無線傳感器網絡技術與應用

第1章　無線傳感器網絡概述
1.1　傳感器網絡的研究歷史
1.1.1　早期的軍用傳感器網絡研究
1.1.2　美軍DARPA的分布式傳感器網絡研究計劃
1.1.3　20世紀80年代和90年代的軍用傳感器網絡
1.1.4　21世紀的傳感器網絡研究
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的通信體系結構
1.3　WSN的主要技術
1.3.1　系統(tǒng)體系結構
1.3.2　網絡與通信的控制
1.4　影響WSN設計的因素
1.4.1　容錯
1.4.2　擴展性
1.4.3　價格
1.4.4　硬件限制
1.4.5　WSN拓撲
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
第2章　無線傳感器網絡競爭類MAC協(xié)議
2.1　傳感器媒介訪問控制協(xié)議（S-MAC）
2.1.1　能量浪費原因分析
2.1.2　S-MAC協(xié)議概述
2.1.3　休眠的協(xié)調
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)議的設計與實現(xiàn)
2.3.2　壽命建模
2.3.3　參數
2.3.4　自適應控制
參考文獻
第3章　無線傳感器網絡分配類MAC協(xié)議
3.1　流量自適應媒介訪問協(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)點協(xié)議
3.1.4　傳輸時間安排交換協(xié)議
3.1.5　自適應選舉算法
3.1.6　TRAMA的性能
3.2　分布式隨機時隙安排協(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　本地拓撲建立階段
3.3.4　AP拓撲信息收集階段
3.3.5　傳輸時間安排階段
3.3.6　拓撲調整階段
3.3.7　傳輸時間安排算法
參考文獻
第4章　無線傳感器網絡混合類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
4.2.3　面向中心節(jié)點的傳輸時間安排
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)深度調整
4.2.7　漏斗-MAC協(xié)議的測試床實驗評估
參考文獻
第5章　無線傳感器網絡數據中心路由協(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比較的其他數據分發(fā)算法
5.1.9　SPIN的性能評估
5.1.10　SPIN小結
5.2　定向擴散
5.2.1　定向擴散的組成要素
5.2.2　命名
5.2.3　興趣與梯度
5.2.4　數據傳播
5.2.5　路徑建立與路徑裁剪的強化
5.2.6　定向擴散的分析評估
5.2.7　定向擴散的仿真評估
參考文獻
第6章　無線傳感器網絡分層路由協(xié)議
6.1　低能量自適應分群分層（LEACH）
6.1.1　LEACH協(xié)議體系結構
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　兩層數據分發(fā)協(xié)議（TTDD）
6.2.1　兩層數據分發(fā)
6.2.2　柵格結構
6.2.3　TTDD轉發(fā)
6.2.4　柵格維護
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
第7章　無線傳感器網絡地理位置路由協(xié)議
7.1　定位技術
7.1.1　距離測量與角度測量
7.1.2　位置計算
7.1.3　TPS網絡模型
7.1.4　TPS定位方案
7.1.5　TPS技術性能分析
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　貪婪轉發(fā)（GF）
7.2.4　有界Voronoi貪婪轉發(fā)（BVGF）
7.2.5　網絡膨脹分析總結
7.2.6　基于概率通信模型的擴充
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　柵格維護開銷
7.3.5　數據分發(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
第8章　無線傳感器網絡端到端可靠傳輸協(xié)議
8.1　事件到中心節(jié)點的可靠傳輸協(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)議的仿真結果
8.1.9　? 的正確選擇
8.2　基于多電臺虛擬中心節(jié)點的過載流量管理（SIPHON）
8.2.1　擁塞檢測與預防（CODA）
8.2.2　虛擬中心節(jié)點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　次網絡中的擁塞
8.2.6　虛擬中心節(jié)點開銷分析
參考文獻
第9章　無線傳感器網絡逐跳可靠傳輸協(xié)議
9.1　合成擁塞控制技術（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　應用自適應
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　下行數據可靠交付可擴展體系結構（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　即時構建GARUDA核
9.3.6　兩階段丟失恢復
9.3.7　其他可靠性語義的支持
9.3.8　GARUDA的性能
參考文獻
第10章　無線傳感器網絡數據融合技術
10.1　樹狀結構累積
10.1.1　分布式生成樹算法
10.1.2　E-Span樹
10.2　不受應用約束的自適應數據累積（AIDA）
10.2.1　AIDA協(xié)議概述
10.2.2　AIDA體系結構
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　無結構累積法與半結構累積法
10.3.1　數據意識任意組播（DAA）
10.3.2　ToD上的動態(tài)轉發(fā)
10.3.3　性能分析
10.3.4　ToD和DAA的性能
參考文獻
第11章　無線傳感器網絡安全
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網絡層（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詳細描述
11.3.5　SPINS實現(xiàn)
11.3.6　SPINS性能評估
11.4　LEAP+安全解決方案
11.4.1　假設條件
11.4.2　LEAP+概述
11.4.3　單獨密鑰的建立
11.4.4　成對密鑰的建立
11.4.5　分群密鑰的建立
11.4.6　全網密鑰的建立
11.4.7　本地廣播認證
11.4.8　LEAP+安全分析
11.4.9　LEAP+性能評估
參考文獻
第12章　無線傳感器網絡中間件技術
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中間件體系結構
12.3.3　應用適配器
12.3.4　應用更新器
12.3.5　周期性操作調度
12.3.6　事件處理模型
12.3.7　Impala網絡接口
12.3.8　Impala評估
12.4　傳感器信息網絡化體系結構（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　應用舉例
參考文獻
第13章　無線傳感器網絡應用及編程
13.1　傳感器網絡的應用
13.1.1　軍事應用
13.1.2　環(huán)境應用
13.1.3　醫(yī)療衛(wèi)生應用
13.1.4　家庭應用
13.1.5　其他商業(yè)應用
13.2　WSN應用設計原理
13.2.1　設計方面
13.2.2　確定WSN操作坊式
13.3　WSN網絡編程
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
13.4.1　WSN的分層編程
13.4.2　抽象任務圖編程架構（ATaG）
13.4.3　采用ATaG的應用開發(fā)方法
13.4.4　一個ATaG應用例子
參考文獻