無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

第1章無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述1
1.1基本概念1
1.1.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義1
1.1.2遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)1
1.1.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2
1.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)3
1.3傳感器結(jié)點(diǎn)概述4
1.3.1傳感器結(jié)點(diǎn)的組成4
1.3.2傳感器結(jié)點(diǎn)的角色5
1.3.3傳感器結(jié)點(diǎn)的喚醒方式5
1.3.4傳感器結(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)6
1.3.5傳感器結(jié)點(diǎn)面臨的威脅及對(duì)策6
1.4關(guān)鍵性能指標(biāo)8
1.4.1網(wǎng)絡(luò)層指標(biāo)8
1.4.2抗毀性指標(biāo)8
1.4.3監(jiān)測(cè)性能指標(biāo)9
1.4.4定位技術(shù)指標(biāo)9
1.5傳感器10
1.6無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用11
1.6.1主要的應(yīng)用領(lǐng)域11
1.6.2典型項(xiàng)目案例——油田氣管線智能化管理系統(tǒng)12
1.7無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史13
第2章無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)環(huán)境14
2.1概述14
2.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)15
2.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖15
2.2.2結(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容16
2.2.3結(jié)點(diǎn)的模塊化設(shè)計(jì)16
2.2.4常見(jiàn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)19無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)目錄2.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)22
2.3.1傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)操作系統(tǒng)的要求22
2.3.2TinyOS23
2.3.3nesC語(yǔ)言23
2.3.4TinyOS組件模型24
2.3.5TinyOS通信模型25
2.3.6TinyOS事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制、調(diào)度策略與能量管理機(jī)制26
2.4ZigBee硬件平臺(tái)26
2.4.1CC2530芯片的特點(diǎn)26
2.4.2CC2530芯片上8051內(nèi)核27
2.4.3CC2530的主要外設(shè)27
2.4.4CC2530無(wú)線收發(fā)器27
2.4.5CC2530開(kāi)發(fā)環(huán)境IAR27
第3章無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線通信技術(shù)29
3.1IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)概述29
3.1.1網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介29
3.1.2拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)30
3.1.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男纬蛇^(guò)程30
3.2藍(lán)牙技術(shù)31
3.2.1藍(lán)牙技術(shù)概述31
3.2.2藍(lán)牙協(xié)議體系33
3.2.3藍(lán)牙數(shù)據(jù)包36
3.2.4藍(lán)牙地址38
3.2.5藍(lán)牙的狀態(tài)38
3.2.6藍(lán)牙的關(guān)鍵技術(shù)40
3.3ZigBee技術(shù)44
3.3.1ZigBee技術(shù)概述44
3.3.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成46
3.3.3ZigBee協(xié)議棧的原理48
3.4超寬帶技術(shù)52
3.4.1超寬帶的定義52
3.4.2超寬帶技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式53
3.4.3超寬帶技術(shù)的特點(diǎn)54
3.5LiFi技術(shù)55
3.5.1LiFi技術(shù)產(chǎn)生的背景56
3.5.2LiFi技術(shù)的原理56
3.5.3LiFi技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)57
3.6LPWAN技術(shù)58
3.6.1LPWAN技術(shù)的發(fā)展58
3.6.2LoRa59
3.6.3NBIoT64
第4章無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂婆c覆蓋技術(shù)69
4.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)69
4.1.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類69
4.1.2煤礦安全監(jiān)測(cè)應(yīng)用實(shí)例70
4.2拓?fù)淇刂?3
4.2.1拓?fù)淇刂蒲芯康闹饕獑?wèn)題73
4.2.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要性74
4.2.3拓?fù)淇刂频哪繕?biāo)74
4.2.4拓?fù)淇刂频乃惴ㄅc面臨的挑戰(zhàn)76
4.2.5拓?fù)淇刂频姆诸?6
4.3覆蓋83
4.3.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋的基礎(chǔ)研究83
4.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制90
4.3.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)在礦井中的應(yīng)用96
4.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋空洞檢測(cè)和修復(fù)算法98
4.4.1覆蓋空洞的產(chǎn)生原因98
4.4.2覆蓋空洞產(chǎn)生的影響99
4.4.3覆蓋空洞的檢測(cè)方法99
4.4.4覆蓋空洞的修復(fù)策略100
4.5無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)式覆蓋控制103
4.5.1主要衡量指標(biāo)103
4.5.2存在的問(wèn)題及挑戰(zhàn)103
4.5.3移動(dòng)式覆蓋控制方法的分類104
4.5.4典型的移動(dòng)式覆蓋技術(shù)方法105
第5章無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信與組網(wǎng)技術(shù)108
5.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議108
5.1.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)108
5.1.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧109
5.2物理層111
5.2.1物理層概述112
5.2.2物理層協(xié)議113
5.3數(shù)據(jù)鏈路層115
5.3.1MAC層115
5.3.2差錯(cuò)控制117
5.3.3幀結(jié)構(gòu)118
5.4網(wǎng)絡(luò)層119
5.4.1網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)原則119
5.4.2網(wǎng)絡(luò)層事件及消息類型121
5.4.3網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)收發(fā)121
5.4.4網(wǎng)絡(luò)層路由功能121
5.5傳輸層122
5.5.1事件到匯聚結(jié)點(diǎn)的傳輸123
5.5.2匯聚結(jié)點(diǎn)到傳感器結(jié)點(diǎn)的傳輸123
5.6應(yīng)用層124
5.6.1應(yīng)用層的幀類型124
5.6.2應(yīng)用層協(xié)議124
5.6.3應(yīng)用層功能實(shí)現(xiàn)125
5.7MAC協(xié)議127
5.7.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)訪問(wèn)控制問(wèn)題127
5.7.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類128
5.7.3常見(jiàn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議129
5.7.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)MAC協(xié)議在礦井中的應(yīng)用137
5.8無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議141
5.8.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議概述141
5.8.2平面結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議143
5.8.3層次結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議148
5.8.4基于查詢的路由協(xié)議150
5.8.5基于地理位置的路由協(xié)議151
5.8.6基于能量感知的路由協(xié)議154
5.8.7可靠路由協(xié)議156
5.8.8無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議在智能家居中的應(yīng)用159
第6章無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)163
6.1時(shí)間同步163
6.1.1時(shí)間同步概述163
6.1.2時(shí)間同步的分類166
6.1.3消息同步的方法166
6.1.4時(shí)間同步協(xié)議168
6.1.5時(shí)間同步算法在煤礦電網(wǎng)輸電線路故障檢測(cè)中的應(yīng)用175
6.2定位技術(shù)178
6.2.1定位技術(shù)概述178
6.2.2結(jié)點(diǎn)位置的計(jì)算方法180
6.2.3基于測(cè)距的定位算法182
6.2.4與距離無(wú)關(guān)的定位算法185
6.2.5定位算法在智能公交系統(tǒng)的應(yīng)用與比較191
6.3數(shù)據(jù)融合192
6.3.1數(shù)據(jù)融合技術(shù)193
6.3.2數(shù)據(jù)融合的方法199
6.3.3基于數(shù)據(jù)融合的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)202
6.4容錯(cuò)技術(shù)204
6.4.1容錯(cuò)技術(shù)概述205
6.4.2故障模型206
6.4.3故障檢測(cè)208
6.4.4故障修復(fù)215
6.5能量管理217
6.5.1能量管理概述217
6.5.2節(jié)約電能的方法219
6.5.3動(dòng)態(tài)能量管理222
6.5.4能量管理在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用225
6.6服務(wù)質(zhì)量保證228
6.6.1服務(wù)質(zhì)量技術(shù)概述228
6.6.2服務(wù)質(zhì)量保障技術(shù)230
6.6.3服務(wù)質(zhì)量體系結(jié)構(gòu)232
6.6.4高速鐵路中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量234
6.7安全性238
6.7.1安全需求238
6.7.2關(guān)鍵技術(shù)240
6.7.3面臨的主要攻擊手段與防御方案242
第7章無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)247
7.1基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)融合體系結(jié)構(gòu)247
7.2面向無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的接入248
7.2.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)248
7.2.2面向以太網(wǎng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入250
7.2.3面向無(wú)線局域網(wǎng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入252
7.2.4面向移動(dòng)通信網(wǎng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入254
7.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入Internet256
7.3.1概述256
7.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入Internet的方法258
7.3.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入Internet的體系結(jié)構(gòu)260
7.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供方法262
7.4.1服務(wù)提供體系262
7.4.2服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)中間件262
7.4.3服務(wù)提供步驟263
7.5多網(wǎng)融合網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì)264
7.5.1多網(wǎng)融合網(wǎng)關(guān)的硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)265
7.5.2網(wǎng)關(guān)設(shè)備通信模塊設(shè)計(jì)268
參考文獻(xiàn)274