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无线传感器网络
书号:9787113242732 套系名称:高等学校物联网专业系列教材
作者:郭晓玲 出版日期:2018-02-01
定价:39.00 页码 / 开本:236 /16
策划编辑:魏娜 责任编辑:贾星 冯彩茹
适用专业:无 适用层次:高等学校
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内容简介
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作者介绍
图书特色
- 本书首先详细讨论了无线传感器网络领域的基本术语和概念;接着按照无线传感器网络的分层体系结构,系统地讨论了物理层、数据链路层及网络层的主要内容和关键技术;然后详细讨论了无线传感器网络的数据传输可采用的各种无线通信技术和这些技术各自的特点及应用场合;最后对无线传感器网络领域的各项支撑技术进行了逐一讨论,包括操作系统、拓扑控制、节点定位、时间同步和安全机制。
本书分为9 章,主要包括无线传感器网络概述、物理层及数据链路层、网络层、无线通信技术、操作系统、拓扑结构、节点定位、时间同步及安全机制。为了便于学习者加深对各章内容的理解,在每章的后面配有习题,并附有参考答案。
本书适合作为高等学校计算机科学与技术、信息工程、电子信息工程、信息安全、通信等相关专业的本科生与硕士研究生无线传感器网络课程的教材,也可作为从事信息技术的工程技术人员与技术管理人员学习和研究无线传感器网络技术的参考用书。 无
- 第1 章 无线传感器网络概述................................................................................................................11.1 无线传感器网络的发展历程..........................................................................................................21.2 无线传感器网络的概念..................................................................................................................31.3 无线传感器网络的特点..................................................................................................................41.4 无线传感器网络结构......................................................................................................................51.4.1 网络结构.............................................................................................................................. 51.4.2 感知节点结构......................................................................................................................61.4.3 感知节点的限制条件.......................................................................................................... 71.5 无线传感器网络的协议栈..............................................................................................................91.6 无线传感器网络的应用................................................................................................................ 101.7 无线传感器网络的发展趋势........................................................................................................ 161.7.1 未来的发展方向................................................................................................................ 161.7.2 关键技术............................................................................................................................ 171.8 与其他网络的区别与联系............................................................................................................ 19本章小结............................................................................................................................................... 20习题....................................................................................................................................................... 20第2 章 物理层及数据链路层..............................................................................................................252.1 物理层.......................................................................................................................................... 262.1.1 物理层的主要技术............................................................................................................ 262.1.2 物理层设计........................................................................................................................ 292.2 数据链路层................................................................................................................................... 302.2.1 数据链路层概述................................................................................................................ 302.2.2 介质访问控制技术............................................................................................................ 312.2.3 介质访问控制技术的发展趋势........................................................................................ 39本章小结............................................................................................................................................... 39习题....................................................................................................................................................... 39第3 章 网络层.........................................................................................................................................413.1 路由协议的作用............................................................................................................................ 42 VI 3.2 路由协议的类型............................................................................................................................ 433.3 路由协议设计的原则.................................................................................................................... 443.4 典型的路由协议............................................................................................................................ 453.4.1 平面路由协议.................................................................................................................... 453.4.2 基于分簇的路由协议........................................................................................................ 473.4.3 基于查询的路由协议........................................................................................................ 513.4.4 基于地理位置的路由协议................................................................................................ 543.4.5 基于QoS 的路由协议....................................................................................................... 59本章小结............................................................................................................................................... 61习题....................................................................................................................................................... 62第4 章 无线通信技术............................................................................................................................654.1 ZigBee 技术.................................................................................................................................. 664.1.1 ZigBee 概述....................................................................................................................... 664.1.2 ZigBee 的特点................................................................................................................... 664.1.3 ZigBee 的体系结构........................................................................................................... 674.1.4 ZigBee 模块....................................................................................................................... 784.2 6LoWPAN 技术............................................................................................................................. 824.2.1 6LoWPAN 概述................................................................................................................. 834.2.2 6LoWPAN 的优势............................................................................................................. 834.2.3 6LoWPAN 的体系结构..................................................................................................... 844.2.4 6LoWPAN 的适配层各模块的功能................................................................................. 844.2.5 6LoWPAN 的关键技术分析............................................................................................. 864.3 Bluetooth 技术............................................................................................................................... 864.3.1 Bluetooth 概述................................................................................................................... 874.3.2 Bluetooth 的特点............................................................................................................... 874.3.3 Bluetooth 的体系结构....................................................................................................... 884.3.4 Bluetooth 的工作过程....................................................................................................... 904.4 Wi-Fi 技术.................................................................................................................................... 904.4.1 Wi-Fi 概述......................................................................................................................... 914.4.2 Wi-Fi 的特点..................................................................................................................... 914.4.3 Wi-Fi 的技术标准.............................................................................................................. 924.4.4 Wi-Fi 的安全风险及防范措施.......................................................................................... 934.5 RFID 技术.................................................................................................................................... 944.5.1 RFID 概述.......................................................................................................................... 944.5.2 RFID 的特点...................................................................................................................... 954.5.3 RFID 的工作原理.............................................................................................................. 954.5.4 RFID 的应用场合.............................................................................................................. 96 VII 4.6 NFC 技术...................................................................................................................................... 974.6.1 NFC 技术概述................................................................................................................... 974.6.2 NFC 技术优势................................................................................................................... 984.6.3 NFC 现实应用举例........................................................................................................... 984.7 UWB 技术.................................................................................................................................... 994.7.1 UWB 概述......................................................................................................................... 994.7.2 UWB 应用....................................................................................................................... 1014.8 LoRa 技术................................................................................................................................... 1014.8.1 LoRa 概述........................................................................................................................ 1014.8.2 LoRa 技术优势................................................................................................................ 1024.9 NB-IoT 技术................................................................................................................................ 1034.9.1 NB-IoT 技术特点............................................................................................................ 1034.9.2 NB-IoT 技术应用............................................................................................................ 104本章小结............................................................................................................................................. 106习题..................................................................................................................................................... 106第5 章 操作系统.................................................................................................................................. 1115.1 Z-Stack 协议栈............................................................................................................................ 1125.1.1 Z-Stack 概述.................................................................................................................... 1125.1.2 Z-Stack 的体系结构........................................................................................................ 1135.1.3 Z-Stack 的基本术语........................................................................................................ 1145.1.4 Z-Stack 的目录结构........................................................................................................ 1165.1.5 Z-Stack 的工作过程........................................................................................................ 1175.2 Contiki 操作系统......................................................................................................................... 1275.2.1 Contiki 概述..................................................................................................................... 1275.2.2 Contiki 的特点................................................................................................................. 1285.2.3 Contiki 的目录结构......................................................................................................... 1285.3 TinyOS 操作系统........................................................................................................................ 1315.3.1 TinyOS 概述.................................................................................................................... 1315.3.2 TinyOS 的体系结构及通信机制..................................................................................... 1325.3.3 TinyOS 的特点................................................................................................................ 1335.3.4 TinyOS 与Contiki 的比较............................................................................................... 1335.4 MantisOS 操作系统.................................................................................................................... 1345.5 SOS 操作系统............................................................................................................................. 137本章小结............................................................................................................................................. 139习题..................................................................................................................................................... 139第6 章 拓扑控制.................................................................................................................................. 1436.1 拓扑控制概述.............................................................................................................................. 144 VIII 6.1.1 拓扑控制基本概念.......................................................................................................... 1446.1.2 拓扑控制设计的目标...................................................................................................... 1456.2 拓扑结构形式.............................................................................................................................. 1466.2.1 平面结构.......................................................................................................................... 1466.2.2 分层结构.......................................................................................................................... 1466.2.3 混合结构.......................................................................................................................... 1476.2.4 Mesh 结构........................................................................................................................ 1476.3 典型的拓扑控制算法.................................................................................................................. 1486.3.1 基于功率控制的拓扑算法.............................................................................................. 1486.3.2 基于层次控制的拓扑算法.............................................................................................. 1516.3.3 基于休眠调度的拓扑算法.............................................................................................. 154本章小结............................................................................................................................................. 155习题..................................................................................................................................................... 156第7 章 节点定位.................................................................................................................................. 1597.1 节点定位概述.............................................................................................................................. 1607.2 节点定位的分类.......................................................................................................................... 1607.3 节点定位的基本术语.................................................................................................................. 1617.4 节点定位的技术指标.................................................................................................................. 1627.5 基于测距的节点定位.................................................................................................................. 1637.5.1 测距阶段.......................................................................................................................... 1637.5.2 定位阶段.......................................................................................................................... 1657.6 无需测距的节点定位.................................................................................................................. 1687.6.1 质心算法.......................................................................................................................... 1687.6.2 DV-Hop 定位................................................................................................................... 1697.6.3 APIT 定位........................................................................................................................ 170本章小结............................................................................................................................................. 171习题..................................................................................................................................................... 171第8 章 时间同步.................................................................................................................................. 1758.1 时间同步概述.............................................................................................................................. 1768.1.1 时间同步的意义.............................................................................................................. 1768.1.2 时间同步的分类.............................................................................................................. 1768.1.3 时间同步的特点.............................................................................................................. 1778.2 时间同步模型.............................................................................................................................. 1788.2.1 通信模型.......................................................................................................................... 1788.2.2 误差来源分析.................................................................................................................. 1808.3 时间同步协议.............................................................................................................................. 181 IX 8.3.1 TPSN 协议....................................................................................................................... 1818.3.2 RBS 协议......................................................................................................................... 1838.3.3 DMTS 同步机制.............................................................................................................. 1858.3.4 FTSP 协议........................................................................................................................ 1868.3.5 LTS 协议.......................................................................................................................... 1878.4 各种时间同步协议及未来发展趋势.......................................................................................... 189本章小结............................................................................................................................................. 190习题..................................................................................................................................................... 190第9 章 安全机制.................................................................................................................................. 1939.1 安全问题概述.............................................................................................................................. 1949.2 安全问题分析.............................................................................................................................. 1959.2.1 安全需求.......................................................................................................................... 1959.2.2 安全设计.......................................................................................................................... 1969.3 安全策略.................................................................................................................................... 2009.3.1 密钥管理.......................................................................................................................... 2009.3.2 安全认证技术.................................................................................................................. 2029.3.3 访问控制和权限管理技术.............................................................................................. 2039.3.4 安全路由.......................................................................................................................... 2049.3.5 入侵检测.......................................................................................................................... 2059.4 无线传感器网络安全协议.......................................................................................................... 2079.4.1 依赖基站的网络安全框架协议——SPINS .................................................................... 2079.4.2 SPINS 协议的实现问题.................................................................................................. 2139.4.3 美国加州大学伯克利分校的模型系统.......................................................................... 216本章小结............................................................................................................................................. 216习题..................................................................................................................................................... 217附录 习题部分参考答案..................................................................................................................... 219参考文献..................................................................................................................................................... 225
本书面向高等学校在校的理工科学生及广大的无线传感器网络技术初学者。从初学者角度出发,循序渐进地介绍了无线传感器网络技术涉及到各种原理和算法。全书结构合理,语言通俗易懂,讲解深入浅出,便于自学。