無線感測器網路(2021年清華大學出版社出版的圖書)

《無線感測器網路》是2021年清華大學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：無線感測器網路
• 作者：史艷翠,楊巨成
• 類別：網路配置與管理
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2021年6月
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝-膠訂
• ISBN：9787302560050

內容簡介

無線感測器網路技術是信息感知和採集領域的一場革命，給人類的生產和生活帶來了深遠影響。目前，無線感測器網路已成為國際競爭的焦點，引起了學術界和工業界的廣泛關注。本書按照無線感測器網路的搭建過程進行介紹，將理論與實際、技術與套用相結合，力求培養具有創新和實踐能力的人才，提高學習者分析和解決問題的能力。 本書共分為7章。第1章介紹無線感測器網路的基本概念、特點、關鍵性能指標、感測器、套用和發展歷史，第2章介紹無線感測器網路開發環境，第3章介紹無線感測器網路中的無線通信技術，第4章介紹無線感測器網路的拓撲控制與覆蓋技術，第5章介紹無線感測器網路通信與組網技術，第6章介紹無線感測器網路的支撐技術，第7章介紹無線感測器網路的接入技術。 本書適合通信、電子、自動化、物聯網等相關專業本科生和研究生學習，也可供物聯網相關從業人員自學使用。

圖書目錄

第1章無線感測器網路概述1

1.1基本概念1

1.1.1無線感測器網路的定義1

1.1.2遠程數據傳輸網路1

1.1.3無線感測器網路系統結構2

1.2無線感測器網路的特點3

1.3感測器結點概述4

1.3.1感測器結點的組成4

1.3.2感測器結點的角色5

1.3.3感測器結點的喚醒方式5

1.3.4感測器結點的特點6

1.3.5感測器結點面臨的威脅及對策6

1.4關鍵性能指標8

1.4.1網路層指標8

1.4.2抗毀性指標8

1.4.3監測性能指標9

1.4.4定位技術指標9

1.5感測器10

1.6無線感測器網路的套用11

1.6.1主要的套用領域11

1.6.2典型項目案例——油田氣管線智慧型化管理系統12

1.7無線感測器網路發展歷史13

第2章無線感測器網路開發環境14

2.1概述14

2.2無線感測器網路平台硬體設計15

2.2.1系統結構圖15

2.2.2結點設計要求與內容16

2.2.3結點的模組化設計16

2.2.4常見的無線感測器網路結點19無線感測器網路目錄2.3無線感測器網路的作業系統22

2.3.1感測器網路對作業系統的要求22

2.3.2TinyOS23

2.3.3nesC語言23

2.3.4TinyOS組件模型24

2.3.5TinyOS通信模型25

2.3.6TinyOS事件驅動機制、調度策略與能量管理機制26

2.4ZigBee硬體平台26

2.4.1CC2530晶片的特點26

2.4.2CC2530晶片上8051核心27

2.4.3CC2530的主要外設27

2.4.4CC2530無線收發器27

2.4.5CC2530開發環境IAR27

第3章無線感測器網路中的無線通信技術29

3.1IEEE 802.15.4標準概述29

3.1.1網路簡介29

3.1.2拓撲結構30

3.1.3網路拓撲的形成過程30

3.2藍牙技術31

3.2.1藍牙技術概述31

3.2.2藍牙協定體系33

3.2.3藍牙數據包36

3.2.4藍牙地址38

3.2.5藍牙的狀態38

3.2.6藍牙的關鍵技術40

3.3ZigBee技術44

3.3.1ZigBee技術概述44

3.3.2ZigBee網路的組成46

3.3.3ZigBee協定棧的原理48

3.4超寬頻技術52

3.4.1超寬頻的定義52

3.4.2超寬頻技術的實現方式53

3.4.3超寬頻技術的特點54

3.5LiFi技術55

3.5.1LiFi技術產生的背景56

3.5.2LiFi技術的原理56

3.5.3LiFi技術的優點和缺點57

3.6LPWAN技術58

3.6.1LPWAN技術的發展58

3.6.2LoRa59

3.6.3NBIoT64

第4章無線感測器網路的拓撲控制與覆蓋技術69

4.1無線感測器網路拓撲結構69

4.1.1拓撲結構的分類69

4.1.2煤礦安全監測套用實例70

4.2拓撲控制73

4.2.1拓撲控制研究的主要問題73

4.2.2網路拓撲結構最佳化的重要性74

4.2.3拓撲控制的目標74

4.2.4拓撲控制的算法與面臨的挑戰76

4.2.5拓撲控制的分類76

4.3覆蓋83

4.3.1無線感測器網路覆蓋的基礎研究83

4.3.2無線感測器網路覆蓋控制90

4.3.3無線感測器網路覆蓋技術在礦井中的套用96

4.4無線感測器網路的覆蓋空洞檢測和修復算法98

4.4.1覆蓋空洞的產生原因98

4.4.2覆蓋空洞產生的影響99

4.4.3覆蓋空洞的檢測方法99

4.4.4覆蓋空洞的修復策略100

4.5無線感測器網路的移動式覆蓋控制103

4.5.1主要衡量指標103

4.5.2存在的問題及挑戰103

4.5.3移動式覆蓋控制方法的分類104

4.5.4典型的移動式覆蓋技術方法105

第5章無線感測器網路通信與組網技術108

5.1無線感測器網路的體系結構與協定108

5.1.1無線感測器網路的體系結構108

5.1.2無線感測器網路的協定棧109

5.2物理層111

5.2.1物理層概述112

5.2.2物理層協定113

5.3數據鏈路層115

5.3.1MAC層115

5.3.2差錯控制117

5.3.3幀結構118

5.4網路層119

5.4.1網路層設計原則119

5.4.2網路層事件及訊息類型121

5.4.3網路層數據收發121

5.4.4網路層路由功能121

5.5傳輸層122

5.5.1事件到匯聚結點的傳輸123

5.5.2匯聚結點到感測器結點的傳輸123

5.6套用層124

5.6.1套用層的幀類型124

5.6.2套用層協定124

5.6.3套用層功能實現125

5.7MAC協定127

5.7.1無線感測器網路的介質訪問控制問題127

5.7.2無線感測器網路MAC協定分類128

5.7.3常見的無線感測器網路MAC協定129

5.7.4無線感測器網路自適應MAC協定在礦井中的套用137

5.8無線感測器網路路由協定141

5.8.1無線感測器網路路由協定概述141

5.8.2平面結構的路由協定143

5.8.3層次結構的路由協定148

5.8.4基於查詢的路由協定150

5.8.5基於地理位置的路由協定151

5.8.6基於能量感知的路由協定154

5.8.7可靠路由協定156

5.8.8無線感測器網路路由協定在智慧型家居中的套用159

第6章無線感測器網路的支撐技術163

6.1時間同步163

6.1.1時間同步概述163

6.1.2時間同步的分類166

6.1.3訊息同步的方法166

6.1.4時間同步協定168

6.1.5時間同步算法在煤礦電網輸電線路故障檢測中的套用175

6.2定位技術178

6.2.1定位技術概述178

6.2.2結點位置的計算方法180

6.2.3基於測距的定位算法182

6.2.4與距離無關的定位算法185

6.2.5定位算法在智慧型公交系統的套用與比較191

6.3數據融合192

6.3.1數據融合技術193

6.3.2數據融合的方法199

6.3.3基於數據融合的室內環境監控系統設計202

6.4容錯技術204

6.4.1容錯技術概述205

6.4.2故障模型206

6.4.3故障檢測208

6.4.4故障修復215

6.5能量管理217

6.5.1能量管理概述217

6.5.2節約電能的方法219

6.5.3動態能量管理222

6.5.4能量管理在精準農業中的套用225

6.6服務質量保證228

6.6.1服務質量技術概述228

6.6.2服務質量保障技術230

6.6.3服務質量體系結構232

6.6.4高速鐵路中無線感測器網路的服務質量234

6.7安全性238

6.7.1安全需求238

6.7.2關鍵技術240

6.7.3面臨的主要攻擊手段與防禦方案242

第7章無線感測器網路的接入技術247

7.1基於無線感測器網路的多網融合體系結構247

7.2面向無線感測器網路的接入248

7.2.1無線感測器網路的網關248

7.2.2面向乙太網的無線感測器網路接入250

7.2.3面向無線區域網路的無線感測器網路接入252

7.2.4面向移動通信網的無線感測器網路接入254

7.3無線感測器網路接入Internet256

7.3.1概述256

7.3.2無線感測器網路接入Internet的方法258

7.3.3無線感測器網路接入Internet的體系結構260

7.4無線感測器網路服務提供方法262

7.4.1服務提供體系262

7.4.2服務提供網路中間件262

7.4.3服務提供步驟263

7.5多網融合網關的硬體設計264

7.5.1多網融合網關的硬體總體結構設計265

7.5.2網關設備通信模組設計268

參考文獻274

作者簡介

本書作者均為高校教師，主講無線感測網路的多年，具有豐富的一線教學經驗的，曾參與和主持十三五教改重點項目、教育部協同育人項目，主編出版物聯網專業教材多部、教改論文多篇。