無線傳感器網(wǎng)絡：原理與實踐

譯者序 
前言 
第一部分　基礎(chǔ)知識 
第1章　緒論 
1.1基礎(chǔ)知識 
1.2介質(zhì)訪問控制層 
1.3路由 
1.4其他通信問題 
1.5傳感器定位 
1.6時鐘同步 
1.7電源管理 
1.8特殊的無線傳感器網(wǎng)絡 
1.8.1無線多媒體傳感器網(wǎng)絡 
1.8.2水下聲學無線傳感器網(wǎng)絡 
1.9無線傳感器網(wǎng)絡的應用 
問題與練習 
第二部分　工程設計 
第2章　硬件——傳感器節(jié)點的體系結(jié)構(gòu)與設計 
2.1傳感器節(jié)點的模塊 
2.1.1傳感器 
2.1.2微處理器 
2.1.3存儲器 
2.1.4無線通信模塊 
2.1.5電源 
2.1.6外圍模塊支持 
2.2綜合設計 
2.3Mica節(jié)點設計 
2.4定制節(jié)點——Spec 
2.5COTS微塵系統(tǒng) 
2.6Telos節(jié)點 
2.7CargoNet 
問題與練習 
第三部分　網(wǎng)絡協(xié)議棧 
第3章　無線傳感器網(wǎng)絡中的介質(zhì)訪問控制技術(shù) 
3.1引言 
3.1.1無線傳感器網(wǎng)絡中的介質(zhì)訪問控制 
3.1.2無線傳感器網(wǎng)絡中MAC設計的挑戰(zhàn)性 
3.2IEEE802.11標準概述 
3.2.1點協(xié)調(diào)功能 
3.2.2分布式協(xié)調(diào)功能 
3.3MAC協(xié)議的分類 
3.3.1基于競爭的MAC協(xié)議 
3.3.2基于調(diào)度的MAC協(xié)議 
3.3.3混合型與事件驅(qū)動的MAC協(xié)議 
3.4總結(jié) 
問題與練習 
第4章　無線傳感器網(wǎng)絡的路由技術(shù) 
4.1引言 
4.1.1資源受限 
4.1.2容錯性 
4.1.3數(shù)據(jù)報告與融合 
4.1.4節(jié)點部署 
4.1.5可擴展性和覆蓋度 
4.1.6網(wǎng)絡動態(tài)性和異構(gòu)性 
4.2本章　的組織結(jié)構(gòu) 
4.3無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的分類 
4.3.1主動式路由協(xié)議和反應式路由協(xié)議 
4.3.2平面路由協(xié)議和分層路由協(xié)議 
4.4以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議 
4.4.1洪泛和閑聊 
4.4.2SPIN:基于信息協(xié)商的傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議 
4.4.3DD:定向擴散路由 
4.5分層路由協(xié)議 
4.5.1LEACH:低功耗自適應按簇分層路由協(xié)議 
4.5.2TEEN:閾值敏感的能量高效傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議 
4.6基于位置信息的路由協(xié)議 
4.7多徑QoS路由 
4.7.1多徑路由 
4.7.2多徑QoS路由協(xié)議 
4.8小結(jié) 
問題與練習 
第5章　無線傳感器網(wǎng)絡傳輸層技術(shù) 
5.1引言 
5.2PSFQ 
5.2.1為什么TCP協(xié)議不適用于傳感器網(wǎng)絡 
5.2.2基本工作原理 
5.2.3協(xié)議描述 
5.3ESRT:事件到匯聚節(jié)點的可靠傳輸協(xié)議 
5.3.1可靠傳輸問題 
5.3.2歸一化事件可靠性與報告速率之間的關(guān)系 
5.3.3擁塞檢測 
5.4E2SRT：事件到匯聚節(jié)點的增強可靠傳輸協(xié)議 
5.5CODA：傳感器網(wǎng)絡中的擁塞檢測與避免 
5.5.1開環(huán)逐跳反壓 
5.5.2擁塞檢測 
5.5.3基于采樣的信道監(jiān)聽 
5.6STCP：無線傳感器網(wǎng)絡的傳輸控制協(xié)議 
5.6.1STCP中的數(shù)據(jù)傳輸序列 
5.6.2STCP分組的格式 
5.6.3連續(xù)數(shù)據(jù)流 
5.6.4事件觸發(fā)數(shù)據(jù)流 
5.6.5可靠性 
5.6.6擁塞檢測與避免 
5.6.7以數(shù)據(jù)為中心的應用 
5.7GARUDA：實現(xiàn)有效可靠的下行通信 
5.7.1無線傳感器網(wǎng)絡中下行數(shù)據(jù)可靠性面臨的挑戰(zhàn) 
5.7.2GARUDA基本設計 
5.7.3GARUDA 架構(gòu) 
問題與練習 
第四部分　計算機科學原理 
第6章　傳感器節(jié)點的操作系統(tǒng) 
6.1TinyOS 
6.1.1概述 
6.1.2組件模型 
6.1.3執(zhí)行模塊與并發(fā)性 
6.1.4主動消息 
6.1.5實現(xiàn)狀況 
6.1.6主要特性 
6.1.7低功率優(yōu)化 
6.2LATinyOS：無線傳感器網(wǎng)絡中的一種局部性感知的操作系統(tǒng) 
6.2.1改變定時器以支持時間和空間局部性 
6.2.2多級任務調(diào)度器 
6.2.3LATinyOS系統(tǒng)的代碼結(jié)構(gòu) 
6.3SOS 
6.3.1模塊 
6.3.2動態(tài)內(nèi)存 
6.4RETOS: 彈性可擴展多線程操作系統(tǒng) 
6.4.1應用代碼檢查 
6.4.2多線程系統(tǒng) 
6.4.3可加載內(nèi)核模塊 
問題與練習 
第7章　無線傳感器網(wǎng)絡中的中間件設計 
7.1引言 
7.2無線傳感器網(wǎng)絡中間件參考模型 
7.3中間件實例：Agilla 
7.4用于獲取數(shù)據(jù)的中間件實例：Mires 
7.5數(shù)據(jù)存儲實例：DSWare 
7.6無線傳感器網(wǎng)絡運行時支持實例：Mate 
7.7QoS支持實例：MiLAN 
問題與練習 
第8章　傳感器數(shù)據(jù)管理 
8.1傳感器數(shù)據(jù)清理 
8.1.1背景 
8.1.2通用模型 
8.1.3降低不確定性 
8.2TinyDB：應用于傳感器網(wǎng)絡的可獲取的查詢處理系統(tǒng) 
8.2.1數(shù)據(jù)模型 
8.2.2基本語言特點 
8.2.3基于事件查詢 
8.2.4TinyDB定義的其他查詢 
8.2.5基于能量的查詢優(yōu)化 
8.2.6TinyDB策略一覽 
8.3數(shù)據(jù)聚合：獨立于應用的數(shù)據(jù)聚合(AIDA) 
8.4傳感器數(shù)據(jù)存儲：層次化數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)(TSAR) 
8.5多分辨率數(shù)據(jù)處理 
問題與練習 
第五部分　高級話題 
第9章　傳感器定位 
9.1引言 
9.2定位的基本要素 
9.2.1接收信號強度指示 
9.2.2到達時間 
9.2.3到達時間差 
9.2.4到達角度 
9.2.5三角測量 
9.2.6三邊測量 
9.2.7多邊定位 
9.3使用移動機器人進行傳感器定位 
9.4多維標度節(jié)點定位 
9.4.1經(jīng)典多維標度 
9.4.2迭代多維標度 
9.5無線傳感器網(wǎng)絡中的定位 
9.5.1蒙特卡洛方法 
9.5.2算法（1） 
9.5.3算法（2） 
9.6無GPS環(huán)境中的移動無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點定位方法 
9.7高精度低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡定位系統(tǒng) 
9.8LOCALE：稀疏移動傳感器網(wǎng)絡的協(xié)同定位估計 
9.8.1協(xié)同位置估計 
9.8.2LOCALE中的定位 
9.8.3局部定位階段 
9.8.4轉(zhuǎn)換階段 
9.8.5更新階段 
9.9無線傳感器網(wǎng)絡定位的安全 
9.9.1SeRLoc 
9.9.2信標套件 
9.9.3攻擊容忍的節(jié)點定位 
9.9.4穩(wěn)健統(tǒng)計方法 
問題與練習 
第10章　無線傳感器網(wǎng)絡中的時間同步技術(shù) 
10.1引言 
10.2一般網(wǎng)絡（非無線傳感器網(wǎng)絡）中的時間同步 
10.2.1遠程時鐘讀取 
10.2.2偏移時延估計方法 
10.3無線傳感器網(wǎng)絡中的時鐘同步 
10.4同步性能的評估 
10.4.1精度 
10.4.2協(xié)議開銷 
10.4.3收斂時間 
10.4.4能效 
10.4.5可擴展性 
10.4.6魯棒性 
10.5無線傳感器網(wǎng)絡同步協(xié)議的例子 
10.5.1參考廣播同步 
10.5.2時間擴散同步協(xié)議 
10.5.3概率時鐘同步 
問題與練習 
第11章　無線傳感器網(wǎng)絡安全與隱私 
11.1引言 
11.1.1一般攻擊類型 
11.1.2物理節(jié)點攻擊 
11.1.3針對無線傳感器網(wǎng)絡通信議棧的攻擊 
11.2攻擊與對策示例：蟲洞攻擊 
11.3無線傳感器網(wǎng)絡安全示例：基于Blom模型的方法 
11.4廣播認證:基于時間的高效的容忍丟包的流認證協(xié)議μTESLA 
11.5面向傳感器節(jié)點的實用安全機制 
11.5.1TinySec 
11.5.2MiniSec：一種面向無線傳感器網(wǎng)絡的安全通信架構(gòu) 
11.6案例：無線傳感器網(wǎng)絡中的安全時間同步 
問題與練習 
第六部分　特殊無線傳感器網(wǎng)絡 
第12章　無線傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡 
12.1引言 
12.2傳感器-執(zhí)行器協(xié)同問題 
12.2.1網(wǎng)絡和能量模型 
12.2.2ILP算法 
12.2.3傳感器-執(zhí)行器協(xié)同工作：分布式協(xié)議 
12.2.4DEPR概述 
12.3層次化傳感器-執(zhí)行器協(xié)同工作機制 
12.3.1層次化WSAN協(xié)同工作架構(gòu) 
12.3.2“傳感器-傳感器”協(xié)同工作層次——使用聚類 
12.3.3“傳感器-執(zhí)行器”協(xié)同工作層次 
12.3.4“執(zhí)行器-執(zhí)行器”協(xié)同工作層次問題與練習 
第13章　水下傳感器網(wǎng)絡 
13.1引言 
13.1.1水下無線傳感器網(wǎng)絡應用 
13.1.2水下無線傳感器網(wǎng)絡與陸上無線傳感器網(wǎng)絡的區(qū)別 
13.1.3網(wǎng)絡拓撲 
13.1.4聲頻信號傳輸 
13.1.5水下傳感器 
13.2水下無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議棧 
13.2.1物理層 
13.2.2數(shù)據(jù)鏈路層 
13.2.3網(wǎng)絡層(路由層) 
13.2.4傳輸層 
13.3介質(zhì)訪問控制設計實例 
13.4路由設計實例：基于矢量的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議 
13.5硬件原型設計 
13.5.1硬件設計 
13.5.2軟件設計 
13.5.3系統(tǒng)測試 
問題與練習 
第14章　視頻傳感器網(wǎng)絡 
14.1引言 
14.2Panoptes 
14.2.1視頻捕捉 
14.2.2視頻壓縮 
14.2.3數(shù)據(jù)過濾 
14.2.4數(shù)據(jù)緩存 
14.3Cyclops 
14.4視頻傳感器網(wǎng)絡定標 
14.4.1確定重疊的程度 
14.4.2估計koverlap值 
14.5SensEye 
問題與練習 
第七部分　其他主題 
第15章　無線傳感器網(wǎng)絡能量模型 
15.1基本W(wǎng)SN能量模型 
15.2基于仿真的能量模型 
15.3能量感知路由 
問題與練習 
第16章　傳感器網(wǎng)絡仿真器 
16.1GloMoSim 
16.2SensorSim 
16.3TOSSIM 
16.4PowerTOSSIM 
16.4.1PowerTOSSIM的結(jié)構(gòu) 
16.4.2組件裝配 
16.4.3CPU能耗分析 
16.4.4PowerState模塊 
16.4.5分析工具 
問題與練習 
第八部分　案例研究 
第17章　案例研究1：遠程醫(yī)療服務 
17.1引言 
17.2遠程心電圖傳感器網(wǎng)絡的硬件設計 
17.3可靠的MASN通信協(xié)議 
17.3.1增強的基于聚類的MASN數(shù)據(jù)傳輸 
17.3.2MASN的路由性能 
17.4MASN的軟件設計 
17.5RFID和可穿戴傳感器的集成 
問題與練習 
第18章　案例研究2：燈光控制18.1引言 
18.2Illumimote系統(tǒng)的傳感器 
18.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 
18.4校準 
18.5系統(tǒng)評估 
問題與練習 
參考文獻 
索引