题与练习  
第16章　传感器网络仿真器  
16.1GloMoSim  
16.2SensorSim  
16.3TOSSIM  
16.4PowerTOSSIM  
16.4.1PowerTOSSIM的结构  
16.4.2组件装配  
16.4.3CPU能耗分析  
16.4.4PowerState模块  
16.4.5分析工具  
问题与练习  
第八部分　案例研究  
第17章　案例研究1：远程医疗服务  
17.1引言  
17.2远程心电图传感器网络的硬件设计  
17.3可靠的MASN通信协议  
17.3.1增强的基于聚类的MASN数据传输  
17.3.2MASN的路由性能  
17.4MASN的软件设计  
17.5RFID和可穿戴传感器的集成  
问题与练习  
第18章　案例研究2：灯光控制18.1引言  
18.2Illumimote系统的传感器  
18.3系统结构  
18.4校准  
18.5系统评估  
问题与练习  
参考文献  
索引