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電子電信技術 電腦技術 自動化技術及設備
 
 
 
 
無線傳感器網絡:技術•協議與應用
 作  者: (美)卡奇姆•蘇赫拉比/(美)丹尼爾•邁諾里/(美)塔伊布•扎納提
 出版單位: 電子工業
 出版日期: 2019.04
 進貨日期: 2019/9/3
 ISBN: 9787121354823
 開  本: 16 開    
 定  價: 660
 售  價: 528
  會 員 價: 484
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內容簡介:

本書共11章,系統地介紹近年來無線感測器網路相關方面的研究成果,從無線感測器的來源及主要應用介紹的基礎上,深入描述了感測器不同協議層的主要技術,讓讀者能全方位地瞭解無線感測器網路。本書可作為通信工程、電腦等相關專業的教材,也可供相關領域的教學、科研和工程技術人員參考。


作者簡介:

卡奇姆·蘇赫拉比(KAZEM SOHRABY),美國聖達戈州立大學(San Diego State University)電腦科學學院教授,主要研究方向為無線通訊。在國際知名期刊發表論文數十篇,出版多部專著。
中國科學院資訊工程研究所是2011年批准成立的中國科學院直屬科研機構。研究所按照"軟硬兼修,矛盾相容,開合有法,張弛有度”的辦所方針,秉承"打造一流平臺,集聚一流人才,支撐國家需求,引領學科發展,努力成為國家在資訊工程領域的戰略科技力量”的組織目標,面向國家戰略需求,在資訊安全科技領域,開展基礎理論與前沿技術研究,開發應用性技術與系統,為國家資訊化進程提供核心關鍵技術支撐與系統解決方案。主要研究方向為密碼理論與安全協定、資訊智慧處理、資料安全、通信與電磁安全、網路與系統技術、資訊系統測評等。截至2016年3月,研究所在職人員898人,其中正式職工616人(正高級專業技術崗位人員57人,副高級專業技術崗位人員126人);在學研究生1127人,其中在冊研究生761人,包含碩士生450人、博士生311人,另有客座學生366人。研究所目前擁有資訊安全國家重點實驗室、資訊內容安全技術國家工程實驗室、資訊安全共性技術國家工程研究中心和中國科學院資料與通信保護研究教育中心等一批國家級和院部級的科研創新平臺。研究所面向國際資訊技術發展前沿與國家資訊化重大需求,凝練提出了自己的"一三五”戰略科技目標,承擔了"面向感知中國的新一代資訊技術”先導專項、863重大科技專案、發改委專項等重大任務,在智慧雲電視產業鏈、海雲安全防護體系、未來網路等方向取得了一系列重大突破,成果已應用於國家有關部門和地區的實際工作中。


圖書目錄:

第1章 無線感測器網路概述 1
1.1 引言 1
1.1.1 無線感測器網路的背景 2
1.1.2 感測器網路的應用 9
1.1.3 本書重點 12
1.2 無線感測器網路技術概述 13
1.2.1 感測器網路架構的基本元素 14
1.2.2 感測器網路發展史簡要回顧 25
1.2.3 挑戰與阻礙 26
1.3 小結 29
參考文獻 29
第2章 無線感測器網路的應用 37
2.1 引言 37
2.2 背景知識 37
2.3 應用範圍 40
2.4 第二類無線感測器網路應用實例 49
2.4.1 家居控制 50
2.4.2 建築自動化 51
2.4.3 工業自動化 54
2.4.4 醫學應用 55
2.5 第一類無線感測器網路應用舉例 56
2.5.1 感測器和機器人 57
2.5.2 可重構感測器網路 59
2.5.3 高速公路監控 60
2.5.4 軍事應用 61
2.5.5 土木與環境工程應用 63
2.5.6 火災儀錶 64
2.5.7 環境監測 64
2.5.8 納米感測器的應用 64
2.6 WSN技術的另一個分類 65
2.7 小結 66
參考文獻 67
第3章 基礎無線感測器技術 72
3.1 引言 72
3.2 感測器節點技術 72
3.2.1 概述 72
3.2.2 硬體和軟體 75
3.3 感測器的分類 78
3.4 無線節點的工作環境 80
3.5 無線節點的發展趨勢 82
3.6 小結 85
參考文獻 85
第4章 無線傳輸技術與系統 87
4.1 簡介 87
4.2 無線電技術 87
4.2.1 傳播與傳播損耗 88
4.2.2 調製 93
4.3 可用的無線技術 95
4.3.1 校園網應用 101
4.3.2 都會區網路/廣域網路應用 110
4.4 小結 119
參考文獻 125
第5章 無線感測器網路介質存取控制協定 129
5.1 簡介 129
5.2 背景 130
5.3 介質存取控制協議的基礎 131
5.3.1 性能要求 131
5.3.2 通用協議 134
5.4 無線感測器網路介質存取控制協定 142
5.4.1 基於調度的協議 143
5.4.2 隨機接入協議 146
5.5 感測器介質存取控制案例 148
5.5.1 協議概況 148
5.5.2 週期性偵聽和睡眠操作 149
5.5.3 調度表選擇與維護 149
5.5.4 維持同步 150
5.5.5 自我調整監聽 151
5.5.6 存取控制和資料交換 151
5.5.7 消息傳遞 152
5.6 IEEE 802.15.4 LR-WPANs服務標準案例研究 153
5.6.1 實體層 155
5.6.2 MAC層 156
5.7 小結 167
參考文獻 168
第6章 無線感測器網路路由式通訊協定 173
6.1 引言 173
6.2 背景 174
6.3 資料分發與採集 174
6.4 無線感測器網路路由挑戰與設計問題 175
6.4.1 網路規模與時變特性 176
6.4.2 資源限制 176
6.4.3 感測器應用資料模型 176
6.5 無線感測器網路路由策略 177
6.5.1 無線感測器網路路由技術 178
6.5.2 洪泛機制及其變形 178
6.5.3 SPIN協議 180
6.5.4 LEACH協議 184
6.5.5 PEGASIS協議 187
6.5.6 定向擴散協議 189
6.5.7 基於地理位置的路由式通訊協定 192
6.6 小結 198
參考文獻 198
第7章 無線感測器網路傳輸控制協定 202
7.1 傳統的傳輸控制協議 202
7.1.1 TCP(RFC 793) 204
7.1.2 UDP(RFC 768) 205
7.1.3 移動IP 205
7.1.4 在無線感測器網路中使用TCP或UDP的可行性 206
7.2 傳輸協議的設計問題 207
7.3 現有的傳輸控制協定的實例 209
7.3.1 CODA(擁塞檢測和避免) 209
7.3.2 ESRT(事件下沉可靠傳輸) 210
7.3.3 RMST(可靠的多段傳輸) 210
7.3.4 PSFQ(慢存入,快取出) 210
7.3.5 GARUDA(揭路荼) 211
7.3.6 ATP(自組織網路的傳輸協定) 211
7.3.7 傳輸控制協議的問題 212
7.4 傳輸控制協定的性能 212
7.4.1 擁塞 212
7.4.2 丟包恢復 214
7.5 小結 215
參考文獻 215
第8章 無線感測器網路中介軟體 217
8.1 簡介 217
8.2 無線感測器網路中介軟體工作的原理 217
8.3 中介軟體的結構 219
8.3.1 與資料相關的函數 220
8.3.2 結構 223
8.4 現有的中介軟體 224
8.4.1 MiLAN(連接應用和網路的中介軟體) 224
8.4.2 IrisNet(互聯網規模資源密集型感測器網路服務) 225
8.4.3 AMF(自我調整中介軟體框架) 225
8.4.4 DSWare(資料服務中介軟體) 226
8.4.5 CLMF(基於簇的羽量級中介軟體框架) 226
8.4.6 MSM(監控中介軟體服務) 226
8.4.7 Em*(一種開發和部署無線感測器網路的軟體環境) 227
8.4.8 Impala(針對自動化的並行傳感系統的中介軟體) 227
8.4.9 Dfuse(一種分散式資料融合框架) 227
8.4.10 DDS(設備資料庫系統) 228
8.4.11 感測器件 228
8.5 小結 229
參考文獻 229
第9章 無線感測器網路的管理 233
9.1 概述 233
9.2 網路管理需求 233
9.3 傳統的網路管理模型 234
9.3.1 簡單的網路管理協定 234
9.3.2 電信運營圖 235
9.4 網路管理的設計問題 235
9.5 管理架構示例:MANNA 237
9.6 與網路管理相關的其他問題 239
9.6.1 命名 239
9.6.2 定位 240
9.7 小結 241
參考文獻 241
第10章 無線感測器網路作業系統 244
10.1 概述 244
10.2 作業系統的設計問題 245
10.3 作業系統實例 247
10.3.1 TinyOS 247
10.3.2 Mate 248
10.3.3 MagnetOS 248
10.3.4 MANTIS 249
10.3.5 OSPM 249
10.3.6 EYESOS 250
10.3.7 SenOS 250
10.3.8 EMERALDS 251
10.3.9 PicOS 251
10.4 小結 251
參考文獻 252
第11章 性能和流量管理 254
11.1 簡介 254
11.2 背景 254
11.3 無線感測器網路的網路通訊協定 256
11.3.1 MAC協定 256
11.3.2 路由式通訊協定 257
11.3.3 傳輸協定 258
11.4 無線感測器網路的性能建模 258
11.4.1 性能指標 259
11.4.2 基本模型 259
11.4.3網路模型 263
11.5 案例研究:系統生命週期的簡單計算 265
11.5.1 分析 266
11.5.2 討論 268
11.6 小結 270
參考文獻 270


章節試讀:

前 言
互聯網、通信和資訊技術不斷融合,工程技術不斷進步,催生了的新一代的廉價感測器以及執行器,並帶來了高階時空解析度和精度。傳感和控制技術包括感測器陣列、電場和磁場感測器、地震感測器、無線電波頻率感測器、電光和紅外感測器、雷射雷達以及定位和導航感測器。
感測器設計、材料和概念領域的進步將感測器及其陣列的尺寸、重量和成本減小好幾個數量級,並將提高其空間和時間解析度和準確度。在不久的將來,我們可以將數百萬個感測器集成到系統中,以提高性能和使用壽命並降低成本。根據目前的市場預測,2010年將有超過5億個節點用於無線感測器應用。
現在,傳感與控制技術還有明顯的發展潛力。該技術不僅在科學和工程領域,在其他領域,包括關鍵基礎設施防護、醫療衛生、環境能源、食品安全、生產工藝、生活品質和國民經濟都同等重要。除了降低成本和提高行業和企業的效率之外,無線感測器網路預計將為消費者帶來新一代的便利,包括但不限於遙控加熱和照明、醫療監控、自動貨物盤點、個人健康診斷、自動化汽車檢查和兒童保健。
本書旨在成為一本高品質的教科書,闡述無線感測器網路重點的一些內容。本文全面介紹了無線感測器網路,包括應用程式、通信和網路通訊協定、中介軟體、安全性和管理。本書適用於希望瞭解這項新技術的優勢並計畫應用實踐的網路專業人員、管理人員和從業者使用,也可以作為本科生、研究生學習無線感測器網路入門課程的參考書。
現在涉及無線感測器網路的參考書只有很少一些。此外,這些書大多數聚焦在領域內相關的特定課題。因此,這些書在許多重要的主題上的覆蓋程度不足。隨著無線感測器網路普及程度的不斷增長,以及它滲透在日常生活中方方面面的巨大潛力,撰寫一本能夠總體介紹感測器網路的書籍是有必要的,並且滿足了工程師、網路專業人員、管理人員以及教育工作者群體的需求。但編者水準有限,另外本書編寫較為倉促,有錯誤在所難免,歡迎讀者指正探討。

感謝:
感謝阿肯色大學研究員—— Chonggang Wang博士為本書編寫的內容。

 
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