無線傳感網與TinyOS（簡體書）

本教材根據物聯網工程本科專業的教學需要，結合無線傳感網的發展歷史、最新趨勢和應用現狀編寫而成，旨在系統闡述無線傳感網的核心技術、開發平臺，為學習者提供較為全局的視角。教材內容論及近年來國際無線傳感網的形成歷史和TinyOS開發平臺； 分析無線傳感網的組織架構和協議棧結構，從平臺角度總結出一個無線傳感網應用開發的基本要素； 隨后從無線傳感網MAC協議、路由協議、時間同步、數據感知與融合方面詳細介紹無線傳感網關鍵技術，并簡要介紹諸如拓撲控制、節點定位等其他重要技術； 最後，從無線傳感網應用開發角度重點闡述TinyOS系統和NesC程序設計語言。本書主要針對以下讀者，包括普通高等院校學習無線傳感網課程的本科生，涉及物聯網工程、網絡工程、計算機應用、通信工程等信息技術類專業；也包括開設無線傳感網課程的職業技術學院學生，以及無線傳感網工程技術開發人員。*后，普通高等院校的碩士生、博士生也可將其作為了解和開發無線傳感網的入門參考教材。

本教材“道器”有效融合，既有工作原理的深入分析，也有應用開發的設計實踐，點面結合；通過核心技術 開發實踐將相關章節有效聯系起來，系統性較強。教材內容論及近年來國際無線傳感網的形成歷史和TinyOS開發平臺；分析無線傳感網的組織架構和協議棧結構，從平臺角度總結出一個無線傳感網應用開發的基本要素；隨后從無線傳感網MAC協議、路由協議、時間同步、數據感知與融合詳細介紹無線傳感網關鍵技術，并簡要介紹諸如拓撲控制、節點定位等其他重要技術；*后，從無線傳感網應用開發角度重點闡述TinyOS系統和NesC程序設計語言。

章概述1.1無線傳感網發展概況1.1.1無線傳感網簡介1.1.2無線傳感網發展的幾個階段1.1.3無線傳感網的主要特點1.2無線傳感網的應用1.3無線傳感網開發平臺簡介1.3.1節點硬件1.3.2無線傳感網微操作系統1.3.3應用開發語言1.4無線傳感網發展趨勢習題第2章無線傳感網的組織結構2.1無線傳感網組織2.1.1無線傳感網總體結構2.1.2節點通信模塊2.1.3控制器模塊2.1.4節點其他模塊2.2二維協議棧結構2.3無線傳感網的物理層2.4無線傳感網核心技術2.5簡單無線傳感網節點應用實例2.5.1應用的整體框架2.5.2應用程序的功能實現2.5.3值得思考的問題習題第3章無線傳感網MAC協議3.1無線廣播信道3.2無線傳感網MAC協議概述3.3競爭的介質訪問協議SMAC3.3.1協議特點3.3.2節點的偵聽與睡眠3.3.3介質訪問的沖突避免3.3.4協議的通信結構設計3.3.5協議的實現3.3.6時延分析與性能測試3.4混合介質訪問IEEE 802.15.4標準3.4.1802.15.4概述3.4.2物理層3.4.3MAC層幀結構3.4.4MAC子層3.5其他無線傳感網MAC協議習題第4章無線傳感網路由協議4.1無線傳感網路由概述4.2路由設計的核心問題4.3無線傳感網層次結構路由協議4.3.1LEACH協議4.3.2鏈路估計父節點選擇協議4.3.3匯聚樹協議CTP4.4無線傳感網平面結構路由協議4.4.1洪泛路由協議Flooding4.4.2定向擴散路由協議DD4.4.3AODV路由協議4.5ZigBee路由協議4.5.1ZigBee概述4.5.2ZigBee協議棧4.5.3ZigBee拓撲結構4.5.4網絡層幀結構4.5.5ZigBee協議的路由機制4.6其他無線傳感網路由協議習題第5章無線傳感網同步技術5.1同步技術簡介5.1.1WSN時間同步的必要性5.1.2WSN時間同步分類5.2時間同步模型5.2.1時鐘模型5.2.2通信模型5.2.3時間同步的誤差源5.3無線傳感網時間同步機制5.3.1時間同步的性能指標和技術挑戰5.3.2RBS時間同步協議5.3.3TPSN時間同步協議5.3.4LTS時間同步協議5.4時間同步協議的分析比較習題第6章無線傳感網數據感知與融合技術6.1無線傳感網節點6.1.1Mcia系列感知節點6.1.2其他感知節點6.1.3傳感器與傳感器板6.1.4網關節點6.2節點數據感知與采集6.2.1節點數據采集模塊的構成6.2.2A/D與D/A轉換6.2.3A/D轉換芯片ADC08096.3無線傳感網數據融合技術6.3.1數據融合的定義和必要性6.3.2無線傳感網數據融合的分類6.3.3簇內數據融合技術6.3.4網絡層數據融合技術6.4無線傳感網數據采集實例6.4.1數據采集系統組成6.4.2數據采集系統的功能實現習題第7章無線傳感網其他核心技術7.1能量管理7.1.1節點級低功耗技術7.1.2網絡級能量管理7.1.3應用級能量管理7.2拓撲控制7.2.1分層拓撲控制7.2.2功率調節拓撲控制7.3定位技術7.3.1GPS定位系統7.3.2基于距離的定位技術7.3.3距離無關的定位技術7.4網絡安全7.4.1無線傳感網的安全威脅7.4.2兩類密碼體制7.4.3無線傳感網路由安全習題第8章微操作系統TinyOS8.1TinyOS概述8.1.1TinyOS簡介8.1.2TinyOS體系結構8.1.3TinyOS的安裝8.2內核調度機制8.2.1任務8.2.2事件8.2.3任務調度模型8.2.4調度器的實現8.3TinyOS的啟動8.3.1內核啟動的過程8.3.2應用組件初始化8.4TinyOS的網絡協議棧8.4.1TinyOS網絡協議棧概述8.4.2主動消息機制8.4.3相關訪問接口8.5TinyOS的資源管理8.5.1資源概述8.5.2資源的訪問接口8.5.3微控制器電源管理8.5.4通信模塊電源管理8.5.5外設電源管理習題第9章NesC程序設計語言9.1NesC語言概述9.2NesC語言程序的組成9.2.1接口9.2.2組件9.2.3配置9.2.4模塊9.3NesC程序的運行模型9.3.1任務9.3.2原子代碼9.3.3內部函數9.3.4代碼的同步和異步9.4NesC語言程序設計9.4.1可視化的組件組織9.4.2定時器應用9.4.3模擬量采集9.5NesC通信程序設計舉例習題0章無線傳感網應用開發10.1基于RSSI的節點位置識別10.1.1基于RSSI的距離測量原理10.1.2三角測量法與Location Engine10.1.3節點類型初始化和位置識別過程10.1.4功能實現10.1.5代碼編譯與運行測試10.2利用Tree路由的多跳傳輸10.2.1Tree路由實現的原理10.2.2TestTreeApp配置文件和模塊文件10.2.3TreeRouting配置文件和模塊文件10.2.4TestTree與TreeRouting頭文件10.2.5代碼編譯與運行測試習題參考文獻