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內(nèi)容簡介

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個學(xué)科交叉綜合、知識高度集成的前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域，備受各方面的高度關(guān)注。本書共分7章，前3章分別是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述、無線個域網(wǎng)與IEEE 802.15.4協(xié)議簇以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，第4章和第5章分別介紹了ZigBee和6LoWPAN兩種**代表性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議及開發(fā)技術(shù)，第6章介紹了我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的WIA-PA工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)及開發(fā)平臺，第7章則重點介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能家居、工廠自動化和智能電網(wǎng)中的應(yīng)用案例。本書以作者牽頭承擔(dān)國家重大科技專項項目和制定國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)取得的一系列科研成果為基礎(chǔ)，全面系統(tǒng)地介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、關(guān)鍵技術(shù)和主流協(xié)議，結(jié)合作者研發(fā)的實驗平臺，通過大量的軟硬件開發(fā)實例，詳細(xì)介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方法。本書注重理論與實踐相結(jié)合，內(nèi)容新穎，重點突出，結(jié)構(gòu)清晰，語言精練，易于理解，既可作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)與工程應(yīng)用的科技人員的參考用書，也可作為物聯(lián)網(wǎng)、自動化、測控、電氣、計算機、通信等相關(guān)學(xué)科的研究生和高年級本科生的教學(xué)用書。

作者簡介

　　王平，二級教授，博士生導(dǎo)師。現(xiàn)為重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院院長、國家工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)國際科技合作示范基地主任、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)化控制教育部重點實驗室主任，百千萬人才工程***人選，全國優(yōu)秀教師，國務(wù)院政府特殊津貼獲得者。近年來主持國家科技重大專項、國家863計劃等重要科研項目20余項，牽頭研制了全球首款工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心芯片，參加制定了我國工業(yè)自動化領(lǐng)域第一個現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)。獲***科技獎2項、省部級獎8項；獲得發(fā)明專利授權(quán)18項，發(fā)表SCI/EI檢索論文30篇；出版專著/教材5本。

圖書目錄

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(yīng)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(yīng)用研究　13
1．5．3　WSN研究的熱點問題　13
1．6　WSN的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)　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(biāo)準(zhǔn)　17
2．1．3　IEEE 802．15．4協(xié)議簇　19
2．2　IEEE 802．15．4標(biāo)準(zhǔn)　20
2．2．1　IEEE 802．15．4網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(biāo)準(zhǔn)的超幀結(jié)構(gòu)與信標(biāo)　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(wù)　29
2．3．3　物理層數(shù)據(jù)服務(wù)　30
2．4　IEEE 802．15．4MAC層　31
2．4．1　MAC層服務(wù)模型　31
2．4．2　MAC層幀結(jié)構(gòu)　34
2．4．3　MAC層管理服務(wù)　36
2．4．4　MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)　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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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?fù)洹?15
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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展　216
6．1．1　WIA-PA標(biāo)準(zhǔn)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?fù)浣Y(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(yīng)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