《無線感測器網路原理》是機械工業出版社2017年出版的圖書，作者：[美] 穆罕默德 S. 奧拜達特（Mohammad S. Obaidat） [印] 蘇迪普·米斯拉（Sudip Misra）著
基本介紹
- 書名：無線感測器網路原理
- 作者：[美] 穆罕默德 S. 奧拜達特（Mohammad S. Obaidat） [印] 蘇迪普·米斯拉（Sudip Misra）著
- ISBN：978-7-111-58000-3
- 定價：89.00
- 出版社：機械工業出版社
- 出版時間：2017-09
基本信息,內容簡介,目錄,
基本信息
作者：[美] 穆罕默德 S. 奧拜達特（Mohammad S. Obaidat） [印] 蘇迪普·米斯拉（Sudip Misra）著 |
ISBN(書號)：978-7-111-58000-3 |
叢書名：計算機科學叢書 |
出版日期：2017-09 |
版次：1/1 |
開本：16 |
定價：￥89.00 |
內容簡介
隨著無線通信系統和片上網路等技術的發展，無線感測器網路已成為21世紀對世界影響最大的技術之一。無線感測器網路具有自組織的智慧型特性，但也面臨著擴展性、能效和安全等方面的問題。本書從多角度對這一技術展開深入探討，對學術界和工業界都有極高的參考價值。
目錄
出版者的話
譯者序
前言
第1章 無線感測器網路概述 1
1.1 背景 1
1.2 無線感測器節點的組成 2
1.3 感測器網路的分類 3
1.4 無線感測器網路的特點 4
1.5 無線感測器網路面臨的挑戰 5
1.6 無線感測器網路和無線網狀網路的對比 7
1.7 總結 8
參考文獻 8
第2章 無線感測器節點：結構與操作 10
2.1 無線感測器網路的限制 10
2.2 設計挑戰 12
2.3 硬體體系結構 12
2.4 作業系統與環境 14
2.5 感測器節點示例 16
2.6 基礎設施對無線感測器網路性能指標的影響 16
2.7 MEMS技術 17
2.8 硬體平台 18
2.8.1 片上系統感測器節點 18
2.8.2 增強通用個人計算機 18
2.8.3 專用感測器節點 18
2.9 軟體平台 19
2.10 總結 19
參考文獻 19
第3章 無線感測器網路的套用：概述與案例研究 21
3.1 目標檢測與追蹤 21
3.1.1 能量 22
3.1.2 可靠性 23
3.1.3 複雜度 23
3.1.4 目標對環境擾動的識別（現象學） 23
3.1.5 感測器的選擇 24
3.2 輪廓與邊緣檢測 24
3.2.1 連續極值搜尋 25
3.2.2 感測器分組與輪廓點搜尋 25
3.2.3 輪廓線的創建 26
3.3 套用的類型 26
3.3.1 環境套用 26
3.3.2 醫療套用 26
3.3.3 生產過程控制 27
3.3.4 智慧型家居 27
3.3.5 國土安全 27
3.3.6 水下套用 27
3.3.7 農業 31
3.3.8 軍事套用 31
3.4 總結 31
參考文獻 31
第4章 無線感測器網路中的介質訪問 34
4.1 無線網路中的介質訪問控制 34
4.1.1 S-MAC：節能協定 35
4.1.2 L-MAC：輕量級MAC協定 38
4.1.3 動態調度MAC協定 40
4.1.4 節能QoS感知MAC協定 42
4.1.5 節能套用感知MAC協定 43
4.1.6 位置感知MAC協定 43
4.1.7 移動無線感測器網路的節能MAC協定 44
4.1.8 O-MAC：以接收端為中心的能量管理協定 44
4.1.9 PMAC：無線感測器網路的自適應節能MAC協定 45
4.1.10 T-MAC協定 46
4.1.11 BMAC協定 47
4.2 無線感測器網路的MAC問題 48
4.3 總結 49
參考文獻 49
第5章 無線感測器網路中的路由 53
5.1 無線感測器網路中的路由基礎與挑戰 53
5.2 基於網路架構的路由協定 56
5.2.1 多跳平面路由 56
5.2.2 分層/分簇路由機制 59
5.2.3 基於位置的路由機制 64
5.3 基於操作特點的路由協定 66
5.3.1 基於查詢的路由方法 66
5.3.2 多徑路由機制 66
5.3.3 協作與非協作處理 67
5.3.4 基於服務質量的路由機制 67
5.3.5 基於協商的路由機制 68
5.4 總結 68
參考文獻 69
第6章 無線感測器網路的傳輸協定 73
6.1 無線感測器網路的傳輸協定需求 73
6.2 網際網路傳輸協定及其在無線感測器網路中的適用性 74
6.3 現有的無線感測器網路傳輸協定 75
6.3.1 協定分類 75
6.3.2 以擁塞控制和流量控制為中心的協定 75
6.3.3 以可靠性為中心的協定 82
6.3.4 其他協定 89
6.4 總結 90
參考文獻 91
第7章 定位與追蹤 93
7.1 定位 93
7.1.1 測距技術 94
7.1.2 到達時差 95
7.1.3 到達角和數字羅盤 96
7.1.4 定位算法 96
7.2 目標追蹤 109
7.2.1 單目標追蹤 109
7.2.2 多目標追蹤 114
7.3 總結 116
參考文獻 116
第8章 拓撲管理與控制 119
8.1 拓撲管理 119
8.2 拓撲管理的分類 119
8.2.1 拓撲發現 119
8.2.2 休眠周期管理 122
8.2.3 集群 125
8.3 拓撲控制 130
8.3.1 網路覆蓋 130
8.3.2 網路連通性 132
8.4 總結 134
參考文獻 134
第9章 無線感測器網路的性能評估 138
9.1 背景信息 138
9.2 無線感測器網路建模 139
9.3 仿真模型 142
9.4 對感測器行為和感測器網路建模 144
9.4.1 自組織 144
9.4.2 協同算法 145
9.4.3 安全機制 145
9.4.4 能量感知要求 145
9.5 無線感測器網路的仿真工具 146
9.6 性能指標 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 總結 150
參考文獻 150
第10章 無線感測器網路中的安全問題 153
10.1 背景 153
10.2 無線感測器網路的限制 156
10.3 無線感測器網路的安全需求 156
10.4 無線感測器網路特有的漏洞和相應攻擊方法 158
10.5 無線感測器網路的物理攻擊 159
10.6 無線感測器網路近期的安全問題 161
10.7 無線感測器網路的安全協定 162
10.7.1 SPINS 162
10.7.2 TinySec 162
10.7.3 LEAP 162
10.8 無線感測器網路中的拒絕服務攻擊和相關防禦措施 163
10.9 總結 166
參考文獻 166
第11章 無線移動感測器網路 171
11.1 覆蓋與移動感測器 172
11.1.1 Voronoi圖方法 172
11.1.2 基於虛擬力的方法 175
11.1.3 基於格線的方法 176
11.1.4 事件覆蓋 178
11.2 網路壽命延長 181
11.2.1 可預測且可控的移動匯聚節點 181
11.2.2 可預測但不可控的移動匯聚節點 182
11.2.3 不可預測且不可控的匯聚節點 183
11.2.4 移動中繼與數據騾子 188
11.3 總結 190
參考文獻 190
第12章 無線多媒體感測器網路 193
12.1 網路套用 193
12.1.1 多媒體監控 193
12.1.2 交通管理 193
12.1.3 先進的醫療服務 193
12.1.4 環境監測 194
12.1.5 工業過程控制 194
12.1.6 虛擬現實 194
12.2 無線多媒體感測器網路面臨的挑戰 194
12.2.1 資源限制 194
12.2.2 變化的信道容量 195
12.2.3 多媒體編碼技術 195
12.2.4 冗餘移除 195
12.2.5 QoS要求 195
12.3 無線多媒體感測器網路的不同架構 196
12.3.1 傳統架構 196
12.3.2 同構、單層、集群式架構 196
12.3.3 同構、多層架構 197
12.3.4 集成架構 198
12.4 不同架構的對比 198
12.5 多媒體感測器節點架構 198
12.6 現有的感測器節點平台 199
12.6.1 Panoptes 199
12.6.2 Cyclops 200
12.6.3 SensEye 201
12.7 通信層 201
12.7.1 物理層 201
12.7.2 鏈路層 203
12.7.3 網路層 207
12.7.4 傳輸層 209
12.7.5 套用層 211
12.7.6 跨層問題 213
12.8 總結 214
參考文獻 214
第13章 水下無線感測器網路 218
13.1 水下無線感測器網路的特徵、屬性和套用 219
13.2 水下物理學和動力學 220
13.3 水下無線感測器網路設計：通信模型和網路協定 224
13.3.1 水下無線感測器網路組件 224
13.3.2 水下無線感測器網路架構 225
13.3.3 定位服務 226
13.3.4 水下無線感測器網路協定設計 228
13.4 總結 233
參考文獻 233
第14章 無線地下感測器網路 237
14.1 套用 237
14.1.1 土壤屬性監測 238
14.1.2 環境監測 238
14.1.3 邊界監視 238
14.1.4 採礦安全警戒 238
14.1.5 基礎設施監測 238
14.1.6 定位 239
14.2 無線地下感測器網路設計中的挑戰 239
14.2.1 地下通信信道設計 239
14.2.2 拓撲設計 239
14.2.3 能量消耗 240
14.2.4 天線設計 240
14.2.5 環境風險 240
14.3 網路架構 241
14.3.1 埋在地下的WUGSN拓撲 241
14.3.2 部署在礦井和隧道中的WUGSN拓撲 242
14.4 通信架構 242
14.4.1 物理層 243
14.4.2 數據鏈路層 243
14.4.3 網路層 244
14.4.4 傳輸層 244
14.4.5 跨層設計 245
14.4.6 極端機會路由 245
14.4.7 地下機會路由協定 246
14.5 無線地下信道 246
14.6 土壤屬性對無線地下信道的影響 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 部署在礦井和隧道中的WUGSN通信信道 249
14.8 總結 250
參考文獻 250
索引 252
參考文獻
譯者序
前言
第1章 無線感測器網路概述 1
1.1 背景 1
1.2 無線感測器節點的組成 2
1.3 感測器網路的分類 3
1.4 無線感測器網路的特點 4
1.5 無線感測器網路面臨的挑戰 5
1.6 無線感測器網路和無線網狀網路的對比 7
1.7 總結 8
參考文獻 8
第2章 無線感測器節點：結構與操作 10
2.1 無線感測器網路的限制 10
2.2 設計挑戰 12
2.3 硬體體系結構 12
2.4 作業系統與環境 14
2.5 感測器節點示例 16
2.6 基礎設施對無線感測器網路性能指標的影響 16
2.7 MEMS技術 17
2.8 硬體平台 18
2.8.1 片上系統感測器節點 18
2.8.2 增強通用個人計算機 18
2.8.3 專用感測器節點 18
2.9 軟體平台 19
2.10 總結 19
參考文獻 19
第3章 無線感測器網路的套用：概述與案例研究 21
3.1 目標檢測與追蹤 21
3.1.1 能量 22
3.1.2 可靠性 23
3.1.3 複雜度 23
3.1.4 目標對環境擾動的識別（現象學） 23
3.1.5 感測器的選擇 24
3.2 輪廓與邊緣檢測 24
3.2.1 連續極值搜尋 25
3.2.2 感測器分組與輪廓點搜尋 25
3.2.3 輪廓線的創建 26
3.3 套用的類型 26
3.3.1 環境套用 26
3.3.2 醫療套用 26
3.3.3 生產過程控制 27
3.3.4 智慧型家居 27
3.3.5 國土安全 27
3.3.6 水下套用 27
3.3.7 農業 31
3.3.8 軍事套用 31
3.4 總結 31
參考文獻 31
第4章 無線感測器網路中的介質訪問 34
4.1 無線網路中的介質訪問控制 34
4.1.1 S-MAC：節能協定 35
4.1.2 L-MAC：輕量級MAC協定 38
4.1.3 動態調度MAC協定 40
4.1.4 節能QoS感知MAC協定 42
4.1.5 節能套用感知MAC協定 43
4.1.6 位置感知MAC協定 43
4.1.7 移動無線感測器網路的節能MAC協定 44
4.1.8 O-MAC：以接收端為中心的能量管理協定 44
4.1.9 PMAC：無線感測器網路的自適應節能MAC協定 45
4.1.10 T-MAC協定 46
4.1.11 BMAC協定 47
4.2 無線感測器網路的MAC問題 48
4.3 總結 49
參考文獻 49
第5章 無線感測器網路中的路由 53
5.1 無線感測器網路中的路由基礎與挑戰 53
5.2 基於網路架構的路由協定 56
5.2.1 多跳平面路由 56
5.2.2 分層/分簇路由機制 59
5.2.3 基於位置的路由機制 64
5.3 基於操作特點的路由協定 66
5.3.1 基於查詢的路由方法 66
5.3.2 多徑路由機制 66
5.3.3 協作與非協作處理 67
5.3.4 基於服務質量的路由機制 67
5.3.5 基於協商的路由機制 68
5.4 總結 68
參考文獻 69
第6章 無線感測器網路的傳輸協定 73
6.1 無線感測器網路的傳輸協定需求 73
6.2 網際網路傳輸協定及其在無線感測器網路中的適用性 74
6.3 現有的無線感測器網路傳輸協定 75
6.3.1 協定分類 75
6.3.2 以擁塞控制和流量控制為中心的協定 75
6.3.3 以可靠性為中心的協定 82
6.3.4 其他協定 89
6.4 總結 90
參考文獻 91
第7章 定位與追蹤 93
7.1 定位 93
7.1.1 測距技術 94
7.1.2 到達時差 95
7.1.3 到達角和數字羅盤 96
7.1.4 定位算法 96
7.2 目標追蹤 109
7.2.1 單目標追蹤 109
7.2.2 多目標追蹤 114
7.3 總結 116
參考文獻 116
第8章 拓撲管理與控制 119
8.1 拓撲管理 119
8.2 拓撲管理的分類 119
8.2.1 拓撲發現 119
8.2.2 休眠周期管理 122
8.2.3 集群 125
8.3 拓撲控制 130
8.3.1 網路覆蓋 130
8.3.2 網路連通性 132
8.4 總結 134
參考文獻 134
第9章 無線感測器網路的性能評估 138
9.1 背景信息 138
9.2 無線感測器網路建模 139
9.3 仿真模型 142
9.4 對感測器行為和感測器網路建模 144
9.4.1 自組織 144
9.4.2 協同算法 145
9.4.3 安全機制 145
9.4.4 能量感知要求 145
9.5 無線感測器網路的仿真工具 146
9.6 性能指標 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 總結 150
參考文獻 150
第10章 無線感測器網路中的安全問題 153
10.1 背景 153
10.2 無線感測器網路的限制 156
10.3 無線感測器網路的安全需求 156
10.4 無線感測器網路特有的漏洞和相應攻擊方法 158
10.5 無線感測器網路的物理攻擊 159
10.6 無線感測器網路近期的安全問題 161
10.7 無線感測器網路的安全協定 162
10.7.1 SPINS 162
10.7.2 TinySec 162
10.7.3 LEAP 162
10.8 無線感測器網路中的拒絕服務攻擊和相關防禦措施 163
10.9 總結 166
參考文獻 166
第11章 無線移動感測器網路 171
11.1 覆蓋與移動感測器 172
11.1.1 Voronoi圖方法 172
11.1.2 基於虛擬力的方法 175
11.1.3 基於格線的方法 176
11.1.4 事件覆蓋 178
11.2 網路壽命延長 181
11.2.1 可預測且可控的移動匯聚節點 181
11.2.2 可預測但不可控的移動匯聚節點 182
11.2.3 不可預測且不可控的匯聚節點 183
11.2.4 移動中繼與數據騾子 188
11.3 總結 190
參考文獻 190
第12章 無線多媒體感測器網路 193
12.1 網路套用 193
12.1.1 多媒體監控 193
12.1.2 交通管理 193
12.1.3 先進的醫療服務 193
12.1.4 環境監測 194
12.1.5 工業過程控制 194
12.1.6 虛擬現實 194
12.2 無線多媒體感測器網路面臨的挑戰 194
12.2.1 資源限制 194
12.2.2 變化的信道容量 195
12.2.3 多媒體編碼技術 195
12.2.4 冗餘移除 195
12.2.5 QoS要求 195
12.3 無線多媒體感測器網路的不同架構 196
12.3.1 傳統架構 196
12.3.2 同構、單層、集群式架構 196
12.3.3 同構、多層架構 197
12.3.4 集成架構 198
12.4 不同架構的對比 198
12.5 多媒體感測器節點架構 198
12.6 現有的感測器節點平台 199
12.6.1 Panoptes 199
12.6.2 Cyclops 200
12.6.3 SensEye 201
12.7 通信層 201
12.7.1 物理層 201
12.7.2 鏈路層 203
12.7.3 網路層 207
12.7.4 傳輸層 209
12.7.5 套用層 211
12.7.6 跨層問題 213
12.8 總結 214
參考文獻 214
第13章 水下無線感測器網路 218
13.1 水下無線感測器網路的特徵、屬性和套用 219
13.2 水下物理學和動力學 220
13.3 水下無線感測器網路設計：通信模型和網路協定 224
13.3.1 水下無線感測器網路組件 224
13.3.2 水下無線感測器網路架構 225
13.3.3 定位服務 226
13.3.4 水下無線感測器網路協定設計 228
13.4 總結 233
參考文獻 233
第14章 無線地下感測器網路 237
14.1 套用 237
14.1.1 土壤屬性監測 238
14.1.2 環境監測 238
14.1.3 邊界監視 238
14.1.4 採礦安全警戒 238
14.1.5 基礎設施監測 238
14.1.6 定位 239
14.2 無線地下感測器網路設計中的挑戰 239
14.2.1 地下通信信道設計 239
14.2.2 拓撲設計 239
14.2.3 能量消耗 240
14.2.4 天線設計 240
14.2.5 環境風險 240
14.3 網路架構 241
14.3.1 埋在地下的WUGSN拓撲 241
14.3.2 部署在礦井和隧道中的WUGSN拓撲 242
14.4 通信架構 242
14.4.1 物理層 243
14.4.2 數據鏈路層 243
14.4.3 網路層 244
14.4.4 傳輸層 244
14.4.5 跨層設計 245
14.4.6 極端機會路由 245
14.4.7 地下機會路由協定 246
14.5 無線地下信道 246
14.6 土壤屬性對無線地下信道的影響 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 部署在礦井和隧道中的WUGSN通信信道 249
14.8 總結 250
參考文獻 250
索引 252
參考文獻
