《無線感測器網路》是2014年國防工業出版社出版的圖書，作者是張傑。
基本介紹
出版信息,內容簡介,目錄,
出版信息
書名無線感測器網路
書號978-7-118-09440-4
譯者
版次1版1次
開本16
裝幀平裝
出版基金
頁數374
字數470
中圖分類TP212
叢書名
定價96.00
內容簡介
本書全面、系統地介紹了無線感測器網路的基本概念、主要問題和有效的解決方案。重點關注網路方面,覆蓋了最重要的網路問題,包括網路體系結構設計、媒體訪問控制、路由和數據分發、節點分族、節點定位、查詢處理和數據融合、傳輸和服務質量、時間同步、網路安全和感測器網路標準。本書融入了該領域內國際頂尖專家的研究成果,既闡述基本概念,又注重實用技術,使讀者首次從網路的角度深入理解無線感測器網路。本書可供科研人員閱讀,也可作為電子工程、計算機科學、通信工程等專業的研究生輔助教材。
目錄
第1章無線感測器網路介紹1
1.1概述1
1.1.1網路特點1
1.1.2網路套用2
1.1.3無線感測器網路的設計目標4
1.1.4網路設計挑戰5
1.2技術背景6
1.2.1微機電系統技術6
1.2.2無線通信技術7
1.2.3硬體和軟體平台7
1.2.4無線感測器網路標準9
1.3本書特色11
1.4本書的組織安排11
參考文獻12
第2章網路體系結構與協定棧15
2.1概述15
2.2無線感測器網路的體系結構15
2.2.1感測器節點結構15
2.2.2網路體系結構16
2.3無線感測器網路的分類19
2.4無線感測器網路的協定棧20
2.4.1套用層21
2.4.2傳輸層21
2.4.3網路層22
2.4.4數據鏈路層22
2.4.5物理層23
2.5小結24
參考文獻24
1.1概述1
1.1.1網路特點1
1.1.2網路套用2
1.1.3無線感測器網路的設計目標4
1.1.4網路設計挑戰5
1.2技術背景6
1.2.1微機電系統技術6
1.2.2無線通信技術7
1.2.3硬體和軟體平台7
1.2.4無線感測器網路標準9
1.3本書特色11
1.4本書的組織安排11
參考文獻12
第2章網路體系結構與協定棧15
2.1概述15
2.2無線感測器網路的體系結構15
2.2.1感測器節點結構15
2.2.2網路體系結構16
2.3無線感測器網路的分類19
2.4無線感測器網路的協定棧20
2.4.1套用層21
2.4.2傳輸層21
2.4.3網路層22
2.4.4數據鏈路層22
2.4.5物理層23
2.5小結24
參考文獻24
第3章媒體訪問控制26
3.1簡介26
3.2基本MAC協定26
3.2.1競爭MAC協定27
3.2.2非競爭MAC協定28
3.3無線感測器網路的MAC設計29
3.3.1網路特徵29
3.3.2MAC層的設計目標30
3.3.3MAC中的能量有效性問題31
3.4用於無線感測器網路的MAC協定31
3.4.1基於競爭的協定32
3.4.2非競爭協定40
3.4.3混合協定45
3.5總結及展望47
參考文獻48
第4章路由和數據傳播52
4.1概述52
4.2基本原理與挑戰52
4.2.1基礎52
4.2.2挑戰55
4.2.3感測套用要求56
4.3路由和數據傳播協定的分類57
4.3.1位置信息57
4.3.2網路分層和網內數據處理58
4.3.3數據中心59
4.3.4路徑冗餘59
3.1簡介26
3.2基本MAC協定26
3.2.1競爭MAC協定27
3.2.2非競爭MAC協定28
3.3無線感測器網路的MAC設計29
3.3.1網路特徵29
3.3.2MAC層的設計目標30
3.3.3MAC中的能量有效性問題31
3.4用於無線感測器網路的MAC協定31
3.4.1基於競爭的協定32
3.4.2非競爭協定40
3.4.3混合協定45
3.5總結及展望47
參考文獻48
第4章路由和數據傳播52
4.1概述52
4.2基本原理與挑戰52
4.2.1基礎52
4.2.2挑戰55
4.2.3感測套用要求56
4.3路由和數據傳播協定的分類57
4.3.1位置信息57
4.3.2網路分層和網內數據處理58
4.3.3數據中心59
4.3.4路徑冗餘59
4.3.5網路動態變化59
4.3.6服務質量要求60
4.3.7網路異質性60
4.4路由與數據傳播協定概述61
4.4.1位置輔助路由61
4.4.2基於網內數據處理的分層協定69
4.4.3數據中心協定74
4.4.4基於多徑的協定88
4.4.5基於移動性的無線感測器網路路由協定91
4.4.6基於QoS的協定100
4.4.7基於異質性的協定105
4.4.8比較110
4.5總結及未來方向112
參考文獻113
第5章廣播、多播與地域群播118
5.1概述118
5.2概念和主要的挑戰118
5.2.1基本概念118
5.2.2設計準則和挑戰119
5.3廣播機制120
5.3.1簡單廣播機制121
5.3.2鄰居感知廣播機制122
5.3.3位置輔助的廣播機制124
5.3.4能耗高效的廣播機制126
5.3.5可靠的廣播機制129
5.4多播機制130
5.4.1基於樹的多播機制131
5.4.2基於位置的多播機制132
5.5地域群播機制133
5.5.1無保證的地域群播機制133
5.5.2有保證的地域群播機制135
5.6總結及未來方向136
4.3.6服務質量要求60
4.3.7網路異質性60
4.4路由與數據傳播協定概述61
4.4.1位置輔助路由61
4.4.2基於網內數據處理的分層協定69
4.4.3數據中心協定74
4.4.4基於多徑的協定88
4.4.5基於移動性的無線感測器網路路由協定91
4.4.6基於QoS的協定100
4.4.7基於異質性的協定105
4.4.8比較110
4.5總結及未來方向112
參考文獻113
第5章廣播、多播與地域群播118
5.1概述118
5.2概念和主要的挑戰118
5.2.1基本概念118
5.2.2設計準則和挑戰119
5.3廣播機制120
5.3.1簡單廣播機制121
5.3.2鄰居感知廣播機制122
5.3.3位置輔助的廣播機制124
5.3.4能耗高效的廣播機制126
5.3.5可靠的廣播機制129
5.4多播機制130
5.4.1基於樹的多播機制131
5.4.2基於位置的多播機制132
5.5地域群播機制133
5.5.1無保證的地域群播機制133
5.5.2有保證的地域群播機制135
5.6總結及未來方向136
參考文獻113
第5章廣播、多播與地域群播118
5.1概述118
5.2概念和主要的挑戰118
5.2.1基本概念118
5.2.2設計準則和挑戰119
5.3廣播機制120
5.3.1簡單廣播機制121
5.3.2鄰居感知廣播機制122
5.3.3位置輔助的廣播機制124
5.3.4能耗高效的廣播機制126
5.3.5可靠的廣播機制129
5.4多播機制130
5.4.1基於樹的多播機制131
5.4.2基於位置的多播機制132
5.5地域群播機制133
5.5.1無保證的地域群播機制133
5.5.2有保證的地域群播機制135
5.6總結及未來方向136
參考文獻137
第6章節點成簇141
6.1概述141
6.1.1無線感測器網路架構141
6.1.2節點簇結構144
6.2節點簇算法146
6.2.1簇頭選擇算法146
6.2.2ad-hoc網路中的節點簇算法148
6.3無線感測器網路節點簇算法152
6.3.1無線感測器網路中的簇特性152
6.3.2有效洪泛的被動簇153
6.3.3能量有效自適應簇156
6.3.4能量有效分散式簇157
6.3.5能量有效的層次簇158
6.3.6湧現分簇算法162
6.3.7安全成簇機制164
6.4總結和將來的方向168
參考文獻169
第5章廣播、多播與地域群播118
5.1概述118
5.2概念和主要的挑戰118
5.2.1基本概念118
5.2.2設計準則和挑戰119
5.3廣播機制120
5.3.1簡單廣播機制121
5.3.2鄰居感知廣播機制122
5.3.3位置輔助的廣播機制124
5.3.4能耗高效的廣播機制126
5.3.5可靠的廣播機制129
5.4多播機制130
5.4.1基於樹的多播機制131
5.4.2基於位置的多播機制132
5.5地域群播機制133
5.5.1無保證的地域群播機制133
5.5.2有保證的地域群播機制135
5.6總結及未來方向136
參考文獻137
第6章節點成簇141
6.1概述141
6.1.1無線感測器網路架構141
6.1.2節點簇結構144
6.2節點簇算法146
6.2.1簇頭選擇算法146
6.2.2ad-hoc網路中的節點簇算法148
6.3無線感測器網路節點簇算法152
6.3.1無線感測器網路中的簇特性152
6.3.2有效洪泛的被動簇153
6.3.3能量有效自適應簇156
6.3.4能量有效分散式簇157
6.3.5能量有效的層次簇158
6.3.6湧現分簇算法162
6.3.7安全成簇機制164
6.4總結和將來的方向168
參考文獻169
第7章數據查詢(佇列)處理和數據融合173
7.1概述173
7.2無線感測器網路中的查詢處理174
7.2.1查詢特點174
7.2.2查詢處理中的挑戰176
7.2.3查詢處理的感測器選擇178
7.2.4查詢處理技術178
7.2.5快照查詢180
7.3無線感測器網路中的數據融合184
7.3.1數據融合的挑戰184
7.3.2數據融合技術185
7.4總結和展望191
參考文獻193
第8章節點定位195
8.1概述195
8.2節點定位技術的概念和挑戰195
8.2.1定位技術的發展195
8.2.2定位系統196
8.2.3無線感測器網路節點定位的挑戰198
8.3無線感測器網路的測距技術199
8.3.1基於TOA技術的測距199
8.3.2基於RSS技術的測距204
8.4無線定位算法206
8.4.1背景207
8.4.2幾何三角測量技術207
8.4.3模型識別技術210
喻
8.5無線感測器節點定位211
8.5.1合作定位211
8.5.2集中定位算法214
8.5.3分散式定位算法216
8.6本章小結及將來的研究方向224
參考文獻225
第9章時間同步228
7.1概述173
7.2無線感測器網路中的查詢處理174
7.2.1查詢特點174
7.2.2查詢處理中的挑戰176
7.2.3查詢處理的感測器選擇178
7.2.4查詢處理技術178
7.2.5快照查詢180
7.3無線感測器網路中的數據融合184
7.3.1數據融合的挑戰184
7.3.2數據融合技術185
7.4總結和展望191
參考文獻193
第8章節點定位195
8.1概述195
8.2節點定位技術的概念和挑戰195
8.2.1定位技術的發展195
8.2.2定位系統196
8.2.3無線感測器網路節點定位的挑戰198
8.3無線感測器網路的測距技術199
8.3.1基於TOA技術的測距199
8.3.2基於RSS技術的測距204
8.4無線定位算法206
8.4.1背景207
8.4.2幾何三角測量技術207
8.4.3模型識別技術210
喻
8.5無線感測器節點定位211
8.5.1合作定位211
8.5.2集中定位算法214
8.5.3分散式定位算法216
8.6本章小結及將來的研究方向224
參考文獻225
第9章時間同步228
9.1概述228
9.1.1計算機時鐘和時鐘同步問題228
9.1.2時間同步方法中的共同挑戰229
9.2無線感測器網路中時間同步的必要性230
9.3無線感測中時間同步的要求231
9.4無線感測器網路中的同步協定231
9.4.1同步原語232
9.4.2多跳同步235
9.4.3長期同步239
9.4.4其他協定和相關工作241
9.5總結及未來研究方向242
參考文獻244
第10章能源效率和功率控制246
10.1簡介246
10.2無線感測器網路中能量效率和功率控制的需求246
10.2.1感測器節點中功率消耗247
10.2.2不同協定層的功率控制249
10.2.3無線感測器網路中能量保存方式的分類250
10.3被動式能量保存方式251
10.3.1物理層能量保存方式251
10.3.2MAC層能量保存機制255
10.3.3較高層能量保存機制256
10.4主動式能量保存方式262
10.4.1MAC層機制262
10.4.2網路層機制265
10.4.3傳輸層機制268
10.5總結270
參考文獻270
9.1.1計算機時鐘和時鐘同步問題228
9.1.2時間同步方法中的共同挑戰229
9.2無線感測器網路中時間同步的必要性230
9.3無線感測中時間同步的要求231
9.4無線感測器網路中的同步協定231
9.4.1同步原語232
9.4.2多跳同步235
9.4.3長期同步239
9.4.4其他協定和相關工作241
9.5總結及未來研究方向242
參考文獻244
第10章能源效率和功率控制246
10.1簡介246
10.2無線感測器網路中能量效率和功率控制的需求246
10.2.1感測器節點中功率消耗247
10.2.2不同協定層的功率控制249
10.2.3無線感測器網路中能量保存方式的分類250
10.3被動式能量保存方式251
10.3.1物理層能量保存方式251
10.3.2MAC層能量保存機制255
10.3.3較高層能量保存機制256
10.4主動式能量保存方式262
10.4.1MAC層機制262
10.4.2網路層機制265
10.4.3傳輸層機制268
10.5總結270
參考文獻270
第11章傳輸協定與服務質量274
11.1引言274
11.2傳輸層協定276
11.2.1傳統傳輸層協定的基本原則276
11.2.2TCP和UDP的不足277
11.3無線感測器網路的傳輸協定設計278
11.3.1性能度量278
11.3.2擁塞控制279
11.3.3丟包恢復281
11.3.4設計方針283
11.4無線感測器網路中的傳輸協定284
11.4.1擁塞控制協定284
11.4.2可靠性協定287
11.4.3擁塞控制和可靠性協定289
11.4.4開放問題290
11.5總結和將來的研究方向291
參考文獻291
第12章網路安全和攻擊防禦294
12.1概述294
12.2機密性295
12.2.1偷聽295
12.2.2節點脅從296
12.2.3加密296
12.2.4隱私297
12.3完整性298
12.3.1傳輸錯誤298
12.3.2處理錯誤298
12.3.3包修改298
12.3.4誤碼控制299
12.3.5信息完整代碼299
12.4置信299
12.4.1包注入299
12.4.2訊息認證碼300
御
12.4.3質疑回響300
12.4.4簽名300
11.1引言274
11.2傳輸層協定276
11.2.1傳統傳輸層協定的基本原則276
11.2.2TCP和UDP的不足277
11.3無線感測器網路的傳輸協定設計278
11.3.1性能度量278
11.3.2擁塞控制279
11.3.3丟包恢復281
11.3.4設計方針283
11.4無線感測器網路中的傳輸協定284
11.4.1擁塞控制協定284
11.4.2可靠性協定287
11.4.3擁塞控制和可靠性協定289
11.4.4開放問題290
11.5總結和將來的研究方向291
參考文獻291
第12章網路安全和攻擊防禦294
12.1概述294
12.2機密性295
12.2.1偷聽295
12.2.2節點脅從296
12.2.3加密296
12.2.4隱私297
12.3完整性298
12.3.1傳輸錯誤298
12.3.2處理錯誤298
12.3.3包修改298
12.3.4誤碼控制299
12.3.5信息完整代碼299
12.4置信299
12.4.1包注入299
12.4.2訊息認證碼300
御
12.4.3質疑回響300
12.4.4簽名300
12.4.5中間人攻擊301
12.4.6公鑰認證301
12.4.7廣播和多播認證303
12.5認可306
12.6新鮮307
12.6.1包重播307
12.6.2時間戳308
12.7可行性308
12.7.1選擇性傳送308
12.7.2射頻干擾309
12.7.3多通道路徑309
12.7.4錯誤報告309
12.7.5節點複製311
12.8入侵檢測311
12.9密鑰管理312
12.9.1對稱密鑰管理312
12.9.2非對稱密鑰管理318
12.9.3組密鑰管理319
12.10總結320
12.4.6公鑰認證301
12.4.7廣播和多播認證303
12.5認可306
12.6新鮮307
12.6.1包重播307
12.6.2時間戳308
12.7可行性308
12.7.1選擇性傳送308
12.7.2射頻干擾309
12.7.3多通道路徑309
12.7.4錯誤報告309
12.7.5節點複製311
12.8入侵檢測311
12.9密鑰管理312
12.9.1對稱密鑰管理312
12.9.2非對稱密鑰管理318
12.9.3組密鑰管理319
12.10總結320
參考文獻320
第13章無線感測器網路標準325
13.1概述325
13.2IEEE802.15.4標準325
13.2.1MAC層的概述326
13.2.2信道接入327
13.2.3數據傳輸模型329
13.2.4MAC層服務330
13.2.5安全性333
13.3ZigBee標準334
13.3.1網路層334
13.3.2套用層340
13.3.3ZigBee的安全性343
13.4總結343
參考文獻344
第14章無線感測器網路發展趨勢345
14.1概述345
14.2無線多媒體感測器網路346
14.2.1無線多媒體感測器網路的套用346
14.2.2無線多媒體感測器網路的設計347
14.2.3超寬頻技術349
14.2.4跨層設計350
14.3無線感測器與執行網路352
14.3.1無線感測器與執行器網路的套用353
14.3.2感測器和執行器協作353
14.4感測器網路在具有挑戰性環境中的套用356
14.4.1水下聲感測器網路356
14.4.2無線地下感測器網路360
14.5無線感測器網路的跨層設計362
14.5.1跨層資源分配363
14.5.2成對跨層協定365
14.5.3跨層模組設計368
14.5.4警示指南和開放性研究問題369
14.6小結370
參考文獻370"
第13章無線感測器網路標準325
13.1概述325
13.2IEEE802.15.4標準325
13.2.1MAC層的概述326
13.2.2信道接入327
13.2.3數據傳輸模型329
13.2.4MAC層服務330
13.2.5安全性333
13.3ZigBee標準334
13.3.1網路層334
13.3.2套用層340
13.3.3ZigBee的安全性343
13.4總結343
參考文獻344
第14章無線感測器網路發展趨勢345
14.1概述345
14.2無線多媒體感測器網路346
14.2.1無線多媒體感測器網路的套用346
14.2.2無線多媒體感測器網路的設計347
14.2.3超寬頻技術349
14.2.4跨層設計350
14.3無線感測器與執行網路352
14.3.1無線感測器與執行器網路的套用353
14.3.2感測器和執行器協作353
14.4感測器網路在具有挑戰性環境中的套用356
14.4.1水下聲感測器網路356
14.4.2無線地下感測器網路360
14.5無線感測器網路的跨層設計362
14.5.1跨層資源分配363
14.5.2成對跨層協定365
14.5.3跨層模組設計368
14.5.4警示指南和開放性研究問題369
14.6小結370
參考文獻370"
