第一部分 序言

第1章 无线传感器网络研究动机

1.1定义与背景

1.1.1传感和传感器

1.1.2无线传感器网络

1.2挑战和约束

1.2.1能量

1.2.2自我管理

1.2.3无线组网

1.2.4分布式管理

1.2.5设计限制

1.2.6安全

1.2.7其他挑战

练习

参考文献

第2章 应用

2.1结构安全监测

2.1.1感知地壳活动

2.1.2使用固有频率的单损伤检测

2.1.3使用固有频率的多损伤检测

2.1.4使用模态振型的多损伤检测

2.1.5相关性

2.1.6压电效应

2.1.7原型

2.2交通控制

2.2.1感知任务

2.2.2原型

2.3医疗保健

2.3.1可用的传感器

2.3.2原型

2.4管道监测

2.4.1原型

2.5精细农业

2.5.1原型

2.6活火山

2.6.1原型

2.7地下采矿

2.7.1事故起因

2.7.2感知任务

练习

参考文献

第3章 节点架构

3.1传感子系统

3.1.1模数转换器

3.2处理器子系统

3.2.1体系结构概述

3.2.2微控制器

3.2.3数字信号处理器

3.2.4专用集成电路

3.2.5现场可编程门阵列

3.2.6比较

3.3通信接口

3.3.1串行外围接口

3.3.2内部集成电路

3.3.3总结

3.4原型机

3.4.1 IMote节点的架构

3.4.2 XYZ节点的架构

3.4.3 Hogthrob节点的架构

习题

参考文献

第4章 操作系统

4.1功能方面

4.1.1数据类型

4.1.2调度

4.1.3堆栈

4.1.4系统调用

4.1.5处理中断

4.1.6多线程

4.1.7基于线程的和基于事件的编程

4.1.8内存分配

4.2非功能方面

4.2.1分离关注点

4.2.2系统开销

4.2.3可移植性

4.2.4动态重编程

4.3操作系统原型

4.3.1 TinyOS

4.3.2 SOS

4.3.3 Contiki

4.3.4 LiteOS

4.4评估

练习

参考文献

第二部分 基本架构

第5章 物理层

5.1基本组成部分

5.2信源编码

5.2.1信源编码器的效率

5.2.2脉冲编码调制和增量调制

5.3信道编码

5.3.1信道类型

5.3.2信道内的信息传输

5.3.3检错和纠错

5.4调制

5.4.1调制类型

5.4.2正交幅度调制

5.4.3总结

5.5信号传播

练习

参考文献

第6章 MAC协议

6.1概述

6.1.1无竞争介质访问

6.1.2基于竞争的介质访问

6.2无线MAC协议

6.2.1载波监听多路访问

6.2.2带有碰撞避免机制的多路访问（MACA）和MACAW

6.2.3基于邀请的MACA协议

6.2.4 IEEE 802.11

6.2.5 IEEE 802.15.4和ZigBee

6.3传感器网络中MAC协议的特点

6.3.1能量效率

6.3.2可扩展性

6.3.3适应性

6.3.4低延迟和可预测性

6.3.5可靠性

6.4无竞争的MAC协议

6.4.1特性

6.4.2流量自适应介质访问

6.4.3 Y-MAC协议

6.4.4 DESYNC-TDMA

6.4.5 LEACH协议

6.4.6 LMAC协议

6.5基于竞争的MAC协议

6.5.1 PAMAS协议

6.5.2 S-MAC协议

6.5.3 T-MAC协议

6.5.4 Pattern MAC协议

6.5.5路由增强MAC

6.5.6数据汇聚MAC

6.5.7前同步码采样和WiseMAC

6.5.8接收端驱动式MAC协议

6.6混合型MAC协议

6.6.1 Zebra MAC协议

6.6.2 MH-MAC协议

6.7总结

习题

参考文献

第7章 网络层

7.1概述

7.2路由度量

7.2.1常用的指标

7.3洪泛和闲聊

7.4数据中心式路由

7.4.1通过协商的传感网信息传播协议

7.4.2定向扩散路由

7.4.3谣传路由

7.4.4基于梯度的路由

7.5主动式路由

7.5.1 DSDV路由协议

7.5.2优化的链路状态路由

7.6按需路由

7.6.1自组网络按需距离矢量

7.6.2动态源路由

7.7分层路由

7.8基于位置的路由

7.8.1基于位置的单播路由

7.8.2基于位置的组播路由

7.8.3地域群播

7.9基于QoS的路由协议

7.9.1顺序分配路由协议

7.9.2 SPEED协议

7.9.3 MMSPEED协议

7.10总结

练习

参考文献

第三部分 节点和网络管理

第8章 能量管理

8.1局部能量管理

8.1.1处理器子系统

8.1.2通信子系统

8.1.3总线频率和内存时序

8.1.4主动式存储器

8.1.5电源子系统

8.2动态电源管理

8.2.1动态操作模式

8.2.2动态调度

8.2.3任务调度

8.3概念架构

8.3.1体系结构概述

习题

参考文献

第9章 时间同步

9.1时钟和同步的问题

9.2 WSN中的时间同步

9.2.1时间同步的必要性

9.2.2时间同步面临的挑战

9.3时间同步基础

9.3.1同步消息

9.3.2通信延时的不确定性

9.4时间同步协议

9.4.1基于全球时间源的参考广播

9.4.2基于树的轻量级同步

9.4.3传感器网络的时间同步协议

9.4.4洪泛时间同步协议

9.4.5参考广播同步

9.4.6时间扩散同步协议

9.4.7 Mini-Sync和Tiny-Sync同步

习题

参考文献

第10章 定位

10.1综述

10.2测距技术

10.2.1到达时间

10.2.2到达时间差

10.2.3到达角

10.2.4接收信号强度

10.3基于距离的定位

10.3.1三角测量法

10.3.2三边测量法

10.3.3迭代多边算法和协作多边算法

10.3.4基于GPS的定位

10.4不需要测距的定位算法

10.4.1 Ad Hoc定位系统（APS）

10.4.2三角形内点近似估计法

10.4.3基于多维定标的定位算法

10.5事件驱动定位

10.5.1灯塔定位法

10.5.2多序列定位法

习题

参考文献

第11章 安全

11.1网络安全的基本原理

11.2无线传感器网络中安全挑战

11.3传感器网络中的安全攻击

11.3.1拒绝服务

11.3.2路由攻击

11.3.3传输层的攻击

11.3.4针对数据汇聚的攻击

11.3.5隐私攻击

11.4安全协议和机制

11.4.1对称密钥和公钥加密

11.4.2密钥管理

11.4.3防御DoS攻击

11.4.4聚合攻击的防御

11.4.5路由攻击的防御

11.4.6传感器网络的安全协议

11.4.7 TinySec

11.4.8局部加密认证协议

11.5 IEEE 802.15.4和ZigBee安全

11.6总结

习题

参考文献

第12章 传感器网络编程

12.1传感器网络编程的挑战

12.2节点为中心的编程

12.2.1 nesC语言

12.2.2 TinyGALS

12.2.3传感器网络应用构建工具包

12.2.4基于线程的模型

12.3宏编程

12.3.1抽象域

12.3.2 EnviroTrack

12.3.3数据库方式

12.4动态重编程

12.5传感器网络仿真器

12.5.1网络仿真工具和运行环境

习题

参考文献

常用术语英汉对照表