第1章无线传感器网络介绍1
1.1概述1
1.1.1网络特点1
1.1.2网络应用2
1.1.3无线传感器网络的设计目标4
1.1.4网络设计挑战5
1.2技术背景6
1.2.1微机电系统技术6
1.2.2无线通信技术7
1.2.3硬件和软件平台7
1.2.4无线传感器网络标准9
1.3本书特色11
1.4本书的组织安排11
参考文献12
第2章网络体系结构与协议栈15
2.1概述15
2.2无线传感器网络的体系结构15
2.2.1传感器节点结构15
2.2.2网络体系结构16
2.3无线传感器网络的分类19
2.4无线传感器网络的协议栈20
2.4.1应用层21
2.4.2传输层21
2.4.3网络层22
2.4.4数据链路层22
2.4.5物理层23
2.5小结24
参考文献24
第3章媒体访问控制26
3.1简介26
3.2基本MAC协议26
3.2.1竞争MAC协议27
3.2.2非竞争MAC协议28
3.3无线传感器网络的MAC设计29
3.3.1网络特征29
3.3.2MAC层的设计目标30
3.3.3MAC中的能量有效性问题31
3.4用于无线传感器网络的MAC协议31
3.4.1基于竞争的协议32
3.4.2非竞争协议40
3.4.3混合协议45
3.5总结及展望47
参考文献48
第4章路由和数据传播52
4.1概述52
4.2基本原理与挑战52
4.2.1基础52
4.2.2挑战55
4.2.3传感应用要求56
4.3路由和数据传播协议的分类57
4.3.1位置信息57
4.3.2网络分层和网内数据处理58
4.3.3数据中心59
4.3.4路径冗余59
4.3.5网络动态变化59
4.3.6服务质量要求60
4.3.7网络异质性60
4.4路由与数据传播协议概述61
4.4.1位置辅助路由61
4.4.2基于网内数据处理的分层协议69
4.4.3数据中心协议74
4.4.4基于多径的协议88
4.4.5基于移动性的无线传感器网络路由协议91
4.4.6基于QoS的协议100
4.4.7基于异质性的协议105
4.4.8比较110
4.5总结及未来方向112
参考文献113
第5章广播、多播与地域群播118
5.1概述118
5.2概念和主要的挑战118
5.2.1基本概念118
5.2.2设计准则和挑战119
5.3广播机制120
5.3.1简单广播机制121
5.3.2邻居感知广播机制122
5.3.3位置辅助的广播机制124
5.3.4能耗高效的广播机制126
5.3.5可靠的广播机制129
5.4多播机制130
5.4.1基于树的多播机制131
5.4.2基于位置的多播机制132
5.5地域群播机制133
5.5.1无保证的地域群播机制133
5.5.2有保证的地域群播机制135
5.6总结及未来方向136
参考文献113
第5章广播、多播与地域群播118
5.1概述118
5.2概念和主要的挑战118
5.2.1基本概念118
5.2.2设计准则和挑战119
5.3广播机制120
5.3.1简单广播机制121
5.3.2邻居感知广播机制122
5.3.3位置辅助的广播机制124
5.3.4能耗高效的广播机制126
5.3.5可靠的广播机制129
5.4多播机制130
5.4.1基于树的多播机制131
5.4.2基于位置的多播机制132
5.5地域群播机制133
5.5.1无保证的地域群播机制133
5.5.2有保证的地域群播机制135
5.6总结及未来方向136
参考文献137
第6章节点成簇141
6.1概述141
6.1.1无线传感器网络架构141
6.1.2节点簇结构144
6.2节点簇算法146
6.2.1簇头选择算法146
6.2.2ad-hoc网络中的节点簇算法148
6.3无线传感器网络节点簇算法152
6.3.1无线传感器网络中的簇特性152
6.3.2有效洪泛的被动簇153
6.3.3能量有效自适应簇156
6.3.4能量有效分布式簇157
6.3.5能量有效的层次簇158
6.3.6涌现分簇算法162
6.3.7安全成簇机制164
6.4总结和将来的方向168
参考文献169
第7章数据查询(队列)处理和数据融合173
7.1概述173
7.2无线传感器网络中的查询处理174
7.2.1查询特点174
7.2.2查询处理中的挑战176
7.2.3查询处理的传感器选择178
7.2.4查询处理技术178
7.2.5快照查询180
7.3无线传感器网络中的数据融合184
7.3.1数据融合的挑战184
7.3.2数据融合技术185
7.4总结和展望191
参考文献193
第8章节点定位195
8.1概述195
8.2节点定位技术的概念和挑战195
8.2.1定位技术的发展195
8.2.2定位系统196
8.2.3无线传感器网络节点定位的挑战198
8.3无线传感器网络的测距技术199
8.3.1基于TOA技术的测距199
8.3.2基于RSS技术的测距204
8.4无线定位算法206
8.4.1背景207
8.4.2几何三角测量技术207
8.4.3模型识别技术210
喻
8.5无线传感器节点定位211
8.5.1合作定位211
8.5.2集中定位算法214
8.5.3分布式定位算法216
8.6本章小结及将来的研究方向224
参考文献225
第9章时间同步228
9.1概述228
9.1.1计算机时钟和时钟同步问题228
9.1.2时间同步方法中的共同挑战229
9.2无线传感器网络中时间同步的必要性230
9.3无线传感中时间同步的要求231
9.4无线传感器网络中的同步协议231
9.4.1同步原语232
9.4.2多跳同步235
9.4.3长期同步239
9.4.4其他协议和相关工作241
9.5总结及未来研究方向242
参考文献244
第10章能源效率和功率控制246
10.1简介246
10.2无线传感器网络中能量效率和功率控制的需求246
10.2.1传感器节点中功率消耗247
10.2.2不同协议层的功率控制249
10.2.3无线传感器网络中能量保存方式的分类250
10.3被动式能量保存方式251
10.3.1物理层能量保存方式251
10.3.2MAC层能量保存机制255
10.3.3较高层能量保存机制256
10.4主动式能量保存方式262
10.4.1MAC层机制262
10.4.2网络层机制265
10.4.3传输层机制268
10.5总结270
参考文献270
第11章传输协议与服务质量274
11.1引言274
11.2传输层协议276
11.2.1传统传输层协议的基本原则276
11.2.2TCP和UDP的不足277
11.3无线传感器网络的传输协议设计278
11.3.1性能度量278
11.3.2拥塞控制279
11.3.3丢包恢复281
11.3.4设计方针283
11.4无线传感器网络中的传输协议284
11.4.1拥塞控制协议284
11.4.2可靠性协议287
11.4.3拥塞控制和可靠性协议289
11.4.4开放问题290
11.5总结和将来的研究方向291
参考文献291
第12章网络安全和攻击防御294
12.1概述294
12.2机密性295
12.2.1偷听295
12.2.2节点胁从296
12.2.3加密296
12.2.4隐私297
12.3完整性298
12.3.1传输错误298
12.3.2处理错误298
12.3.3包修改298
12.3.4误码控制299
12.3.5信息完整代码299
12.4置信299
12.4.1包注入299
12.4.2消息认证码300
御
12.4.3质疑响应300
12.4.4签名300
12.4.5中间人攻击301
12.4.6公钥认证301
12.4.7广播和多播认证303
12.5认可306
12.6新鲜307
12.6.1包重播307
12.6.2时间戳308
12.7可行性308
12.7.1选择性发送308
12.7.2射频干扰309
12.7.3多通道路径309
12.7.4错误报告309
12.7.5节点复制311
12.8入侵检测311
12.9密钥管理312
12.9.1对称密钥管理312
12.9.2非对称密钥管理318
12.9.3组密钥管理319
12.10总结320
参考文献320
第13章无线传感器网络标准325
13.1概述325
13.2IEEE802.15.4标准325
13.2.1MAC层的概述326
13.2.2信道接入327
13.2.3数据传输模型329
13.2.4MAC层服务330
13.2.5安全性333
13.3ZigBee标准334
13.3.1网络层334
13.3.2应用层340
13.3.3ZigBee的安全性343
13.4总结343
参考文献344
第14章无线传感器网络发展趋势345
14.1概述345
14.2无线多媒体传感器网络346
14.2.1无线多媒体传感器网络的应用346
14.2.2无线多媒体传感器网络的设计347
14.2.3超宽带技术349
14.2.4跨层设计350
14.3无线传感器与执行网络352
14.3.1无线传感器与执行器网络的应用353
14.3.2传感器和执行器协作353
14.4传感器网络在具有挑战性环境中的应用356
14.4.1水下声传感器网络356
14.4.2无线地下传感器网络360
14.5无线传感器网络的跨层设计362
14.5.1跨层资源分配363
14.5.2成对跨层协议365
14.5.3跨层模块设计368
14.5.4警示指南和开放性研究问题369
14.6小结370
参考文献370"
