無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用

第1章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述
1.1　傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究歷史
1.1.1　早期的軍用傳感器網(wǎng)絡(luò)研究
1.1.2　美軍DARPA的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)研究計劃
1.1.3　20世紀(jì)80年代和90年代的軍用傳感器網(wǎng)絡(luò)
1.1.4　21世紀(jì)的傳感器網(wǎng)絡(luò)研究
1.2　WSN基本概念
1.2.1　什么是WSN
1.2.2　WSN與MANET的異同
1.2.3　WSN的通信體系結(jié)構(gòu)
1.3　WSN的主要技術(shù)
1.3.1　系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
1.3.2　網(wǎng)絡(luò)與通信的控制
1.4　影響WSN設(shè)計的因素
1.4.1　容錯
1.4.2　擴(kuò)展性
1.4.3　價格
1.4.4　硬件限制
1.4.5　WSN拓?fù)?br />1.4.6　WSN工作環(huán)境
1.4.7　傳輸媒介
1.4.8　功耗
參考文獻(xiàn)
第2章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)競爭類MAC協(xié)議
2.1　傳感器媒介訪問控制協(xié)議（S-MAC）
2.1.1　能量浪費(fèi)原因分析
2.1.2　S-MAC協(xié)議概述
2.1.3　休眠的協(xié)調(diào)
2.1.4　避免旁聽與消息分片傳輸
2.1.5　時延分析
2.1.6　S-MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)
2.1.7　S-MAC協(xié)議的性能
2.2　超時MAC協(xié)議（T-MAC）
2.2.1　T-MAC協(xié)議概述
2.2.2　T-MAC基本協(xié)議
2.2.3　分群與同步
2.2.4　RTS操作與TA選擇
2.2.5　避免旁聽
2.2.6　不對稱通信
2.2.7　T-MAC的性能
2.3　伯克利媒介訪問控制協(xié)議（B-MAC）
2.3.1　B-MAC協(xié)議的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
2.3.2　壽命建模
2.3.3　參數(shù)
2.3.4　自適應(yīng)控制
參考文獻(xiàn)
第3章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分配類MAC協(xié)議
3.1　流量自適應(yīng)媒介訪問協(xié)議（TRAMA）
3.1.1　TRAMA協(xié)議概述
3.1.2　TRAMA協(xié)議組成
3.1.3　訪問方式與相鄰節(jié)點(diǎn)協(xié)議
3.1.4　傳輸時間安排交換協(xié)議
3.1.5　自適應(yīng)選舉算法
3.1.6　TRAMA的性能
3.2　分布式隨機(jī)時隙安排協(xié)議（DRAND）
3.2.1　TDMA時隙分配問題定義
3.2.2　DRAND算法詳述
3.2.3　DRAND正確性
3.2.4　DRAND復(fù)雜性分析
3.2.5　DRAND的性能
3.3　功率高效與時延意識媒介訪問協(xié)議（PEDAMACS）
3.3.1　PEDAMACS協(xié)議概述
3.3.2　PEDAMACS分組格式
3.3.3　本地拓?fù)浣㈦A段
3.3.4　AP拓?fù)湫畔⑹占A段
3.3.5　傳輸時間安排階段
3.3.6　拓?fù)湔{(diào)整階段
3.3.7　傳輸時間安排算法
參考文獻(xiàn)
第4章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)混合類MAC協(xié)議
4.1　斑馬MAC協(xié)議（Z-MAC）
4.1.1　時間同步協(xié)議（TPSN）
4.1.2　Z-MAC協(xié)議概述
4.1.3　相鄰節(jié)點(diǎn)尋找與時隙分配
4.1.4　本地成幀
4.1.5　Z-MAC協(xié)議的傳輸控制
4.1.6　發(fā)送規(guī)則
4.1.7　直接競爭通知
4.1.8　Z-MAC傳輸時間安排的接收
4.1.9　本地時間同步
4.1.10　Z-MAC協(xié)議的性能
4.1.11　Z-MAC協(xié)議隨機(jī)分析
4.2　漏斗-MAC協(xié)議
4.2.1　漏斗問題
4.2.2　按需發(fā)送信標(biāo)
4.2.3　面向中心節(jié)點(diǎn)的傳輸時間安排
4.2.4　定時與成幀
4.2.5　Meta-傳輸時間安排的廣播
4.2.6　動態(tài)深度調(diào)整
4.2.7　漏斗-MAC協(xié)議的測試床實(shí)驗(yàn)評估
參考文獻(xiàn)
第5章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心路由協(xié)議
5.1　協(xié)商式傳感器信息分發(fā)協(xié)議（SPIN）
5.1.1　SPIN概述
5.1.2　Meta-Data
5.1.3　SPIN消息
5.1.4　SPIN資源管理
5.1.5　SPIN實(shí)現(xiàn)
5.1.6　SPIN-1：3步握手協(xié)議
5.1.7　SPIN-2：低能量門限的SPIN-1
5.1.8　用于與SPIN比較的其他數(shù)據(jù)分發(fā)算法
5.1.9　SPIN的性能評估
5.1.10　SPIN小結(jié)
5.2　定向擴(kuò)散
5.2.1　定向擴(kuò)散的組成要素
5.2.2　命名
5.2.3　興趣與梯度
5.2.4　數(shù)據(jù)傳播
5.2.5　路徑建立與路徑裁剪的強(qiáng)化
5.2.6　定向擴(kuò)散的分析評估
5.2.7　定向擴(kuò)散的仿真評估
參考文獻(xiàn)
第6章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分層路由協(xié)議
6.1　低能量自適應(yīng)分群分層（LEACH）
6.1.1　LEACH協(xié)議體系結(jié)構(gòu)
6.1.2　群首選擇算法
6.1.3　分群算法
6.1.4　穩(wěn)定狀態(tài)階段
6.1.5　LEACH-C：BS建立分群
6.1.6　LEACH的分析與仿真
6.2　兩層數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議（TTDD）
6.2.1　兩層數(shù)據(jù)分發(fā)
6.2.2　柵格結(jié)構(gòu)
6.2.3　TTDD轉(zhuǎn)發(fā)
6.2.4　柵格維護(hù)
6.2.5　TTDD開銷分析
6.2.6　TTDD的性能
6.2.7　TTDD討論
參考文獻(xiàn)
第7章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)地理位置路由協(xié)議
7.1　定位技術(shù)
7.1.1　距離測量與角度測量
7.1.2　位置計算
7.1.3　TPS網(wǎng)絡(luò)模型
7.1.4　TPS定位方案
7.1.5　TPS技術(shù)性能分析
7.2　貪婪地理路由算法
7.2.1　概述
7.2.2　基于DT的膨脹分析
7.2.3　貪婪轉(zhuǎn)發(fā)（GF）
7.2.4　有界Voronoi貪婪轉(zhuǎn)發(fā)（BVGF）
7.2.5　網(wǎng)絡(luò)膨脹分析總結(jié)
7.2.6　基于概率通信模型的擴(kuò)充
7.3　位置輔助泛洪協(xié)議（LAF）
7.3.1　LAF協(xié)議概述
7.3.2　采用LAF分發(fā)信息
7.3.3　LAF中的資源管理
7.3.4　柵格維護(hù)開銷
7.3.5　數(shù)據(jù)分發(fā)規(guī)程的完備性
7.3.6　LAF節(jié)能分析
7.3.7　位置估計中的誤差
7.3.8　LAF的性能
參考文獻(xiàn)
第8章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)端到端可靠傳輸協(xié)議
8.1　事件到中心節(jié)點(diǎn)的可靠傳輸協(xié)議（ESRT）
8.1.1　問題定義
8.1.2　評估環(huán)境
8.1.3　特性區(qū)域
8.1.4　ESRT協(xié)議描述
8.1.5　擁塞檢測
8.1.6　ESRT協(xié)議對并發(fā)事件的處理
8.1.7　ESRT協(xié)議的性能分析
8.1.8　ESRT協(xié)議的仿真結(jié)果
8.1.9　? 的正確選擇
8.2　基于多電臺虛擬中心節(jié)點(diǎn)的過載流量管理（SIPHON）
8.2.1　擁塞檢測與預(yù)防（CODA）
8.2.2　虛擬中心節(jié)點(diǎn)尋找與可見度范圍控制
8.2.3　SIPHON擁塞檢測
8.2.4　改變流量的傳輸路徑
8.2.5　次網(wǎng)絡(luò)中的擁塞
8.2.6　虛擬中心節(jié)點(diǎn)開銷分析
參考文獻(xiàn)
第9章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐跳可靠傳輸協(xié)議
9.1　合成擁塞控制技術(shù)（FUSION）
9.1.1　擁塞崩潰的癥狀
9.1.2　逐跳流量控制
9.1.3　速率限制
9.1.4　MAC層優(yōu)先級化
9.1.5　應(yīng)用自適應(yīng)
9.2　慢分發(fā)、快提取可靠傳輸協(xié)議（PSFQ）
9.2.1　PSFQ協(xié)議概述
9.2.2　PSFQ分發(fā)操作
9.2.3　PSFQ提取操作
9.2.4　PSFQ報告操作
9.2.5　單個分組消息的交付
9.2.6　PSFQ的性能
9.3　下行數(shù)據(jù)可靠交付可擴(kuò)展體系結(jié)構(gòu)（GARUDA）
9.3.1　面臨的挑戰(zhàn)
9.3.2　可靠性語義
9.3.3　GARUDA的基本原理
9.3.4　單個分組或第一個分組的交付
9.3.5　即時構(gòu)建GARUDA核
9.3.6　兩階段丟失恢復(fù)
9.3.7　其他可靠性語義的支持
9.3.8　GARUDA的性能
參考文獻(xiàn)
第10章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)
10.1　樹狀結(jié)構(gòu)累積
10.1.1　分布式生成樹算法
10.1.2　E-Span樹
10.2　不受應(yīng)用約束的自適應(yīng)數(shù)據(jù)累積（AIDA）
10.2.1　AIDA協(xié)議概述
10.2.2　AIDA體系結(jié)構(gòu)
10.2.3　AIDA控制單元中的累積方案
10.2.4　AIDA累積功能單元
10.2.5　AIDA分組格式
10.2.6　AIDA分組頭開銷分析
10.2.7　AIDA節(jié)省分析
10.2.8　AIDA的性能
10.3　無結(jié)構(gòu)累積法與半結(jié)構(gòu)累積法
10.3.1　數(shù)據(jù)意識任意組播（DAA）
10.3.2　ToD上的動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)
10.3.3　性能分析
10.3.4　ToD和DAA的性能
參考文獻(xiàn)
第11章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全
11.1　WSN安全概述
11.1.1　WSN安全威脅模型
11.1.2　WSN安全面臨的障礙
11.1.3　WSN安全要求
11.1.4　WSN安全解決方案的評估
11.2　WSN中的安全攻擊
11.2.1　物理層安全攻擊
11.2.2　鏈路層安全攻擊
11.2.3　對WSN網(wǎng)絡(luò)層（路由）的攻擊
11.2.4　對傳輸層的攻擊
11.3　SPINS安全解決方案
11.3.1　符號
11.3.2　SNEP
11.3.3　μTESLA
11.3.4　μTESLA詳細(xì)描述
11.3.5　SPINS實(shí)現(xiàn)
11.3.6　SPINS性能評估
11.4　LEAP+安全解決方案
11.4.1　假設(shè)條件
11.4.2　LEAP+概述
11.4.3　單獨(dú)密鑰的建立
11.4.4　成對密鑰的建立
11.4.5　分群密鑰的建立
11.4.6　全網(wǎng)密鑰的建立
11.4.7　本地廣播認(rèn)證
11.4.8　LEAP+安全分析
11.4.9　LEAP+性能評估
參考文獻(xiàn)
第12章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)
12.1　WSN中間件面臨的挑戰(zhàn)
12.2　WSN中間件的功能要求
12.3　ZebraNet系統(tǒng)中的中間件系統(tǒng)（Impala）
12.3.1　ZebraNet系統(tǒng)簡介
12.3.2　ZebraNet中間件體系結(jié)構(gòu)
12.3.3　應(yīng)用適配器
12.3.4　應(yīng)用更新器
12.3.5　周期性操作調(diào)度
12.3.6　事件處理模型
12.3.7　Impala網(wǎng)絡(luò)接口
12.3.8　Impala評估
12.4　傳感器信息網(wǎng)絡(luò)化體系結(jié)構(gòu)（SINA）
12.4.1　SINA的功能組成
12.4.2　信息抽象
12.4.3　傳感器查詢與任務(wù)分配語言（SQTL）
12.4.4　傳感器執(zhí)行環(huán)境（SEE）
12.4.5　信息收集方法
12.4.6　應(yīng)用舉例
參考文獻(xiàn)
第13章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及編程
13.1　傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
13.1.1　軍事應(yīng)用
13.1.2　環(huán)境應(yīng)用
13.1.3　醫(yī)療衛(wèi)生應(yīng)用
13.1.4　家庭應(yīng)用
13.1.5　其他商業(yè)應(yīng)用
13.2　WSN應(yīng)用設(shè)計原理
13.2.1　設(shè)計方面
13.2.2　確定WSN操作坊式
13.3　WSN網(wǎng)絡(luò)編程
13.3.1　編程抽象
13.3.2　現(xiàn)有若干編程模型簡介
13.4　分層編程與ATaG編程架構(gòu)
13.4.1　WSN的分層編程
13.4.2　抽象任務(wù)圖編程架構(gòu)（ATaG）
13.4.3　采用ATaG的應(yīng)用開發(fā)方法
13.4.4　一個ATaG應(yīng)用例子
參考文獻(xiàn)