无线传感器网络原理

图书标准信息

• 作者 吴帆 译
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2017-10
• 版次 1
• ISBN 9787111580003
• 定价 89.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 268页
• 丛书 计算机科学丛书

【内容简介】

本书采用自底向上方式讨论无线传感器网络，首先讲解基础知识，接着分析网络和协议，然后研究定位、拓扑管理、安全、建模和仿真等高级主题，后介绍水下传感器网络等新型应用。本书适合作为高等院校无线传感器网络课程的教材，同时也是研究人员和技术人员的有益参考。

【作者简介】

Mohammad Obaidat，美国新泽西州蒙茅斯大学计算机科学专业教授，因其在计算机系统、网络与信息安全等领域的开创性、持续性贡献而闻名于世。他勤于笔耕，著述颇丰。他在俄亥俄州立大学获得博士学位，并获多项奖项。他现在是SCS和IEEE的fellow。. 

Sudip Misra，印度理工学院卡哈拉格普尔分校副教授。已发表200多篇学术论文，出版8本著作。

【目录】

目　　录 

Principles of Wireless Sensor Networks 

出版者的话 

译者序 

前言 

第1章　无线传感器网络概述 1 

1.1　背景 1 

1.2　无线传感器节点的组成 2 

1.3　传感器网络的分类 3 

1.4　无线传感器网络的特点 4 

1.5　无线传感器网络面临的挑战 5 

1.6　无线传感器网络和无线网状网络的对比 7 

1.7　总结 8 

参考文献 8 

第2章　无线传感器节点：结构与操作 10 

2.1　无线传感器网络的限制 10 

2.2　设计挑战 12 

2.3　硬件体系结构 12 

2.4　操作系统与环境 14 

2.5　传感器节点示例 16 

2.6　基础设施对无线传感器网络性能指标的影响 16 

2.7　MEMS技术 17 

2.8　硬件平台 18 

2.8.1　片上系统传感器节点 18 

2.8.2　增强通用个人计算机 18 

2.8.3　专用传感器节点 18 

2.9　软件平台 19 

2.10　总结 19 

参考文献 19 

第3章　无线传感器网络的应用：概述与案例研究 21 

3.1　目标检测与追踪 21 

3.1.1　能量 22 

3.1.2　可靠性 23 

3.1.3　复杂度 23 

3.1.4　目标对环境扰动的识别（现象学） 23 

3.1.5　传感器的选择 24 

3.2　轮廓与边缘检测 24 

3.2.1　连续极值搜索 25 

3.2.2　传感器分组与轮廓点搜寻 25 

3.2.3　轮廓线的创建 26 

3.3　应用的类型 26 

3.3.1　环境应用 26 

3.3.2　医疗应用 26 

3.3.3　生产过程控制 27 

3.3.4　智能家居 27 

3.3.5　国土安全 27 

3.3.6　水下应用 27 

3.3.7　农业 31 

3.3.8　军事应用 31 

3.4　总结 31 

参考文献 31 

第4章　无线传感器网络中的介质访问 34 

4.1　无线网络中的介质访问控制 34 

4.1.1　S-MAC：节能协议 35 

4.1.2　L-MAC：轻量级MAC协议 38 

4.1.3　动态调度MAC协议 40 

4.1.4　节能QoS感知MAC协议 42 

4.1.5　节能应用感知MAC协议 43 

4.1.6　位置感知MAC协议 43 

4.1.7　移动无线传感器网络的节能MAC协议 44 

4.1.8　O-MAC：以接收端为中心的能量管理协议 44 

4.1.9　PMAC：无线传感器网络的自适应节能MAC协议 45 

4.1.10　T-MAC协议 46 

4.1.11　BMAC协议 47 

4.2　无线传感器网络的MAC问题 48 

4.3　总结 49 

参考文献 49 

第5章　无线传感器网络中的路由 53 

5.1　无线传感器网络中的路由基础与挑战 53 

5.2　基于网络架构的路由协议 56 

5.2.1　多跳平面路由 56 

5.2.2　分层/分簇路由机制 59 

5.2.3　基于位置的路由机制 64 

5.3　基于操作特点的路由协议 66 

5.3.1　基于查询的路由方法 66 

5.3.2　多径路由机制 66 

5.3.3　协作与非协作处理 67 

5.3.4　基于服务质量的路由机制 67 

5.3.5　基于协商的路由机制 68 

5.4　总结 68 

参考文献 69 

第6章　无线传感器网络的传输协议 73 

6.1　无线传感器网络的传输协议需求 73 

6.2　因特网传输协议及其在无线传感器网络中的适用性 74 

6.3　现有的无线传感器网络传输协议 75 

6.3.1　协议分类 75 

6.3.2　以拥塞控制和流量控制为中心的协议 75 

6.3.3　以可靠性为中心的协议 82 

6.3.4　其他协议 89 

6.4　总结 90 

参考文献 91 

第7章　定位与追踪 93 

7.1　定位 93 

7.1.1　测距技术 94 

7.1.2　到达时差 95 

7.1.3　到达角和数字罗盘 96 

7.1.4　定位算法 96 

7.2　目标追踪 109 

7.2.1　单目标追踪 109 

7.2.2　多目标追踪 114 

7.3　总结 116 

参考文献 116 

第8章　拓扑管理与控制 119 

8.1　拓扑管理 119 

8.2　拓扑管理的分类 119 

8.2.1　拓扑发现 119 

8.2.2　休眠周期管理 122 

8.2.3　集群 125 

8.3　拓扑控制 130 

8.3.1　网络覆盖 130 

8.3.2　网络连通性 132 

8.4　总结 134 

参考文献 134 

第9章　无线传感器网络的性能评估 138 

9.1　背景信息 138 

9.2　无线传感器网络建模 139 

9.3　仿真模型 142 

9.4　对传感器行为和传感器网络建模 144 

9.4.1　自组织 144 

9.4.2　协同算法 145 

9.4.3　安全机制 145 

9.4.4　能量感知要求 145 

9.5　无线传感器网络的仿真工具 146 

9.6　性能指标 148 

9.7　基本模型 149 

9.7.1　流量模型 149 

9.7.2　能量模型 150 

9.8　总结 150 

参考文献 150 

第10章　无线传感器网络中的安全问题 153 

10.1　背景 153 

10.2　无线传感器网络的限制 156 

10.3　无线传感器网络的安全需求 156 

10.4　无线传感器网络特有的漏洞和相应攻击方法 158 

10.5　无线传感器网络的物理攻击 159 

10.6　无线传感器网络近期的安全问题 161 

10.7　无线传感器网络的安全协议 162 

10.7.1　SPINS 162 

10.7.2　TinySec 162 

10.7.3　LEAP 162 

10.8　无线传感器网络中的拒绝服务攻击和相关防御措施 163 

10.9　总结 166 

参考文献 166 

第11章　无线移动传感器网络 171 

11.1　覆盖与移动传感器 172 

11.1.1　Voronoi图方法 172 

11.1.2　基于虚拟力的方法 175 

11.1.3　基于网格的方法 176 

11.1.4　事件覆盖 178 

11.2　网络寿命延长 181 

11.2.1　可预测且可控的移动汇聚节点 181 

11.2.2　可预测但不可控的移动汇聚节点 182 

11.2.3　不可预测且不可控的汇聚节点 183 

11.2.4　移动中继与数据骡子 188 

11.3　总结 190 

参考文献 190 

第12章　无线多媒体传感器网络 193 

12.1　网络应用 193 

12.1.1　多媒体监控 193 

12.1.2　交通管理 193 

12.1.3　先进的医疗服务 193 

12.1.4　环境监测 194 

12.1.5　工业过程控制 194 

12.1.6　虚拟现实 194 

12.2　无线多媒体传感器网络面临的挑战 194 

12.2.1　资源限制 194 

12.2.2　变化的信道容量 195 

12.2.3　多媒体编码技术 195 

12.2.4　冗余移除 195 

12.2.5　QoS要求 195 

12.3　无线多媒体传感器网络的不同架构 196 

12.3.1　传统架构 196 

12.3.2　同构、单层、集群式架构 196 

12.3.3　同构、多层架构 197 

12.3.4　集成架构 198 

12.4　不同架构的对比 198 

12.5　多媒体传感器节点架构 198 

12.6　现有的传感器节点平台 199 

12.6.1　Panoptes 199 

12.6.2　Cyclops 200 

12.6.3　SensEye 201 

12.7　通信层 201 

12.7.1　物理层 201 

12.7.2　链路层 203 

12.7.3　网络层 207 

12.7.4　传输层 209 

12.7.5　应用层 211 

12.7.6　跨层问题 213 

12.8　总结 214 

参考文献 214 

第13章　水下无线传感器网络 218 

13.1　水下无线传感器网络的特征、属性和应用 219 

13.2　水下物理学和动力学 220 

13.3　水下无线传感器网络设计：通信模型和网络协议 224 

13.3.1　水下无线传感器网络组件 224 

13.3.2　水下无线传感器网络架构 225 

13.3.3　定位服务 226 

13.3.4　水下无线传感器网络协议设计 228 

13.4　总结 233 

参考文献 233 

第14章　无线地下传感器网络 237 

14.1　应用 237 

14.1.1　土壤属性监测 238 

14.1.2　环境监测 238 

14.1.3　边界监视 238 

14.1.4　采矿安全警戒 238 

14.1.5　基础设施监测 238 

14.1.6　定位 239 

14.2　无线地下传感器网络设计中的挑战 239 

14.2.1　地下通信信道设计 239 

14.2.2　拓扑设计 239 

14.2.3　能量消耗 240 

14.2.4　天线设计 240 

14.2.5　环境风险 240 

14.3　网络架构 241 

14.3.1　埋在地下的WUGSN拓扑 241 

14.3.2　部署在矿井和隧道中的WUGSN拓扑 242 

14.4　通信架构 242 

14.4.1　物理层 243 

14.4.2　数据链路层 243 

14.4.3　网络层 244 

14.4.4　传输层 244 

14.4.5　跨层设计 245 

14.4.6　极端机会路由 245 

14.4.7　地下机会路由协议 246 

14.5　无线地下信道 246 

14.6　土壤属性对无线地下信道的影响 248 

14.7　地下信道模型 249 

14.7.1　埋在地下的WUGSN通信信道 249 

14.7.2　部署在矿井和隧道中的WUGSN通信信道 249 

14.8　总结 250 

参考文献 250 

索引 252 

参考文献