無線傳感器網絡原理及方法（簡體書）

《無線傳感器網絡原理及方法》根據物聯網工程本科專業的發展方向和教學需要，結合無線傳感器網絡技術的最新發展及其應用現狀編寫而成。《無線傳感器網絡原理及方法》主要內容包括無線傳感器網絡概述，網絡結構、覆蓋與連接，網絡通信，網絡的支撐技術，網絡MAC層，網絡協議的技術標準，網絡的路由協議，網絡安全，網絡應用開發，物聯網環境下的wSN。
《無線傳感器網絡原理及方法》內容豐富、覆蓋面廣、淺顯易懂，側重基本概念和基礎技術，強調基本原理和方法，力求概念準確、圖文并茂。《無線傳感器網絡原理及方法》可作為普通高等院校物聯網工程專業的本科教材。
《無線傳感器網絡原理及方法》主要針對以下閱讀群體：?開設無線傳感器網絡課程的本科生，涉及物聯網工程、計算機和自動化等信息技術類專業；?普通高校的碩士生、博士生，將其作為無線傳感器網絡的入門輔導書；?工程技術開發人員，將其作為參考書；?作為初學者的入門輔導書籍。

《無線傳感器網絡原理及方法》：教學目標明確，注重理論與實踐的結合、牧學方法靈活，培養學生自主學習的能力、教學內容先進，反映r計算機學科的最新發展、教學模式完善，提供配套的教學資源解決方案。

第1章 無線傳感器網絡概述
1.1 無線傳感器網絡的基本概念
1.2 無線傳感器網絡的特征
1.2.1 與現有無線網絡的區別
1.2.2 與現場總線的區別
1.2.3 傳感器節點的限制
1.2.4 傳感器組網的特點
1.3 無線傳感器網絡的關鍵性能指標
1.4 無線傳感器網絡的應用
1.5 無線傳感器網絡的研究歷史
1.5.1 計算設備的演化歷史
1.5.2 無線傳感器網絡發展的三個階段
1.5.3 無線傳感器網絡的發展趨勢
習題1

第2章 無線傳感器網絡結構、覆蓋與連接
2.1 無線傳感器網絡拓撲結構
2.2 無線傳感器網絡覆蓋
2.2.1 無線傳感器網絡覆蓋問題
2.2.2 無線傳感器網絡區域覆蓋
2.2.3 無線傳感器網絡的點覆蓋
2.2.4 無線傳感器網絡邊界覆蓋
2.2.5 無線傳感器網絡覆蓋能效評價指標
2.3 無線傳感器網絡連接可靠性
2.3.1 無線傳感器網絡連接可靠性分析
2.3.2 基于概率和圖論的連接可靠性
2.3.3 基于擴散理論的連接可靠性
習題2

第3章 無線傳感器網絡通信
3.1 無線傳感器網絡協議結構
3.1.1 傳統網絡協議OSI參考模型
3.1.2 無線傳感器網絡協議的分層結構
3.2 物理層
3.2.1 物理層的概述
3.2.2 傳感器網絡物理層的設計
3.3 數據鏈路層協議
3.4 網絡層協議
3.5 傳輸層協議
3.5.1 Event-to-Sink傳輸
3.5.2 Sink-to-Sensors傳輸
3.6 應用層協議
3.6.1 傳感器管理協議
3.6.2 任務分派與數據廣播協議
3.6.3 傳感器查詢與數據分發協議
3.7 無線傳感器網絡跨層設計
3.7.1 分層設計方法
3.7.2 跨層設計方法
3.7.3 跨層設計的必要性
3.7.4 無線傳感器網絡跨層設計主要技術
習題3

第4章 無線傳感器網絡的支撐技術
4.1 時間同步機制
4.1.1 時間同步的意義和特點
4.1.2 FPSN時間同步協議
4.1.3 時間同步的應用示例
4.2 定位技術
4.2.1 傳感器網絡節點定位問題
4.2.2 基于測距的定位技術
4.2.3 無須測距的定位技術
4.2.4 定位系統的典型應用
4.3 數據融合
4.3.1 多傳感器數據融合概述
4.3.2 傳感器網絡中數據融合的作用
4.3.3 數據融合技術的分類
4.3.4 數據融合的主要方法
4.3.5 傳感器網絡應用層的數據融合示例
4.4 能量管理
4.4.1 能量管理的意義I
4.4.2 傳感器網絡的電源節能方法
4.4.3 動態能量管理
4.5 容錯技術

第5章 無線傳感器網絡MAC層
第6章 無線傳感器網絡協議的技術標準
第7章 無線傳感器網絡的路由協議
第8章 無線傳感器網絡安全
第9章 無線傳感器網絡應用開發
第10章 物聯網環境下的無線傳感器網絡
參考文獻

無線傳感器網絡除了具有AdHoc網絡的移動性、斷接性、電源能力局限性等共同特征以外，在組網方面具有一些鮮明的自身特點。它的主要特點包括自組織性、以數據為中心、應用相關性、動態性、網絡規模大和需要高的可靠性等。
1.自組織性
在傳感器網絡的應用中，通常傳感器節點被放置在沒有基礎結構設施的地方。傳感器節點的位置有時不能預先精確設定，節點之間的相互鄰居關系預先也不知道，如通過飛機將傳感器節點播撒到面積廣闊的原始森林，或隨意放置到人員不可到達或危險的區域。
由于傳感器網絡的所有節點的地位都是平等的，沒有預先指定的中心，各節點通過分布式算法來相互協調。在無人值守的情況下，節點能自動組織起一個探測網絡。正因為沒有中心，網絡不會因為單個節點的脫離而受到損害。
以上功能的實現要求傳感器節點具有自組織的能力，能夠自動地進行配置和管理，通過拓撲控制機制和網絡協議，自動形成轉發監測數據的多跳無線網絡系統。
在傳感器網絡的使用過程中，部分傳感器節點由于能量耗盡或環境因素而失效，也有一些節點為了替換失效節點、增加監測精度而被補充到網絡中，這樣在傳感器網絡中的節點個數就會動態地增加或減少，從而使網絡的拓撲結構隨之動態變化。傳感器網絡的自組織性要適應這種網絡拓撲結構的動態變化。
2.以數據為中心
目前的互聯網是先有計算機終端系統，然後再互連成為網絡的，終端系統可以脫離網絡獨立存在。在因特網中網絡設備是用網絡中唯一的IP地址來標識的，資源定位和信息傳輸依賴于終端、路由器和服務器等網絡設備的IP地址。如果希望訪問因特網中的資源，首先要知道存放資源的服務器的IP地址。可以說目前的因特網是一個以地址為中心的網絡。
傳感器網絡是任務型的網絡，脫離傳感器網絡談論傳感器節點是沒有任何意義的。傳感器網絡中的節點采用節點編號標識，節點編號是否需要全網唯一，取決于網絡通信協議的設計。
由于傳感器節點屬于隨機部署，其構成的傳感器網絡與節點編號之間的關系是完全動態的，表現為節點編號與節點位置沒有必然的聯系。用戶使用傳感器網絡查詢事件時，直接將所關心的事件通告給網絡，而不是通告給某個確定編號的節點。網絡在獲得指定事件的信息後匯報給用戶。這種以數據本身作為查詢或傳輸線索的思想，更接近于自然語言交流的習慣，因此說傳感器網絡是一個以數據為中心的網絡。