無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應用

第1章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述　1
1．1　WSN的發(fā)展　1
1．1．1　國外WSN的發(fā)展歷程　1
1．1．2　國內(nèi)WSN的發(fā)展　2
1．2　WSN的定義　3
1．2．1　傳感器網(wǎng)絡(luò)與WSN　3
1．2．2　WSN的定義　4
1．2．3　WSN與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的比較　5
1．3　WSN的體系結(jié)構(gòu)　5
1．4　WSN的應用前景　8
1．5　WSN的研究現(xiàn)狀　12
1．5．1　WSN的基礎(chǔ)研究　12
1．5．2　WSN的應用研究　13
1．5．3　WSN研究的熱點問題　13
1．6　WSN的技術(shù)標準　14
第2章　無線個域網(wǎng)與IEEE 802．15．4協(xié)議簇　16
2．1　無線個域網(wǎng)　16
2．1．1　無線個域網(wǎng)的發(fā)展　16
2．1．2　IEEE 802．15系列標準　17
2．1．3　IEEE 802．15．4協(xié)議簇　19
2．2　IEEE 802．15．4標準　20
2．2．1　IEEE 802．15．4網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)　20
2．2．2　IEEE 802．15．4協(xié)議層次結(jié)構(gòu)　21
2．2．3　IEEE 802．15．4網(wǎng)絡(luò)形成與維護　21
2．2．4　IEEE 802．15．4標準的超幀結(jié)構(gòu)與信標　23
2．3　IEEE 802．15．4物理層　26
2．3．1　物理層結(jié)構(gòu)模型　26
2．3．2　物理層管理服務　29
2．3．3　物理層數(shù)據(jù)服務　30
2．4　IEEE 802．15．4MAC層　31
2．4．1　MAC層服務模型　31
2．4．2　MAC層幀結(jié)構(gòu)　34
2．4．3　MAC層管理服務　36
2．4．4　MAC層數(shù)據(jù)服務　44
第3章　無線傳感網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)　45
3．1　無線傳感網(wǎng)時間同步技術(shù)　45
3．1．1　時間同步的基本原理　45
3．1．2　無線傳感網(wǎng)時間同步技術(shù)分類　48
3．1．3　典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步協(xié)議　51
3．1．4　一種典型的無線傳感網(wǎng)時間同步方法設(shè)計　54
3．2　無線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度技術(shù)　60
3．2．1　典型無線傳感網(wǎng)調(diào)度技術(shù)　60
3．2．2　確定性通信調(diào)度方法的設(shè)計　65
3．3　無線傳感網(wǎng)跳信道技術(shù)　71
3．3．1　無線傳感網(wǎng)跳信道基本原理　71
3．3．2　一種典型的自適應跳信道實現(xiàn)方法　76
3．4　無線傳感網(wǎng)安全技術(shù)　80
3．4．1　無線傳感網(wǎng)安全概述　80
3．4．2　無線傳感網(wǎng)安全關(guān)鍵技術(shù)　81
3．4．3　無線傳感網(wǎng)安全管理技術(shù)　94
3．5　IEEE 1451標準與傳感器接入技術(shù)　103
3．5．1　IEEE 1451協(xié)議族　103
3．5．2　IEEE 1451標準的實現(xiàn)模型　105
第4章　ZigBee技術(shù)　109
4．1　ZigBee技術(shù)的發(fā)展　109
4．2　ZigBee協(xié)議體系　110
4．2．1　ZigBee協(xié)議棧架構(gòu)　110
4．2．2　ZigBee網(wǎng)絡(luò)層模型　112
4．2．3　ZigBee應用層模型　114
4．3　ZigBee網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成　115
4．3．1　設(shè)備分類及功能　115
4．3．2　ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓撲　115
4．4　ZigBee通信卡的開發(fā)　118
4．4．1　ZigBee通信卡硬件設(shè)計　118
4．4．2　ZigBee通信卡軟件設(shè)計　119
4．5　ZigBee網(wǎng)關(guān)的開發(fā)　120
4．5．1　ZigBee網(wǎng)關(guān)通信模型　120
4．5．2　ZigBee網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計　121
4．5．3　ZigBee網(wǎng)關(guān)的軟件實現(xiàn)　125
4．6　基于ZigBee的三表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計　127
4．6．1　三表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計　127
4．6．2　三表數(shù)據(jù)采集中繼器硬件設(shè)計　128
4．6．3　三表數(shù)據(jù)采集中繼器軟件設(shè)計　131
4．6．4　三表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試　135
第5章　6LoWPAN技術(shù)　139
5．1　6LoWPAN技術(shù)的發(fā)展　139
5．2　6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)核心協(xié)議　140
5．2．1　適配層協(xié)議　140
5．2．2　路由協(xié)議　143
5．2．3　鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議　148
5．2．4　CoAP協(xié)議　149
5．3　輕量級IPv6無線傳感網(wǎng)協(xié)議?！?55
5．3．1　協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)　155
5．3．2　協(xié)議棧設(shè)計要求　156
5．3．3　協(xié)議棧整體方案設(shè)計　157
5．3．4　協(xié)議棧應用層設(shè)計　158
5．3．5　協(xié)議棧傳輸層設(shè)計　161
5．3．6　協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計　163
5．3．7　協(xié)議棧適配層設(shè)計　170
5．4　6LoWPAN傳感網(wǎng)設(shè)備開發(fā)平臺　173
5．4．1　6LoWPAN傳感網(wǎng)設(shè)備開發(fā)平臺總體設(shè)計　173
5．4．2　6LoWPAN傳感網(wǎng)設(shè)備開發(fā)平臺硬件設(shè)計　175
5．4．3　6LoWPAN傳感網(wǎng)設(shè)備開發(fā)平臺軟件設(shè)計　178
5．4．4　LoWPAN傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理程序設(shè)計　191
5．4．5　上位機GUI軟件設(shè)計　198
5．5　6LoWPAN無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)實驗　202
5．5．1　6LoWPAN無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)組成　202
5．5．2　IEEE 802．15．4網(wǎng)關(guān)功能實驗　203
5．5．3　6LoWPAN邊界路由實驗　205
5．5．4　6LoWPAN協(xié)議分析實驗　213
5．5．5　GUI監(jiān)控實驗　214
第6章　WIA-PA技術(shù)　216
6．1　WIA-PA標準的發(fā)展　216
6．1．1　WIA-PA標準發(fā)展概述　216
6．1．2　WIA-PA的技術(shù)特征　216
6．2　WIA-PA網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成　217
6．2．1　WIA-PA網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)　217
6．2．2　WIA-PA的設(shè)備分類及功能　218
6．3　WIA-PA協(xié)議棧的設(shè)計與實現(xiàn)　219
6．3．1　WIA-PA協(xié)議體系　219
6．3．2　WIA-PA協(xié)議?？傮w設(shè)計　221
6．3．3　WIA-PA數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計　222
6．3．4　WIA-PA主要流程及接口設(shè)計　229
6．3．5　WIA-PA協(xié)議棧的實現(xiàn)　233
6．4　WIA-PA開發(fā)平臺　262
6．4．1　開發(fā)平臺簡介　262
6．4．2　開發(fā)平臺實驗　263
第7章　無線傳感網(wǎng)絡(luò)綜合應用　267
7．1　智能家居　267
7．1．1　智能家居概述　267
7．1．2　家居安防開發(fā)實例　268
7．1．3　家居安防運行測試　275
7．2　智能化ANDON系統(tǒng)　281
7．2．1　ANDON系統(tǒng)概述　281
7．2．2　ANDON工位子系統(tǒng)開發(fā)　283
7．2．3　ANDON系統(tǒng)軟件運行測試　295
7．3　水電廠智能監(jiān)控系統(tǒng)　298
7．3．1　水電廠智能監(jiān)控系統(tǒng)概述　298
7．3．2　水電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計　299
7．3．3　水電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備設(shè)計　302
7．3．4　水電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)運行測試　315