無線傳感器網絡 Wireless Sensor Networks

本書討論無線傳感器平臺和網絡架構，軍事和生活應用，設計影響因素；對應TCP/IP參考模型；將網絡層的路由協議分為四類分別進行闡述；傳輸層的技術和協議；應用層的應用實例：信源編碼、查詢處理和網絡管理；跨層方案；定時同步技術；定位技術；拓撲管理；新穎的無線傳感器網絡；各章均指出了重要挑戰和研究成果，剖析了無線傳感器網絡為什麽，怎樣和在哪些領域可以發揮重大作用。為解決當前問題提供了架構、協議、建模、分析和解決方案的深刻而全面的指導，同時強調經濟問題，市場趨勢，正在出現的、前沿的應用。

目錄
第1章概述
11傳感器微塵平臺
111低端平臺
112高端平臺
113標準化工作
114軟件
12WSN工藝和協議棧
121物理層
122數據鏈路層
123網絡層
124傳輸層
125應用層
參考文獻
第2章WSN應用
21軍事應用
211智能微塵
212狙擊手偵測系統
213VigilNet系統
22環境應用
221大鴨島實驗
222CORIE
223ZebraNet系統
224火山監測
225洪水早期檢測
23醫療應用
231人工視網膜
232病人監測
233應急響應
24家庭應用
241用水監測
25工業應用
251預防性維護
252結構健康監測
253其他商業應用
參考文獻
第3章WSN設計影響因素
31硬件約束
32容錯性
33可擴展性
34生產成本
35WSN的拓撲結構
351預部署和部署階段
352後期部署階段
353額外節點的重新部署階段
36傳輸介質
37功耗
371傳感
372數據處理
373通信
參考文獻
第4章物理層
41物理層技術
411RF
412其他技術
42射頻無線通信概述
43通道編碼(差錯控制編碼)
431分組碼
432聯合信源通道編碼
44調制
441FSK
442QPSK
443二進制和M進制調制
45無線通道效應
451衰減
452多徑效應
453通道差錯率
454圓盤圖表單元與統計通道模型
46物理層標準
461IEEE 802154
462現有的收發機
參考文獻
第5章介質訪問控制
51MAC層的挑戰
511功耗
512結構
513基於事件的網絡
514相關性
52CSMA機制
53基於競爭的介質訪問
531SMAC
532BMAC
533CCMAC協議
534其他基於競爭的MAC協議
535小結
54預留的介質訪問
541TRAMA
542其他預留的MAC協議
543小結
55混合介質訪問
551ZebraMAC
參考文獻
第6章差錯控制
61差錯控制方案的分類
611功率控制
612ARQ
613FEC
614HARQ
62WSN中的差錯控制
63跨層分析模型
631網絡模型
632預期跳距
633功耗分析
634時延分析
635解碼時延和功耗
636BER和PER
64差錯控制方案的比較
641跳距延伸
642發射功率控制
643混合差錯控制
644小結
參考文獻
第7章網絡層
71路由選擇的挑戰
711功耗
712可擴展性
713尋址技術
714魯棒性
715拓撲結構
716應用
72以數據為中心和等級化的路由協議
721洪泛
722謠傳
723信息協商機制
724定向擴散
725定性評價
73分層協議
731LEACH
732PEGASIS
733TEEN和APTEEN
734定性評價
74地理路由協議
741MECN和SMECN
742有損連接的地理轉發方案
743PRADA
744定性評價
75基於QoS的協議
751SAR
752最小成本路徑轉發
753SPEED
754定性評價
參考文獻
第8章傳輸層
81傳輸層的挑戰
811端到端的通信方式
812應用相關性
813能量消耗
814非對稱執行
815路由/尋址受限
82RMST
821定性評價
83PSFQ
831定性評價
84CODA
841定性評價
85ESRT協議
851定量評價
86GARUDA
861定性評價
87實時可靠性傳輸（RT）2協議
871定性評價
參考文獻
第9章應用層
91信源編碼（數據壓縮）
911傳感器LZW
912分佈式信源編碼
92查詢處理
921查詢表示
922數據融合
923COUGAR
924Fjords架構
925微融合服務
926TinyDB
93網絡管理
931MANNA
932SNMS
參考文獻
第10章跨層解決方案
101層間影響
102跨層的相互作用
1021MAC層和網絡層
1022MAC層和應用層
1023網絡層和物理層
1024傳輸層和物理層
103跨層模塊
1031啟動判決
1032傳輸啟動
1033匯聚節點競爭
1034基於角度的路由
1035局部跨層擁塞控制
1036小結：XLP跨層的相互作用和性能
參考文獻
第11章時間同步
111時間同步的挑戰
1111低成本的時鐘
1112無線通信
1113資源受限
1114高部署密度
1115節點易失效
112NTP
113定義
114TPSN
1141定性評價
115RBS
1151定性評價
116ACS
1161定性評價
117TDP
1171定性評價
118RDP
1181定性評價
119小型/微型同步協議
1191定性評價
1110其他協議
11101LTS
11102TSync
11103漸進優化同步
11104移動網絡同步
參考文獻
第12章定位
121定位中的挑戰
1211物理層的測量
1212計算的約束
1213全球定位系統的不足
1214低端的傳感器節點
122測距技術
1221接收信號強度
1222到達時間
1223到達時間差
1224到達角
123基於測距的定位協議
1231Ad Hoc定位系統
1232有噪測距定位
1233基於時間的定位系統
1234輔助移動定位
124基於預留的定位協議
1241凸位置估計
1242近似三角形內點系統
參考文獻
第13章拓撲管理
131部署
132功率控制
1321LMST
1322LMA和LMN
1323乾擾感知功率控制
1324CONREAP
133活動調度
1331GAF
1332ASCENT
1333SPAN
1334PEAS
1335STEM
134分簇
1341分層分簇
1342HEED
1343覆蓋保持分簇
參考文獻
第14章無線傳感器和執行器網絡
141WSAN的特點
1411網絡架構
1412物理結構
142傳感器節點與執行器節點協作
1421傳感器節點與執行器節點通信要求
1422執行器節點的選舉
1423最優解決方案
1424分佈式事件驅動的分簇和路由協議
1425性能
1426傳感器節點與執行器節點協作的挑戰
143執行器節點與執行器節點協作
1431任務分配
1432最優解方案
1433局部拍賣協議
1434定性評價
1435執行器節點與執行器節點協作的挑戰
144WSAN協議棧
1441管理域
1442協作域
1443通信域
參考文獻
第15章無線多媒體傳感器網絡
151設計挑戰
1511多媒體信源編碼
1512高帶寬要求
1513具體應用服務質量要求
1514多媒體網內處理
1515功耗
1516覆蓋範圍
1517資源限制
1518可變的通道容量
1519跨層耦合功能
152網絡結構
1521單層結構
1522多層結構
1523覆蓋
153多媒體傳感器的硬件
1531音頻傳感器
1532低分辨率視頻傳感器
1533中分辨率視頻傳感器
1534多媒體傳感器網絡配置舉例
154物理層
1541THIRUWB
1542MCUWB
1543UWB測距
155MAC層
1551FRASH MAC
1552實時獨立通道MAC
1553MIMO技術
1554開放研究問題
156差錯控制
1561聯合信源通道編碼和功率控制
1562開放研究問題
157網絡層
1571MMSPEED
1572開放研究問題
158傳輸層
1581多跳緩沖和自適應性
1582錯誤的魯棒圖像傳輸
1583開放研究問題
159應用層
1591流量管理和接入控制
1592多媒體編碼技術
1593靜態圖像編碼
1594分佈式信源編碼
1595開放研究問題
1510跨層設計
15101跨層控制單元
1511進一步研究的問題
15111網內處理的協作
15112同步
參考文獻
第16章水下無線傳感器網絡
161設計挑戰
1611陸上傳感器網絡與水下傳感器網絡
1612實時網絡與容遲網絡
162水下傳感器網絡的組件
1621水下傳感器
1622自主式水下航行器
163通信體系結構
1631二維UWSN
1632三維UWSN
1633AUV傳感器網絡
164水聲傳播的基本要素
1641Urick傳播模型
1642深水區通道模型
1643淺水區通道模型
165物理層
166介質訪問控制層
1661基於CSMA的MAC協議
1662基於CDMA的MAC協議
1663混合MAC協議
167網絡層
1671集中式路由方案
1672分佈式路由方案
1673混合路由方案
168傳輸層
1681開放研究課題
169應用層
1610跨層設計
參考文獻
第17章地下無線傳感網
171應用
1711環境監測
1712基礎設施監測
1713定位應用
1714邊境巡邏和安全監測
172設計方面的挑戰
1721能量效率問題
1722網絡拓撲設計
1723天線設計
1724惡劣環境
173網絡架構
1731土壤中的WUSN
1732礦井隧道中的WUSN
174使用電磁波技術的地下無線通道
1741地下通道的特性
1742土壤特性對地下通道的影響
1743土壤介電常數
1744地下信號傳播
1745地面反射
1746多徑衰落及誤碼率
175地下無線通道的磁感應技術
1751MI通道模型
1752MI波導
1753土壤中的MI波及MI波導特性
176礦井及公路/地鐵隧道環境下的無線通信
1761隧道環境
1762房柱式環境
1763與實驗測量情況的對比
177通信架構
1771物理層
1772數據鏈路層
1773網絡層
1774傳輸層
1775跨層設計
參考文獻
第18章主要挑戰
181傳感器網絡和Internet的聯合
182實時和多媒體通信
183協議棧
184同步和定位
185挑戰環境中的WSN
186實際的考慮
187無線納米傳感器網絡
參考文獻
索引及中英文縮寫對照表