无线传感器网络技术与应用

第1章　无线传感器网络概述
1.1　传感器网络的研究历史
1.1.1　早期的军用传感器网络研究
1.1.2　美军DARPA的分布式传感器网络研究计划
1.1.3　20世纪80年代和90年代的军用传感器网络
1.1.4　21世纪的传感器网络研究
1.2　WSN基本概念
1.2.1　什么是WSN
1.2.2　WSN与MANET的异同
1.2.3　WSN的通信体系结构
1.3　WSN的主要技术
1.3.1　系统体系结构
1.3.2　网络与通信的控制
1.4　影响WSN设计的因素
1.4.1　容错
1.4.2　扩展性
1.4.3　价格
1.4.4　硬件限制
1.4.5　WSN拓扑
1.4.6　WSN工作环境
1.4.7　传输媒介
1.4.8　功耗
参考文献
第2章　无线传感器网络竞争类MAC协议
2.1　传感器媒介访问控制协议（S-MAC）
2.1.1　能量浪费原因分析
2.1.2　S-MAC协议概述
2.1.3　休眠的协调
2.1.4　避免旁听与消息分片传输
2.1.5　时延分析
2.1.6　S-MAC协议实现
2.1.7　S-MAC协议的性能
2.2　超时MAC协议（T-MAC）
2.2.1　T-MAC协议概述
2.2.2　T-MAC基本协议
2.2.3　分群与同步
2.2.4　RTS操作与TA选择
2.2.5　避免旁听
2.2.6　不对称通信
2.2.7　T-MAC的性能
2.3　伯克利媒介访问控制协议（B-MAC）
2.3.1　B-MAC协议的设计与实现
2.3.2　寿命建模
2.3.3　参数
2.3.4　自适应控制
参考文献
第3章　无线传感器网络分配类MAC协议
3.1　流量自适应媒介访问协议（TRAMA）
3.1.1　TRAMA协议概述
3.1.2　TRAMA协议组成
3.1.3　访问方式与相邻节点协议
3.1.4　传输时间安排交换协议
3.1.5　自适应选举算法
3.1.6　TRAMA的性能
3.2　分布式随机时隙安排协议（DRAND）
3.2.1　TDMA时隙分配问题定义
3.2.2　DRAND算法详述
3.2.3　DRAND正确性
3.2.4　DRAND复杂性分析
3.2.5　DRAND的性能
3.3　功率高效与时延意识媒介访问协议（PEDAMACS）
3.3.1　PEDAMACS协议概述
3.3.2　PEDAMACS分组格式
3.3.3　本地拓扑建立阶段
3.3.4　AP拓扑信息收集阶段
3.3.5　传输时间安排阶段
3.3.6　拓扑调整阶段
3.3.7　传输时间安排算法
参考文献
第4章　无线传感器网络混合类MAC协议
4.1　斑马MAC协议（Z-MAC）
4.1.1　时间同步协议（TPSN）
4.1.2　Z-MAC协议概述
4.1.3　相邻节点寻找与时隙分配
4.1.4　本地成帧
4.1.5　Z-MAC协议的传输控制
4.1.6　发送规则
4.1.7　直接竞争通知
4.1.8　Z-MAC传输时间安排的接收
4.1.9　本地时间同步
4.1.10　Z-MAC协议的性能
4.1.11　Z-MAC协议随机分析
4.2　漏斗-MAC协议
4.2.1　漏斗问题
4.2.2　按需发送信标
4.2.3　面向中心节点的传输时间安排
4.2.4　定时与成帧
4.2.5　Meta-传输时间安排的广播
4.2.6　动态深度调整
4.2.7　漏斗-MAC协议的测试床实验评估
参考文献
第5章　无线传感器网络数据中心路由协议
5.1　协商式传感器信息分发协议（SPIN）
5.1.1　SPIN概述
5.1.2　Meta-Data
5.1.3　SPIN消息
5.1.4　SPIN资源管理
5.1.5　SPIN实现
5.1.6　SPIN-1：3步握手协议
5.1.7　SPIN-2：低能量门限的SPIN-1
5.1.8　用于与SPIN比较的其他数据分发算法
5.1.9　SPIN的性能评估
5.1.10　SPIN小结
5.2　定向扩散
5.2.1　定向扩散的组成要素
5.2.2　命名
5.2.3　兴趣与梯度
5.2.4　数据传播
5.2.5　路径建立与路径裁剪的强化
5.2.6　定向扩散的分析评估
5.2.7　定向扩散的仿真评估
参考文献
第6章　无线传感器网络分层路由协议
6.1　低能量自适应分群分层（LEACH）
6.1.1　LEACH协议体系结构
6.1.2　群首选择算法
6.1.3　分群算法
6.1.4　稳定状态阶段
6.1.5　LEACH-C：BS建立分群
6.1.6　LEACH的分析与仿真
6.2　两层数据分发协议（TTDD）
6.2.1　两层数据分发
6.2.2　栅格结构
6.2.3　TTDD转发
6.2.4　栅格维护
6.2.5　TTDD开销分析
6.2.6　TTDD的性能
6.2.7　TTDD讨论
参考文献
第7章　无线传感器网络地理位置路由协议
7.1　定位技术
7.1.1　距离测量与角度测量
7.1.2　位置计算
7.1.3　TPS网络模型
7.1.4　TPS定位方案
7.1.5　TPS技术性能分析
7.2　贪婪地理路由算法
7.2.1　概述
7.2.2　基于DT的膨胀分析
7.2.3　贪婪转发（GF）
7.2.4　有界Voronoi贪婪转发（BVGF）
7.2.5　网络膨胀分析总结
7.2.6　基于概率通信模型的扩充
7.3　位置辅助泛洪协议（LAF）
7.3.1　LAF协议概述
7.3.2　采用LAF分发信息
7.3.3　LAF中的资源管理
7.3.4　栅格维护开销
7.3.5　数据分发规程的完备性
7.3.6　LAF节能分析
7.3.7　位置估计中的误差
7.3.8　LAF的性能
参考文献
第8章　无线传感器网络端到端可靠传输协议
8.1　事件到中心节点的可靠传输协议（ESRT）
8.1.1　问题定义
8.1.2　评估环境
8.1.3　特性区域
8.1.4　ESRT协议描述
8.1.5　拥塞检测
8.1.6　ESRT协议对并发事件的处理
8.1.7　ESRT协议的性能分析
8.1.8　ESRT协议的仿真结果
8.1.9　? 的正确选择
8.2　基于多电台虚拟中心节点的过载流量管理（SIPHON）
8.2.1　拥塞检测与预防（CODA）
8.2.2　虚拟中心节点寻找与可见度范围控制
8.2.3　SIPHON拥塞检测
8.2.4　改变流量的传输路径
8.2.5　次网络中的拥塞
8.2.6　虚拟中心节点开销分析
参考文献
第9章　无线传感器网络逐跳可靠传输协议
9.1　合成拥塞控制技术（FUSION）
9.1.1　拥塞崩溃的症状
9.1.2　逐跳流量控制
9.1.3　速率限制
9.1.4　MAC层优先级化
9.1.5　应用自适应
9.2　慢分发、快提取可靠传输协议（PSFQ）
9.2.1　PSFQ协议概述
9.2.2　PSFQ分发操作
9.2.3　PSFQ提取操作
9.2.4　PSFQ报告操作
9.2.5　单个分组消息的交付
9.2.6　PSFQ的性能
9.3　下行数据可靠交付可扩展体系结构（GARUDA）
9.3.1　面临的挑战
9.3.2　可靠性语义
9.3.3　GARUDA的基本原理
9.3.4　单个分组或第一个分组的交付
9.3.5　即时构建GARUDA核
9.3.6　两阶段丢失恢复
9.3.7　其他可靠性语义的支持
9.3.8　GARUDA的性能
参考文献
第10章　无线传感器网络数据融合技术
10.1　树状结构累积
10.1.1　分布式生成树算法
10.1.2　E-Span树
10.2　不受应用约束的自适应数据累积（AIDA）
10.2.1　AIDA协议概述
10.2.2　AIDA体系结构
10.2.3　AIDA控制单元中的累积方案
10.2.4　AIDA累积功能单元
10.2.5　AIDA分组格式
10.2.6　AIDA分组头开销分析
10.2.7　AIDA节省分析
10.2.8　AIDA的性能
10.3　无结构累积法与半结构累积法
10.3.1　数据意识任意组播（DAA）
10.3.2　ToD上的动态转发
10.3.3　性能分析
10.3.4　ToD和DAA的性能
参考文献
第11章　无线传感器网络安全
11.1　WSN安全概述
11.1.1　WSN安全威胁模型
11.1.2　WSN安全面临的障碍
11.1.3　WSN安全要求
11.1.4　WSN安全解决方案的评估
11.2　WSN中的安全攻击
11.2.1　物理层安全攻击
11.2.2　链路层安全攻击
11.2.3　对WSN网络层（路由）的攻击
11.2.4　对传输层的攻击
11.3　SPINS安全解决方案
11.3.1　符号
11.3.2　SNEP
11.3.3　μTESLA
11.3.4　μTESLA详细描述
11.3.5　SPINS实现
11.3.6　SPINS性能评估
11.4　LEAP+安全解决方案
11.4.1　假设条件
11.4.2　LEAP+概述
11.4.3　单独密钥的建立
11.4.4　成对密钥的建立
11.4.5　分群密钥的建立
11.4.6　全网密钥的建立
11.4.7　本地广播认证
11.4.8　LEAP+安全分析
11.4.9　LEAP+性能评估
参考文献
第12章　无线传感器网络中间件技术
12.1　WSN中间件面临的挑战
12.2　WSN中间件的功能要求
12.3　ZebraNet系统中的中间件系统（Impala）
12.3.1　ZebraNet系统简介
12.3.2　ZebraNet中间件体系结构
12.3.3　应用适配器
12.3.4　应用更新器
12.3.5　周期性操作调度
12.3.6　事件处理模型
12.3.7　Impala网络接口
12.3.8　Impala评估
12.4　传感器信息网络化体系结构（SINA）
12.4.1　SINA的功能组成
12.4.2　信息抽象
12.4.3　传感器查询与任务分配语言（SQTL）
12.4.4　传感器执行环境（SEE）
12.4.5　信息收集方法
12.4.6　应用举例
参考文献
第13章　无线传感器网络应用及编程
13.1　传感器网络的应用
13.1.1　军事应用
13.1.2　环境应用
13.1.3　医疗卫生应用
13.1.4　家庭应用
13.1.5　其他商业应用
13.2　WSN应用设计原理
13.2.1　设计方面
13.2.2　确定WSN操作坊式
13.3　WSN网络编程
13.3.1　编程抽象
13.3.2　现有若干编程模型简介
13.4　分层编程与ATaG编程架构
13.4.1　WSN的分层编程
13.4.2　抽象任务图编程架构（ATaG）
13.4.3　采用ATaG的应用开发方法
13.4.4　一个ATaG应用例子
参考文献