無線傳感網技術(第2版)（簡體書）

本書全面介紹了無線傳感網的基本原理和應用開發技術，以及無線傳感網領域的研究成果。首先介紹了無線傳感網的體系結構、關鍵技術和發展歷程，包括低功耗物理層無線通信技術、通信標準，並詳細介紹了通信協議，主要涉及MAC協議和路由協議；其次介紹了無線傳感網的支撐技術，包括定位技術、同步技術、安全技術、數據融合與數據管理技術；最後討論了無線傳感網的應用開發技術，包括以數據為中心的網絡互聯技術，節點的硬件平臺和軟件平臺的編程語言nesC和操作系統TinyOS，並提供了開發設計案例，做到課程的理論與實踐密切結合。

劉傳清：南京工程學院教授；華中科技大學信息與通信工程專業畢業，獲工學博士學位。主要研究方向：認知無線電網絡、無線傳感器網絡、物聯網技術和智能電網。主講課程：通信原理，信息論與編碼，語音信號處理，計算機網絡，移動通信，無線傳感網，以及物聯網技術等。主持完成湖北省教育廳重點科研項目3項，參與省部級項目多項；獲得南京市和輕工業部科技進步獎3項，湖北省教學成果獎1項，校級成果獎多項。發表學術論文40餘篇；主編教材1部，合作出版教材2部。

本書全面介紹了無線傳感網的基本原理和應用開發技術，以及無線傳感網領域的研究成果。首先介紹了無線傳感網的體系結構、關鍵技術和發展歷程，包括低功耗物理層無線通信技術、通信標準，並詳細介紹了通信協議，主要涉及MAC協議和路由協議；其次介紹了無線傳感網的支撐技術，包括定位技術、同步技術、安全技術、數據融合與數據管理技術；最後討論了無線傳感網的應用開發技術，包括以數據為中心的網絡互聯技術，節點的硬件平臺和軟件平臺的編程語言nesC和操作系統TinyOS，並提供了開發設計案例，做到課程的理論與實踐密切結合。

目 錄
第1章 無線傳感網技術概述 （1）
1.1 無線傳感網體系結構 （1）
1.1.1 無線傳感網網絡結構 （1）
1.1.2 無線傳感器節點結構 （2）
1.1.3 無線傳感器協議棧 （3）
1.2 無線傳感網的主要特徵 （4）
1.2.1 不同於移動自組網 （4）
1.2.2 不同於現場總線網絡 （4）
1.2.3 無線傳感器節點的限制 （5）
1.2.4 無線傳感網的特點 （6）
1.3 無線傳感網關鍵技術 （8）
1.4 無線傳感網的應用 （12）
1.5 無線傳感網發展與現狀 （14）
1.5.1 無線傳感網發展的三個階段 （14）
1.5.2 無線傳感網發展現狀 （15）
1.5.3 無線傳感網的發展趨勢 （17）
本章小結 （18）
思考題 （19）
第2章 物理層通信技術 （20）
2.1 概述 （20）
2.2 鏈路特徵 （20）
2.2.1 通信頻率 （20）
2.2.2 無線通信信道 （21）
2.2.3 調製解調技術 （24）
2.3 物理層的設計 （30）
2.3.1 物理層幀結構 （30）
2.3.2 物理層設計要素 （31）
2.4 典型的物理層通信技術 （33）
2.4.1 近距離無線通信技術 （33）
2.4.2 廣域網無線通信技術 （38）
本章小結 （41）
思考題 （42）
第3章 無線傳感網MAC協議 （43）
3.1 概述 （43）
3.1.1 無線傳感網MAC協議設計所面臨的問題 （43）
3.1.2 無線傳感網MAC協議分類 （45）
3.2 基於競爭的MAC協議 （46）
3.2.1 IEEE 802.11 MAC協議 （46）
3.2.2 S-MAC協議 （49）
3.2.3 T-MAC協議 （51）
3.2.4 Sift協議 （54）
3.3 基於時分複用的MAC協議 （56）
3.3.1 基於分簇網絡的MAC協議 （56）
3.3.2 DEANA協議 （57）
3.3.3 TRAMA協議 （58）
3.3.4 DMAC協議 （60）
3.4 其他類型的MAC協議 （62）
3.4.1 S-MACS/EAR協議 （63）
3.4.2 基於CDMA的MAC協議 （65）
本章小結 （66）
思考題 （67）
第4章 IEEE 802.15.4標準與ZigBee協議 （68）
4.1 概述 （68）
4.2 IEEE 802.15.4網絡簡介 （69）
4.2.1 IEEE 802.15.4網絡拓撲結構 （70）
4.2.2 IEEE 802.15.4網絡協議棧 （70）
4.2.3 物理層 （70）
4.2.4 MAC層 （72）
4.3 ZigBee協議 （75）
4.3.1 ZigBee協議框架 （75）
4.3.2 ZigBee協議的主要特徵 （76）
4.3.3 ZigBee網絡層 （77）
4.3.4 ZigBee應用層 （78）
4.4 CC2530芯片 （80）
4.4.1 CC2530芯片概述 （80）
4.4.2 CC2530引腳及功能描述 （82）
4.4.3 CC2530片上8051內核 （84）
4.4.4 CC2530主要特徵外設 （85）
4.4.5 CC2530無線收發器 （90）
4.4.6 參考設計電路 （91）
4.4.7 可用的軟件 （92）
4.5 Zigbee協議棧 （95）
4.5.1 Z-Stack協議棧介紹 （95）
4.5.2 ZigBee設備類型 （100）
4.5.3 尋址 （101）
4.5.4 綁定 （104）
4.5.5 路由 （106）
4.5.6 其他配置 （108）
本章小結 （110）
思考題 （110）
第5章 無線傳感網路由協議 （111）
5.1 概述 （111）
5.1.1 無線傳感網路由協議的特點和要求 （111）
5.1.2 路由協議的分類 （112）
5.2 能量感知路由協議 （113）
5.2.1 能量路由協議 （114）
5.2.2 能量多路徑路由協議 （114）
5.3 平面路由協議 （116）
5.4 層次路由協議 （119）
5.4.1 LEACH協議 （119）
5.4.2 PEGASIS協議 （121）
5.4.3 TEEN協議 （122）
5.5 基於查詢的路由協議 （123）
5.5.1 定向擴散路由協議 （123）
5.5.2 謠傳路由機制 （125）
5.6 基於地理位置的路由協議 （126）
5.6.1 GEAR路由協議 （126）
5.6.2 GAF路由協議 （128）
5.6.3 GPSR路由協議 （130）
5.6.4 GEM路由協議 （131）
5.7 基於QoS的路由協議 （131）
5.7.1 SPEED協議 （132）
5.7.2 SAR協議 （133）
5.7.3 ReInForM協議 （133）
5.8 路由協議自主切換 （133）
本章小結 （135）
思考題 （136）
第6章 定位技術 （137）
6.1 節點定位概述 （137）
6.2 基於測距的定位算法 （140）
6.2.1 測距方法 （140）
6.2.2 節點定位計算方法 （142）
6.3 無須測距的定位算法 （144）
6.4 定位技術的典型應用 （148）
本章小結 （149）
思考題 （149）
第7章 同步技術 （150）
7.1 無線傳感網時間同步的重要性和協議特點 （150）
7.1.1 時間同步的重要性 （150）
7.1.2 時間同步協議 （151）
7.2 RBS同步機制 （152）
7.3 Tiny-sync/Mini-sync同步機制 （153）
7.4 TPSN時間同步協議 （154）
7.5 時間同步的應用示例 （156）
本章小結 （156）
思考題 （156）
第8章 安全技術 （157）
8.1 概述 （157）
8.2 無線傳感網的安全分析 （158）
8.2.1 物理層的攻擊與防禦 （158）
8.2.2 鏈路層的攻擊與防禦 （159）
8.2.3 網絡層的攻擊與防禦 （159）
8.2.4 傳輸層的攻擊與防禦 （161）
8.3 無線傳感網的安全防護技術 （161）
8.3.1 安全框架 （162）
8.3.2 安全協議與防護技術 （162）
本章小結 （164）
思考題 （164）
第9章 數據融合技術 （165）
9.1 概述 （165）
9.2 無線傳感網數據融合的作用 （166）
9.3 無線傳感網的數據融合模型 （169）
9.3.1 數據包級融合模型 （169）
9.3.2 跟蹤級融合模型 （169）
9.4 無線傳感網數據融合技術 （170）
9.4.1 基於路由的數據融合 （170）
9.4.2 基於反向組播樹的數據融合 （171）
9.5 數據融合技術的主要算法 （172）
本章小結 （174）
思考題 （174）
第10章 數據管理技術 （175）
10.1 系統結構 （175）
10.2 數據模型與查詢語言 （177）
10.3 數據存儲與索引技術 （180）
10.4 查詢處理技術 （182）
本章總結 （187）
思考題 （187）
第11章 nesC語言與TinyOS操作系統 （188）
11.1 nesC語言 （188）
11.1.1 nesC語言規範 （189）
11.1.2 模塊及其組成 （195）
11.1.3 配件及其組成 （197）
11.1.4 基於nesC語言的應用程序 （202）
11.1.5 Blink實例 （206）
11.1.6 nesC語言程序運行模型 （210）
11.1.7 編程約定 （220）
11.2 TinyOS操作系統 （224）
11.2.1 無線傳感網對操作系統的要求 （224）
11.2.2 TinyOS組件模型 （226）
11.2.3 TinyOS通信模型 （231）
本章小結 （234）
思考題 （234）
第12章 以數據為中心的網絡互聯 （235）
12.1 無線傳感網互聯技術概述 （235）
12.1.1 無線傳感網接入Internet所面臨的挑戰 （235）
12.1.2 無線傳感網接入Internet的結構 （236）
12.1.3 無線傳感網接入Internet的方案 （238）
12.1.4 現有解決方案所存在的問題 （240）
12.2 無線傳感網接入Internet體系結構的設計 （241）
12.2.1 WSN―Internet網關設計 （241）
12.2.2 Internet→WSN數據包轉換 （242）
12.2.3 WSN→Internet數據包轉換 （243）
本章小結 （244）
思考題 （244）
第13章 無線傳感網應用開發技術 （245）
13.1 無線傳感網節點硬件平臺 （245）
13.1.1 無線傳感器節點的設計要求與內容 （245）
13.1.2 無線傳感器節點的設計 （247）
13.1.3 傳感器彙聚節點/網關節點的設計 （251）
13.2 無線傳感網軟件平臺 （252）
13.2.1 節點的操作系統 （252）
13.2.2 應用軟件開發 （254）
13.3 無線傳感網的仿真平臺 （257）
13.3.1 無線傳感網仿真的特點 （257）
13.3.2 通用網絡仿真平臺 （258）
13.3.3 針對無線傳感網的仿真平臺 （262）
13.4 無線傳感器節點設計案例 （269）