無線傳感器網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)及應用研究
無線傳感器網(wǎng)絡是近幾年來國內(nèi)外研究和應用的熱門領域,在國民經(jīng)濟建設和國防軍事上具有十分重要的應用價值。
《無線傳感器網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)及應用研究》從實用和科研的角度出發(fā),比較全面、系統(tǒng)地論述了無線傳感器網(wǎng)絡中的關(guān)鍵技術(shù)及其在工程中的應用,主要內(nèi)容涵蓋了無線傳感器網(wǎng)絡的協(xié)議標準、無線傳感器網(wǎng)絡的MAC協(xié)議、無線傳感器網(wǎng)絡的傳輸協(xié)議等。
《無線傳感器網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)及應用研究》結(jié)構(gòu)合理,條理清晰,內(nèi)容豐富新穎,可供從事無線傳感器網(wǎng)絡的工程技術(shù)人員參考使用。
進入21世紀以來,隨著信息技術(shù)與感知技術(shù)的快速發(fā)展,以及人們對于物理世界信息需求的不斷增長,物聯(lián)網(wǎng)作為一種能夠?qū)崿F(xiàn)物與物之間廣泛和普遍互聯(lián)的新型網(wǎng)絡,正在受到世界各國越來越廣泛的關(guān)注和重視。目前,業(yè)界普遍認為,物聯(lián)網(wǎng)將繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后掀起一次新的信息產(chǎn)業(yè)革命,成為未來社會進步和發(fā)展的重要基礎設施,將給人們的日常生活帶來翻天覆地的變化。
無線傳感器網(wǎng)絡作為物聯(lián)網(wǎng)的“末梢神經(jīng)”,是一種集綜合信息采集、處理和傳輸功能于一體的智能網(wǎng)絡信息系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡由大量傳感器節(jié)點組成,這些傳感器節(jié)點被部署在指定的地理區(qū)域,通過無線通信和自組織方式形成無線網(wǎng)絡,能夠?qū)崟r感知與采集指定區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境數(shù)據(jù)和目標信息,并將所感知與采集到的數(shù)據(jù)和信息傳送給監(jiān)控中心或終端用戶,實現(xiàn)對物理世界的感知、人與物理世界之間的通信和信息交互。如果說互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)改變了人與人之間的溝通方式,那么無線傳感器網(wǎng)絡的出現(xiàn)將改變?nèi)祟惻c自然界之間的交互方式,使人類可以通過無線傳感器網(wǎng)絡直接感知客觀世界,極大地提高人類認識、改造物理世界的能力。因此,無線傳感器網(wǎng)絡在民用和軍事領域具有十分廣闊的應用前景。在民用領域,無線傳感器網(wǎng)絡可以應用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)控制、醫(yī)療健康、智能家居、科學探索、搶險救災和公共安全等方面;在軍事領域,無線傳感器網(wǎng)絡可以應用于國土安全、戰(zhàn)場監(jiān)視、戰(zhàn)場偵察、目標定位、目標識別、目標跟蹤等方面。
無線傳感器網(wǎng)絡能夠?qū)崿F(xiàn)對物理世界的感知,是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的重要基礎。無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)涉及微電子、網(wǎng)絡通信和嵌入式計算等主要技術(shù),是當前國際上備受關(guān)注的、多學科交叉的一個前沿熱點研究領域。由于無線傳感器網(wǎng)絡擁有廣闊的應用前景,近年來引起了國際上許多國家的高度重視。因此,無線傳感器網(wǎng)絡在過去的十多年中得到了廣泛、深入的研究,并在基礎理論、關(guān)鍵技術(shù)和實際應用等方面取得顯著的成果。盡管一些商用的無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn),并開始投入實際應用,然而,無線傳感器網(wǎng)絡在傳感器、組網(wǎng)、節(jié)能、可靠性等技術(shù)方面仍然受到許多限制,特別是針對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展來說,許多相關(guān)技術(shù)和問題還有待進一步探索、研究和解決。
全書由劉洋教授、鐵勇教授撰寫,編撰過程中得到了劉晉宏、趙小燕、周紅麗、吳瓊、李琪、李媛、馮浩宇、王海艦、龔政、侯麗娜、沈欽民等研究生的幫助。本書參考了大量相關(guān)文獻和著作,在此向有關(guān)作者表示感謝。本書得到了國家自然科學基金(61461036,61761033)的資助。
由于作者水平所限,書中難免有疏漏和不妥之處,敬請有關(guān)專家學者和廣大讀者批評指正。
前言
第1章 概述
1.1 無線傳感器網(wǎng)絡的概念與特征
1.2 無線傳感器網(wǎng)絡的關(guān)鍵技術(shù)
1.3 無線傳感器網(wǎng)絡的設計目標
1.4 無線傳感器網(wǎng)絡的應用領域
1.5 無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展與現(xiàn)狀
第2章 無線傳感器網(wǎng)絡的協(xié)議標準
2.1 概述
2.2 無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)
2.3 ZigBee標準
第3章 無線傳感器網(wǎng)絡的MAC協(xié)議
3.1 概述
3.2 無線傳感器網(wǎng)絡的MAC協(xié)議設計
3.3 無線傳感器網(wǎng)絡的MAC協(xié)議
第4章 無線傳感器網(wǎng)絡的傳輸協(xié)議
4.1 概述
4.2 無線傳感器網(wǎng)絡的傳輸協(xié)議設計
4.3 無線傳感器網(wǎng)絡的擁塞控制基本機制
4.4 無線傳感器網(wǎng)絡的可靠傳輸基本機制
4.5 無線傳感器網(wǎng)絡的典型傳輸協(xié)議
第5章 無線傳感器網(wǎng)絡的時間同步技術(shù)
5.1 概述
5.2 無線傳感器網(wǎng)絡的時間同步協(xié)議
第6章 無線傳感器網(wǎng)絡的拓撲控制技術(shù)
6.1 概述
6.2 基于功率控制的拓撲控制機制
6.3 基于層次結(jié)構(gòu)的拓撲控制機制
第7章 無線傳感器網(wǎng)絡的定位技術(shù)
7.1 概述
7.2 無線傳感器網(wǎng)絡的定位技術(shù)基礎
7.3 無線傳感器網(wǎng)絡的定位算法
第8章 無線傳感器網(wǎng)絡中間件技術(shù)
8.1 無線傳感器網(wǎng)絡中間件的體系結(jié)構(gòu)及功能
8.2 基于Agent的無線傳感器網(wǎng)絡中間件DisWare
8.3 DisWare中間件平臺軟件MeshIDE
8.4 無線多媒體傳感器網(wǎng)絡中間件技術(shù)
8.5 支持多應用任務的WSN中間件的設計
第9章 無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)融合與管理技術(shù)
9.1 無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)融合概述
9.2 無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)融合技術(shù)與算法
9.3 無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)管理技術(shù)
9.4 基于策略和代理的無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)管理架構(gòu)
9.5 現(xiàn)有傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)簡介
第10章 無線傳感器網(wǎng)絡的安全技術(shù)
10.1 無線傳感器網(wǎng)絡的安全問題概述
10.2 無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議棧的安全
10.3 無線傳感器網(wǎng)絡的密鑰管理
10.4 拒絕服務(DoS)攻擊的原理及防御技術(shù)
10.5 無線傳感器網(wǎng)絡的安全路由
第11章 無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢
11.1 概述
11.2 無線傳感器網(wǎng)絡的總體趨勢
11.3 無線多媒體傳感器網(wǎng)絡
11.4 無線容遲傳感器網(wǎng)絡
11.5 無線傳感器與執(zhí)行器網(wǎng)絡
11.6 無線傳感器網(wǎng)絡的標準化趨勢
參考文獻