無線傳感器網絡技術導論（簡體書）

《21世紀高等學校規劃教材：無線傳感器網絡技術導論》介紹了無線傳感器網絡的基本概念、關鍵技術、操作系統、數據管理技術、中間件技術以及無線傳感器網絡的應用與發展等，共分為9章。第1章對無線傳感器網絡進行了簡要概述，第2章從分層網絡體系結構的角度介紹了無線傳感器網絡關鍵技術；第3章~第5章從操作系統、數據管理、中間件等角度介紹了無線傳感器網絡的軟件技術：第6章圍繞無線傳感器網絡安全展開探討，第7章描述了無線傳感器網絡接人技術；第8章簡要介紹了無線傳感器網絡高級形式的無線多媒體傳感器網絡，第9章是與實踐案例相關的無線傳感器網絡應用示範。《21世紀高等學校規劃教材：無線傳感器網絡技術導論》在編寫上力求通俗易懂，既重視基礎，又跟蹤前沿，既具有教材的系統性和可讀性，同時也具有一定的學術深度。 《21世紀高等學校規劃教材：無線傳感器網絡技術導論》可作為理工類院校物聯網相關專業的入門教材，也可作為計算機、電子信息、通信工程等專業的教學用書，還可作為從事無線傳感網相關領域研究工作的科技工作者，以及廣大對物聯網技術感興趣的工程技術人員的參考書。．

《21世紀高等學校規劃教材?物聯網:無線傳感器網絡技術導論》可作為理工類院校物聯網相關專業的入門教材，也可作為計算機、電子信息、通信工程等專業的教學用書，還可作為從事無線傳感網相關領域研究工作的科技工作者，以及廣大對物聯網技術感興趣的工程技術人員的參考書。

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與體系結構1.2 無線傳感器網絡的特點1.3 無線傳感器節點1.4 無線傳感器網絡協議棧1.5 無線傳感器網絡的應用領域1.6 無線傳感器網絡的發展歷史1.7 無線傳感器網絡面臨的挑戰習題1第2章 無線傳感器網絡關鍵技術2.1 物理層關鍵技術2.2 信道接入技術2.2.1 信道接人技術概述2.2.2 典型的無線傳感器網絡MAC協議2.3 無線傳感器網絡路由技術2.3.1 無線傳感器網絡路由技術概述2.3.2 典型的無線傳感器網絡路由協議2.4 無線傳感器網絡拓撲控制技術2.4.1 拓撲控制技術概述2.4.2 典型的拓撲控制協議2.5 無線傳感器網絡覆蓋技術2.5.1 無線傳感器網絡覆蓋技術概述2.5.2 典型的無線傳感器網絡覆蓋算法與協議2.6 無線傳感器網絡的數據融合技術2.6.1 數據融合技術概述2.6.2 典型的數據融合算法2.7 無線傳感器網絡定位技術2.7.1 定位基本術語2.7.2 常見的測距方法2.7.3 節點位置估算方法2.7.4 典型的無線傳感器網絡定位方法2.8 無線傳感器網絡時間同步技術2.8.1 傳感器節點的時間模型2.8.2 時間同步消息傳遞中的時間延遲2.8.3 節點時間校正的幾項基本技術2.8.4 經典的無線傳感器網絡時間同步算法2.9 通信標準2.9.1IEEE 802.15.4標準2.9.2 ZigBee標準習題2第3章 無線傳感器網絡操作系統3.1 操作系統概述3.1.1 操作系統的設計難點3.1.2 操作系統的設計目標3.2 熱點技術介紹3.3 TinyOS簡介3.3.1 TinyOS的安裝3.3.2 TinyOS的卸載3.3.3 TinyOS的圖形界面習題3第4章 無線傳感器網絡數據管理技術4.1 無線傳感器網絡數據管理的基本概念4.1.1 以數據為中心的無線傳感器網絡數據庫4.1.2 無線傳感器網絡數據管理系統的特殊性及設計目標4.1.3 無線傳感器網絡數據管理技術研究熱點4.2 無線傳感器網絡數據管理的關鍵技術4.2.1 無線傳感器網絡數據存儲結構4.2.2 數據查詢處理技術4.2.3 數據壓縮和融合技術4.3 現有傳感器網絡數據管理系統介紹習題4第5章 無線傳感器網絡中間件技術5.1 無線傳感器網絡中間件技術概述5.2 無線傳感器網絡中間件的複雜性問題5.3 典型的無線傳感器網絡中間件5.3.1 Impala5.3.2 COUGAR和TinyDB……第6章 無線傳感器網絡安全第7章 無線傳感器網絡接入技術第8章 無線多媒體傳感器網絡第9章 無線傳感器網絡的應用參考文獻．

（2）可擴展性。通常大部分處于無人照看模式的無線傳感器網絡應用都部署大量的節點，并且在無線傳感器網絡生存期中存在節點數目、分布密度的不斷變化，以及節點位置的移動和新節點的加入等問題，所以無線傳感器網絡的拓撲結構具有動態性。因此，需要MAC協議具有可擴展性，以適應這種動態變化的拓撲結構。
（3）性能的綜合測評。MAC協議的設計需要在多種性能間取得平衡。各項性能包括網絡的公平性、實時性、網絡吞吐量及帶寬利用率等方面。各性能間的平衡往往比單個性能更重要。因為一個不平衡的協議即使在某一環境下表現好，很可能在另一環境表現很差。例如，一個協議如果太頻繁地關閉無線收發裝置來節能，不僅使實時性和可靠性受到影響，包丟失引起的重傳也會反過來影響節能的效果。
（4）分布式算法。由于傳感器節點計算能力和存儲能力受限，需要眾多節點協同來完成某項應用任務，所以MAC協議運行分布式的算法可以更有效地避免由某些節點的失效造成網絡癱瘓等現象的發生。
（5）可靠性。可靠性包括無錯誤鏈路的仔細選擇、對數據包的檢測和修復等。在無線網絡中，包丟失主要是由緩沖器溢出和信號干擾造成的。避免緩沖器溢出是由路由和MAC協議共同擔負的責任。可利用路由間均衡負載以減少達到轉寄節點流量緩沖器的最大容量可能性，并利用MAC協議保證緩沖器管理機制的發送數據流的服務速率。因信號干擾而導致的包丟失可以通過使用高傳輸功率和阻止節點間媒介接入的競爭來減少。
綜上所述，對于無線傳感器網絡信道接人的研究，其關鍵就是設計出優秀的MAC協議。傳統網絡的MAC協議重點考慮如何讓節點公平地使用帶寬、提高帶寬利用率及增加網絡的實時性，而無線傳感器網絡的MAC協議首先考慮如何節省能量。這意味著傳統網絡的MAC協議不適用于無線傳感器網絡，需要研究和提出新的適用于無線傳感器網絡的MAC協議。
2.2.2 典型的無線傳感器網絡MAC協議
因為無線傳感器網絡是面向應用的，所以本書針對用戶不同的應用需求將傳感器網絡的MAC協議分為三大類：基于競爭的MAC協議、基于固定分配的MAC協議、基于按需分配的MAC協議。
1.基于競爭的MAC協議
基于競爭的MAC協議嘗試通過使各傳感器節點以最小復雜度、獨立地進行運算的策略來保存能量。其基本思想是：傳感器節點發送數據時，以某種競爭機制訪問無線信道；如果發送的數據產生了碰撞，就按照某種策略重新發送數據，直到數據發送成功或放棄發送。