无线传感器网络：原理与实践

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第一部分  基础知识
第1章  绪论
1.1  基础知识
1.2  介质访问控制层
1.3  路由
1.4  其他通信问题
1.5  传感器定位
1.6  时钟同步
1.7  电源管理
1.8  特殊的无线传感器网络
1.8.1  无线多媒体传感器网络
1.8.2  水下声学无线传感器网络
1.9  无线传感器网络的应用
问题与练习
第二部分  工程设计
第2章  硬件——传感器节点的体系结构与设计
2.1  传感器节点的模块
2.1.1  传感器
2.1.2  微处理器
2.1.3  存储器
2.1.4  无线通信模块
2.1.5  电源
2.1.6  外围模块支持
2.2  综合设计
2.3  Mica节点设计
2.4  定制节点——Spec
2.5  COTS微尘系统
2.6  Telos节点
2.7  CargoNet
问题与练习
第三部分  网络协议栈
第3章  无线传感器网络中的介质访问控制技术
3.1  引言
3.1.1  无线传感器网络中的介质访问控制
3.1.2  无线传感器网络中MAC设计的挑战性
3.2  IEEE802.11标准概述
3.2.1  点协调功能
3.2.2  分布式协调功能
3.3  MAC协议的分类
3.3.1  基于竞争的MAC协议
3.3.2  基于调度的MAC协议
3.3.3  混合型与事件驱动的MAC协议
3.4  总结
问题与练习
第4章  无线传感器网络的路由技术
4.1  引言
4.1.1  资源受限
4.1.2  容错性
4.1.3  数据报告与融合
4.1.4  节点部署
4.1.5  可扩展性和覆盖度
4.1.6  网络动态性和异构性
4.2  本章的组织结构
4.3  无线传感器网络路由协议的分类
4.3.1  主动式路由协议和反应式路由协议
4.3.2  平面路由协议和分层路由协议
4.4  以数据为中心的路由协议
4.4.1  洪泛和闲聊
4.4.2  SPIN：基于信息协商的传感器网络路由协议
4.4.3  DD：定向扩散路由
4.5  分层路由协议
4.5.1  LEACH：低功耗自适应按簇分层路由协议
4.5.2  TEEN：阈值敏感的能量高效传感器网络路由协议
4.6  基于位置信息的路由协议
4.7  多径QoS路由
4.7.1  多径路由
4.7.2  多径QoS路由协议
4.8  小结
问题与练习
第5章  无线传感器网络传输层技术
5.1  引言
5.2  PSFQ
5.2.1  为什么TCP协议不适用于传感器网络
5.2.2  基本工作原理
5.2.3  协议描述
5.3  ESRT：事件到汇聚节点的可靠传输协议
5.3.1  可靠传输问题
5.3.2  归一化事件可靠性与报告速率之间的关系
5.3.3  拥塞检测
5.4  E2SRT：事件到汇聚节点的增强可靠传输协议
5.5  CODA：传感器网络中的拥塞检测与避免
5.5.1  开环逐跳反压
5.5.2  拥塞检测
5.5.3  基于采样的信道监听
5.6  STCP：无线传感器网络的传输控制协议
5.6.1  STCP中的数据传输序列
5.6.2  STCP分组的格式
5.6.3  连续数据流
5.6.4  事件触发数据流
5.6.5  可靠性
5.6.6  拥塞检测与避免
5.6.7  以数据为中心的应用
5.7  GARUDA：实现有效可靠的下行通信
5.7.1  无线传感器网络中下行数据可靠性面临的挑战
5.7.2  GARUDA基本设计
5.7.3  GARUDA架构
问题与练习
第四部分  计算机科学原理
第6章  传感器节点的操作系统
6.1  TinyOS
6.1.1  概述
6.1.2  组件模型
6.1.3  执行模块与并发性
6.1.4  主动消息
6.1.5  实现状况
6.1.6  主要特性
6.1.7  低功率优化
6.2  LA-TinyOS：无线传感器网络中的一种局部性感知的操作系统
6.2.1  改变定时器以支持时间和空间局部性
6.2.2  多级任务调度器
6.2.3  LA-TinyOS系统的代码结构
6.3  SOS
6.3.1  模块
6.3.2  动态内存
6.4  RETOS：弹性可扩展多线程操作系统
6.4.1  应用代码检查
6.4.2  多线程系统
6.4.3  可加载内核模块
问题与练习
第7章  无线传感器网络中的中间件设计
7.1  引言
7.2  无线传感器网络中间件参考模型
7.3  中间件实例：Agilla
7.4  用于获取数据的中间件实例：Mires
7.5  数据存储实例：DSWare
7.6  无线传感器网络运行时支持实例：Mate
7.7  QoS支持实例：MiLAN
问题与练习
第8章  传感器数据管理
8.1  传感器数据清理
8.1.1  背景
8.1.2  通用模型
8.1.3  降低不确定性
8.2  TinyDB：应用于传感器网络的可获取的查询处理系统
8.2.1  数据模型
8.2.2  基本语言特点
8.2.3  基于事件查询
8.2.4  TinyDB定义的其他查询
8.2.5  基于能量的查询优化
8.2.6  TinyDB策略一览
8.3  数据聚合：独立于应用的数据聚合（AIDA）
8.4  传感器数据存储：层次化数据存储结构（TSAR）
8.5  多分辨率数据处理
问题与练习
第五部分  高级话题
第9章  传感器定位
9.1  引言
9.2  定位的基本要素
9.2.1  接收信号强度指示
9.2.2  到达时间
9.2.3  到达时间差
9.2.4  到达角度
9.2.5  三角测量
9.2.6  三边测量
9.2.7  多边定位
9.3  使用移动机器人进行传感器定位
9.4  多维标度节点定位
9.4.1  经典多维标度
9.4.2  迭代多维标度
9.5  无线传感器网络中的定位
9.5.1  蒙特卡洛方法
9.5.2  算法（1）
9.5.3  算法（2）
9.6  无GPS环境中的移动无线传感器网络的节点定位方法
9.7  高精度低功耗的无线传感器网络定位系统
9.8  LOCALE：稀疏移动传感器网络的协同定位估计
9.8.1  协同位置估计
9.8.2  LOCALE中的定位
9.8.3  局部定位阶段
9.8.4  转换阶段
9.8.5  更新阶段
9.9  无线传感器网络定位的安全
9.9.1  SeRLoc
9.9.2  信标套件
9.9.3  攻击容忍的节点定位
9.9.4  稳健统计方法
问题与练习
第10章  无线传感器网络中的时间同步技术
10.1  引言
10.2  一般网络（非无线传感器网络）中的时间同步
10.2.1  远程时钟读取
10.2.2  偏移时延估计方法
10.3  无线传感器网络中的时钟同步
10.4  同步性能的评估
10.4.1  精度
10.4.2  协议开销
10.4.3  收敛时间
10.4.4  能效
10.4.5  可扩展性
10.4.6  鲁棒性
10.5  无线传感器网络同步协议的例子
10.5.1  参考广播同步
10.5.2  时间扩散同步协议
10.5.3  概率时钟同步
问题与练习
第11章  无线传感器网络安全与隐私
11.1  引言
11.1.1  一般攻击类型
11.1.2  物理节点攻击
11.1.3  针对无线传感器网络通信协议栈的攻击
11.2  攻击与对策示例：虫洞攻击
11.3  无线传感器网络安全示例：基于Blom模型的方法
11.4  广播认证：基于时间的高效的容忍丢包的流认证协议μTESLA
11.5  面向传感器节点的实用安全机制
11.5.1  TinySec
11.5.2  MiniSec：一种面向无线传感器网络的安全通信架构
11.6  案例：无线传感器网络中的安全时间同步
问题与练习
第六部分  特殊无线传感器网络
第12章  无线传感器和执行器网络
12.1  引言
12.2  传感器-执行器协同问题
12.2.1  网络和能量模型
12.2.2  ILP算法
12.2.3  传感器-执行器协同工作：分布式协议
12.2.4  DEPR概述
12.3  层次化传感器-执行器协同工作机制
12.3.1  层次化WSAN协同工作架构
12.3.2  “传感器-传感器”协同工作层次——使用聚类
12.3.3  “传感器-执行器”协同工作层次
12.3.4  “执行器-执行器”协同工作层次
问题与练习
第13章  水下传感器网络
13.1  引言
13.1.1  水下无线传感器网络应用
13.1.2  水下无线传感器网络与陆上无线传感器网络的区别
13.1.3  网络拓扑
13.1.4  声频信号传输
13.1.5  水下传感器
13.2  水下无线传感器网络协议栈
13.2.1  物理层
13.2.2  数据链路层
13.2.3  网络层（路由层）
13.2.4  传输层
13.3  介质访问控制设计实例
13.4  路由设计实例：基于矢量的转发协议
13.5  硬件原型设计
13.5.1  硬件设计
13.5.2  软件设计
13.5.3  系统测试
问题与练习
第14章  视频传感器网络
14.1  引言
14.2  Panoptes
14.2.1  视频捕捉
14.2.2  视频压缩
14.2.3  数据过滤
14.2.4  数据缓存
14.3  Cyclops
14.4  视频传感器网络定标
14.4.1  确定重叠的程度
14.4.2  估计k-overlap值
14.5  SensEye
问题与练习
第七部分  其他主题
第15章  无线传感器网络能量模型
15.1  基本WSN能量模型
15.2  基于仿真的能量模型
15.3  能量感知路由
问题与练习
第16章  传感器网络仿真器
16.1  GloMoSim
16.2  SensorSim
16.3  TOSSIM
16.4  PowerTOSSIM
16.4.1  PowerTOSSIM的结构
16.4.2  组件装配
16.4.3  CPU能耗分析
16.4.4  PowerState模块
16.4.5  分析工具
问题与练习
第八部分  案例研究
第17章  案例研究1：远程医疗服务
17.1  引言
17.2  远程心电图传感器网络的硬件设计
17.3  可靠的MASN通信协议
17.3.1  增强的基于聚类的MASN数据传输
17.3.2  MASN的路由性能
17.4  MASN的软件设计
17.5  RFID和可穿戴传感器的集成
问题与练习
第18章  案例研究2：灯光控制
18.1  引言
18.2  Illumimote系统的传感器
18.3  系统结构
18.4  校准
18.5  系统评估
问题与练习
参考文献
索引