無線傳感器網(wǎng)絡技術及應用

第1章　無線傳感器網(wǎng)絡技術概述　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)絡與WSN　3
1．2．2　WSN的定義　4
1．2．3　WSN與現(xiàn)有網(wǎng)絡的比較　5
1．3　WSN的體系結構　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)絡拓撲結構　20
2．2．2　IEEE 802．15．4協(xié)議層次結構　21
2．2．3　IEEE 802．15．4網(wǎng)絡形成與維護　21
2．2．4　IEEE 802．15．4標準的超幀結構與信標　23
2．3　IEEE 802．15．4物理層　26
2．3．1　物理層結構模型　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層幀結構　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)關鍵技術　45
3．1　無線傳感網(wǎng)時間同步技術　45
3．1．1　時間同步的基本原理　45
3．1．2　無線傳感網(wǎng)時間同步技術分類　48
3．1．3　典型的無線傳感器網(wǎng)絡時間同步協(xié)議　51
3．1．4　一種典型的無線傳感網(wǎng)時間同步方法設計　54
3．2　無線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡調(diào)度技術　60
3．2．1　典型無線傳感網(wǎng)調(diào)度技術　60
3．2．2　確定性通信調(diào)度方法的設計　65
3．3　無線傳感網(wǎng)跳信道技術　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　80
3．4．1　無線傳感網(wǎng)安全概述　80
3．4．2　無線傳感網(wǎng)安全關鍵技術　81
3．4．3　無線傳感網(wǎng)安全管理技術　94
3．5　IEEE 1451標準與傳感器接入技術　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　109
4．1　ZigBee技術的發(fā)展　109
4．2　ZigBee協(xié)議體系　110
4．2．1　ZigBee協(xié)議棧架構　110
4．2．2　ZigBee網(wǎng)絡層模型　112
4．2．3　ZigBee應用層模型　114
4．3　ZigBee網(wǎng)絡的構成　115
4．3．1　設備分類及功能　115
4．3．2　ZigBee的網(wǎng)絡拓撲　115
4．4　ZigBee通信卡的開發(fā)　118
4．4．1　ZigBee通信卡硬件設計　118
4．4．2　ZigBee通信卡軟件設計　119
4．5　ZigBee網(wǎng)關的開發(fā)　120
4．5．1　ZigBee網(wǎng)關通信模型　120
4．5．2　ZigBee網(wǎng)關的硬件設計　121
4．5．3　ZigBee網(wǎng)關的軟件實現(xiàn)　125
4．6　基于ZigBee的三表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計　127
4．6．1　三表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計　127
4．6．2　三表數(shù)據(jù)采集中繼器硬件設計　128
4．6．3　三表數(shù)據(jù)采集中繼器軟件設計　131
4．6．4　三表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試　135
第5章　6LoWPAN技術　139
5．1　6LoWPAN技術的發(fā)展　139
5．2　6LoWPAN網(wǎng)絡核心協(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)議棧　155
5．3．1　協(xié)議棧體系結構　155
5．3．2　協(xié)議棧設計要求　156
5．3．3　協(xié)議棧整體方案設計　157
5．3．4　協(xié)議棧應用層設計　158
5．3．5　協(xié)議棧傳輸層設計　161
5．3．6　協(xié)議棧網(wǎng)絡層設計　163
5．3．7　協(xié)議棧適配層設計　170
5．4　6LoWPAN傳感網(wǎng)設備開發(fā)平臺　173
5．4．1　6LoWPAN傳感網(wǎng)設備開發(fā)平臺總體設計　173
5．4．2　6LoWPAN傳感網(wǎng)設備開發(fā)平臺硬件設計　175
5．4．3　6LoWPAN傳感網(wǎng)設備開發(fā)平臺軟件設計　178
5．4．4　LoWPAN傳感網(wǎng)網(wǎng)絡管理程序設計　191
5．4．5　上位機GUI軟件設計　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　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的技術特征　216
6．2　WIA-PA網(wǎng)絡構成　217
6．2．1　WIA-PA網(wǎng)絡的拓撲結構　217
6．2．2　WIA-PA的設備分類及功能　218
6．3　WIA-PA協(xié)議棧的設計與實現(xiàn)　219
6．3．1　WIA-PA協(xié)議體系　219
6．3．2　WIA-PA協(xié)議?？傮w設計　221
6．3．3　WIA-PA數(shù)據(jù)結構設計　222
6．3．4　WIA-PA主要流程及接口設計　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)設計　299
7．3．3　水電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場設備設計　302
7．3．4　水電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)運行測試　315