《国家级特色专业(物联网工程)规划教材:物联网与无线传感器网络》 刘伟荣, 何云

《国家级特色专业(物联网工程)规划教材:物联网与无线传感器网络》是依托中南大学国家级特色专业（物联网工程）的建设，结合国内物联网工程专业的教学情况编写的。

第1章无线传感器网络概述1 1.1无线传感器网络介绍2 1.1.1无线传感器网络的概念2 1.1.2无线传感器网络的特点及优势3 1.1.3无线传感器网络的应用5 1.2无线传感器网络的体系结构7 1.2.1传感器的节点结构7 1.2.2无线传感器网络架构8 1.3无线传感器网络研究及发展现状11 1.4无线传感器网络所面临的挑战12 1.5本章小结13 参考文献14 第2章无线传感器网络物理层设计15 2.1无线传感器网络物理层概述16 2.2无线传感器网络物理层研究现状及发展16 2.3无线传感器网络物理层关键技术18 2.3.1编码调制方式的选择18 2.3.2频率的选择18 2.4物理层调制解调方式与编码方式20 2.4.1M—ary调制机制20 2.4.2差分脉冲位置调制机制21 2.4.3自适应编码位置调制机制21 2.5无线传感器网络物理层设计22 2.5.1频率分配22 2.5.2通信信道23 2.6本章小结27 参考文献28 第3章无线传感器网络的数据链路层设计29 3.1无线传感器网络数据链路层概述30 3.2无线传感器网络数据链路层研究现状与发展30 3.2.1无线传感器网络MAC协议的分类30 3.2.2无线传感器网络MAC协议需要解决的问题31 3.3无线传感器网络数据链路层的关键问题31 3.4无线传感器网络的MAC协议33 3.4.1基于竞争的MAC协议33 3.4.2基于分配的MAC协议41 3.4.3混合型MAC协议49 3.4.4跨层MAC协议52 3.5本章小结55 参考文献56 第4章无线传感器网络的网络层57 4.1无线传感器网络网络层概述58 4.2无线传感器网络网络层研究现状和发展59 4.3无线传感器网络网络层关键问题61 4.4无线传感器网络路由协议63 4.4.1基于数据的路由协议63 4.4.2基于集群结构的路由协议68 4.4.3基于地理位置信息的路由协议71 4.5本章小结76 参考文献76 第5章无线传感器网络传输层协议78 5.1无线传感器网络传输层协议概述79 5.2无线传感器网络传输层研究现状和发展81 5.2.1无线传感器网络传输层关键问题82 5.2.2无线传感器网络传输层协议分析83 5.3无线传感器网格体系92 5.3.1无线传感器网络网格体系结构93 5.3.2MPAS设计93 5.4本章小结96 参考文献96 第6章通信标准98 6.1IEEE802.15.4标准99 6.1.1IEEE802.15.4协议简介99 6.1.2IEEE802.15.4协议栈100 6.2ZigBee标准107 6.2.1网络层规范107 6.2.2应用层规范简介109 6.3无线局域网技术109 6.3.1无线局域网概述109 6.3.2网络拓扑结构110 6.3.3IEEE802.11协议栈112 6.4蓝牙技术114 6.4.1蓝牙核心协议115 6.4.2蓝牙优势116 6.5UWB技术117 6.5.1UWB协议模型117 6.5.2UWB优势118 6.6本章小结119 参考文献119 第7章时间同步技术121 7.1时间同步技术概述122 7.2时间同步技术研究现状与发展123 7.3时间同步技术关键问题125 7.4传统时间同步技术127 7.4.1DMTS同步127 7.4.2RBS同步128 7.4.3TPSN同步129 7.4.4FTSP同步131 7.4.5传统协议比较132 7.5新型时间同步技术133 7.5.1协作同步135 7.5.2萤火虫同步135 7.6本章小结138 参考文献138 第8章无线传感器网络节点定位技术140 8.1节点定位技术概述141 8.2节点定位技术研究现状与发展142 8.3节点定位技术关键问题143 8.4基于测距的定位技术144 8.4.1三边定位技术144 8.4.2角度定位148 8.4.3测距定位算法性能比较分析149 8.5基于非测距定位技术150 8.5.1基本原理150 8.5.2典型算法151 8.5.3几种非测距的定位技术性能分析155 8.6协作定位技术156 8.6.1刚性体理论概述156 8.6.2协作体的定义157 8.6.3协作定义原理158 8.7本章小结160 参考文献160 第9章容错设计技术162 9.1无线传感器网络容错技术概述163 9.2容错设计模型164 9.3无线传感器网络可靠性分析166 9.3.1网络层可靠性166 9.3.2传输层可靠性167 9.4无线传感器网络故障检测与诊断167 9.4.1基于空间相关性的故障诊断168 9.4.2基于贝叶斯信任网络的故障诊断170 9.5无线传感器网络的自恢复策略171 9.5.1基于连接的修复171 9.5.2基于覆盖的修复171 9.6本章小结172 参考文献172 第10章服务质量保证173 10.1无线传感器网络服务质量概述174 10.2无线传感器网络服务质量研究现状与发展175 10.3无线传感器网络QOS关键问题178 10.4感知QoS保证179 10.4.1感知Qos概述179 10.4.2感知模型180 10.4.3典型的无线传感器网络覆盖控制算法与协议181 10.4.4亟待解决的问题188 10.5传输QoS保证188 10.5.1可靠数据传输189 10.5.2拥塞控制190 10.6本章小结191 参考文献191 第11章网络管理194 11.1网络管理概述195 11.1.1网络管理的概念195 11.1.2网络管理的体系结构196 11.2网络管理研究现状与发展198 11.2.1SNMP网络管理架构198 11.2.2网络管理新技术199 11.3网络管理关键问题201 11.4典型网络管理系统203 11.4.1集中式网络管理系统203 11.4.2层次式网络管理系统205 11.4.3分布式网络管理系统207 11.5本章小结209 参考文献209 第12章无线传感器网络的仿真技术211 12.1网络仿真概述212 12.2无线传感器网络仿真研究现状与发展213 12.3常用的仿真软件214 12.3.1OPNET214 12.3.2NS2216 12.3.3TOSSIM218 12.4仿真软件比较220 12.5本章小结221 参考文献221 第13章无线传感器网络的硬件开发222 13.1无线传感器网络硬件开发概述223 13.2无线传感器网络硬件开发研究现状与发展224 13.3传感器节点的设计226 13.3.1核心处理模块设计226 13.3.2能量模块设计228 13.4本章小结228 参考文献229 第14章无线传感器网络的操作系统230 14.1无线传感器网络操作系统概述231 14.2TinyOS操作系统232 14.2.1概述232 14.2.2TinyOS的系统架构233 14.2.3TinyOS编译机制234 14.2.4TinyOS启动机制234 14.2.5TinyOS任务调度机制236 14.2.6TinyOS的并发性238 14.2.7TinyOS的能量管理机制240 14.2.8通信机制243 14.3MANTISOS操作系统246 14.3.1MANTISOS的系统架构247 14.3.2应用程序设计247 14.4SOS操作系统251 14.5操作系统比较分析255 14.6本章小结255 参考文献255 第15章无线传感器网络的软件开发257 15.1无线传感器网络软件开发概述258 15.1.1软件开发特点和设计要求258 15.1.2软件开发的内容259 15.1.3无线传感器网络软件开发的主要技术挑战260 15.2主要开发环境260 15.2.1nesC语言结构261 15.2.2nesC应用程序的分析262 15.2.3nesC程序的仿真264 15.3无线传感器网络中间件设计265 15.4本章小结268 参考文献268 第16章无线传感器网络应用270 16.1概述271 16.2无线传感器网络的应用场景272 16.3无线传感器网络应用技术274 16.3.1静态部署275 16.3.2动态部署276 16.4无线传感器网络应用实例分析277 16.4.1用于矿井环境监测的无线传感器网络278 16.4.2山体滑坡案例283 16.5本章小结289 参考文献289