RFID與傳感器網絡·架構、協(xié)議、安全與集成

譯者序
原書前言
第1部分RFID
第1章 RFID的媒體訪問控制協(xié)議
1.1 概述
1.2 RFID系統(tǒng)MAC協(xié)議的預備知識
1.3 標簽碰撞
1.3.1 確定性的防碰撞機制
1.3.2 概率性的防碰撞機制
1.3.3 討論
1.4 閱讀器碰撞
1.5 前景展望
參考文獻
第2章 RFID的防碰撞算法
2.1 概述
2.2 RFID系統(tǒng)的閱讀器碰撞問題
2.3 閱讀器防碰撞協(xié)議
2.3.1 TDMA協(xié)議
2.3.1.1 DCS算法
2.3.1.2 Colorwave算法
2.3.2 FDMA協(xié)議
2.3.2.1 HiQ協(xié)議
2.3.2.2 EPCglobalGen2協(xié)議
2.3.3 CSMA協(xié)議
2.4 標簽防碰撞協(xié)議
2.4.1 基于ALOHA的協(xié)議
2.4.1.1 ALOHA協(xié)議
2.4.1.2 時隙ALOHA協(xié)議
2.4.1.3 幀時隙ALOHA協(xié)議
2.4.1.4 ISO/IEC18000 6A協(xié)議
2.4.2 基于樹的協(xié)議
2.4.2.1 查詢樹協(xié)議
2.4.2.2 逐位二進制樹協(xié)議
2.4.2.3 EPCglobalClass0
2.4.2.4 TSA協(xié)議
2.4.2.5 BSQTA和BSCTTA協(xié)議
2.4.2.6 AQS協(xié)議
2.4.3 基于計數(shù)器的協(xié)議
2.4.3.1 ISO/IEC18000 6B協(xié)議
2.4.3.2 ABS協(xié)議
2.5 結論
2.5.1 閱讀器防碰撞協(xié)議的總結和新的研究方向
2.5.2 標簽防碰撞協(xié)議的總結與新的研究方向
參考文獻
第3章 用于RFID的低功耗轉發(fā)器
3.1 概述
3.2 關于最新的RFID實現(xiàn)的調查
3.3 RFID系統(tǒng)需求
3.3.1 電磁傳播基礎和標簽能量消耗
3.3.2 制造過程
3.3.3 空中接口標準
3.4 模擬前端和天線設計討論
3.4.1 天線特性
3.4.2 射頻整流器
3.4.3 電壓升壓器
3.4.4 設備安全保護
3.4.5 電壓校準
3.4.6 ASK解調器
3.4.7 時鐘發(fā)生器
3.4.8 反向散射發(fā)送器
3.5 數(shù)字基帶處理器
3.5.1 低功耗標準單元設計
3.5.2 基帶處理器創(chuàng)建模塊
3.5.2.1 ISO18000 6B協(xié)議實現(xiàn)的方案
3.5.2.2 ISO18000 6C實現(xiàn)的方案
3.5.3 集成感知設備
3.6 開放性問題
3.7 結論
參考文獻
第4章 RFID的EPCGen2標準
4.1 概述
4.1.1 EPCGen2背景
4.1.1.1 Gen2標準的目標和需求
4.1.1.2 EPC編碼系統(tǒng)的目標和需要
4.1.2 Gen2通常使用的特性的概述
4.2 物理層通信特性
4.2.1 數(shù)據速率
4.2.2 調制類型
4.2.3 數(shù)據編碼
4.2.4 信息報頭
4.2.4.1 閱讀器向標簽的報頭
4.2.4.2 標簽向閱讀器的報頭
4.3 標簽的狀態(tài)機
4.3.1 不同標簽狀態(tài)的概述
4.3.1.1 準備狀態(tài)
4.3.1.2 仲裁狀態(tài)
4.3.1.3 回復狀態(tài)
4.3.1.4 確認狀態(tài)
4.3.1.5 開放狀態(tài)
4.3.1.6 安全狀態(tài)
4.3.1.7 死亡狀態(tài)
4.3.2 查詢過程期間通過有限狀態(tài)機移動的概述
4.3.3 在一個訪問命令期間，通過標簽狀態(tài)機移動的概述
4.4 標簽查詢特性
4.4.1 查詢命令概述
4.4.1.1 查詢
4.4.1.2 查詢重復
4.4.1.3 查詢調節(jié)命令
4.4.1.4 選擇
4.4.2 會話的使用
4.4.3 選擇命令的特性
4.4.4 查詢命令的特性
4.4.5 查詢重復命令的特性
4.4.6 查詢調節(jié)命令的特性
4.5 標簽單一化
4.5.1 EPCGen2標簽數(shù)據編碼分類
4.5.2 選擇單個標簽
4.5.3 選擇一組標簽
4.5.4 選擇全部的標簽
4.6 權衡
4.6.1 查詢貨盤上包含一種類型產品的標簽
4.6.2 訪問貨盤上包含一種類型產品的標簽
4.6.3 查詢貨盤上包含一個單一生產商多種類型的產品的標簽
4.6.4 訪問貨盤上包含單一生產商多個產品類型的標簽
4.6.5 查詢貨盤上包含多個生產商的多個類型產品的標簽
4.6.6 訪問一個貨盤包含的多個生產商的多個類型產品的標簽
4.7 開放問題
4.8 結論和未來研究方向
參考文獻
第5章 RFID的認證和隱私
5.1 概述
5.2 重要的RFID認證和隱私協(xié)議
5.2.1 標簽死亡協(xié)議
5.2.2 密碼協(xié)議
5.3 RFID隱私保護設備
5.3.1 法拉第籠
5.3.2 有源干擾設備
5.3.3 攔截器標簽
5.4 基于hash函數(shù)的RFID協(xié)議
5.4.1 hash鎖：原始的基于hash函數(shù)的方法
5.4.2 基于樹的方法
5.4.3 hash樹：一種動態(tài)的密鑰更新方法
5.5 其他的RFID認證和隱私保護協(xié)議
5.5.1 極簡的加密
5.5.2 RFID保護：為被動RFID標簽設計的認證和隱私保護協(xié)議
5.6 結論
參考文獻
第6章 RFID的安全問題
6.1 概述
6.2 基本定義和參考場景
6.3 領域的當前狀態(tài)
6.3.1 原始密碼問題概述
6.3.2 密碼協(xié)議問題概述
6.3.3 RFID安全的一些重要的密碼協(xié)議
6.3.4 測量密碼圖協(xié)議的輕量級特性
6.4 新的非確定性加密圖協(xié)議
6.4.1 第一個非確定性協(xié)議
6.4.2 第二個非確定性協(xié)議
6.4.3 非確定性協(xié)議的簡要分析
6.5 RFID安全的開放性問題
6.5.1 RFID系統(tǒng)的物理安全
6.5.2 原始密碼和加密協(xié)議
6.5.3 后臺系統(tǒng)
6.5.4 法律問題
6.5.5 一般的RFID安全問題
6.6 結論
參考文獻
第7章 RFID的部署：供應鏈案例研究
7.1 概述
7.2 第一階段：商業(yè)環(huán)境
7.2.1 商業(yè)環(huán)境：激勵環(huán)境
7.2.1.1 檢查決策行為
7.2.1.2 工作案例研究：全國性的供應鏈
7.2.2 商業(yè)環(huán)境：商業(yè)案例
7.2.2.1 工作案例研究：全國性供應鏈
7.2.3 商業(yè)環(huán)境：階段的過渡動機
7.2.3.1 工作案例研究：全國性供應鏈
7.3 第二階段：基礎設施環(huán)境：制造商到零售商
7.3.1 使用案例環(huán)境
7.3.1.1 使用案例
7.3.1.2 現(xiàn)場評估
7.3.1.3 使用案例環(huán)境：步驟轉換動機
7.3.2 RFID設備環(huán)境
7.3.2.1 標準設備
7.3.2.2 閱讀器配置
7.3.2.3 RFID設備：步驟轉換動機
7.3.3 設計環(huán)境
7.3.3.1 設計
7.3.3.2 文檔
7.3.3.3 設計：步驟轉換動機
7.3.4 基礎設施環(huán)境：階段轉換動機
7.3.4.1 工作案例研究：全國性的供應鏈
7.4 第三階段：部署環(huán)境：工廠到陳列室
7.4.1 原型測試環(huán)境
7.4.1.1 使用案例
7.4.1.2 原型測試環(huán)境：步驟轉換動機
7.4.2 試驗環(huán)境
7.4.2.1 使用案例
7.4.2.2 試驗環(huán)境：步驟轉換動機
7.4.3 部署環(huán)境：階段轉換動機
7.4.3.1 工作案例研究：全國性的供應鏈
7.5 結論
參考文獻
第2部分WSN
第8章 無線傳感器網絡中的地理位置路由
8.1 介紹
8.2 地理位置路由的原理
8.2.1 簡介
8.2.2 地理位置路由操作
8.3 地理位置單播路由
8.3.1 貪心方案
8.3.2 周邊方案
8.3.3 處理真實情景
8.4 地理位置多播路由
8.4.1 從單播到多播
8.4.2 多播貪心路由
8.4.3 多播周邊路由
8.5 信標減地理位置路由
8.5.1 動機
8.5.2 非協(xié)作方式
8.5.3 協(xié)作的方式
8.5.4 處理空洞
8.5.5 處理實際場景
8.6 總結和討論
參考文獻
第9章 無線傳感器網絡中的媒體訪問控制協(xié)議
9.1 簡介
9.2 無線傳感器網絡
9.2.1 無線傳感器網絡特性
9.2.2 傳感器節(jié)點的功耗
9.2.3 通信模式
9.3 無線MAC協(xié)議的概念和基本原理
9.3.1 無線MAC協(xié)議的需求和設計條件
9.3.2 無線MAC協(xié)議的分類
9.4 無線傳感器網絡的介質訪問
9.4.1 在無線傳感器網絡中的能源資源消耗
9.4.2 無線傳感器MAC設計需求和權衡
9.5 無線傳感器網絡MAC協(xié)議的分類
9.5.1 非預定的MAC協(xié)議
9.5.1.1 多通道的MAC協(xié)議
9.5.1.2 面向應用的MAC協(xié)議
9.5.1.3 多路徑數(shù)據傳輸MAC協(xié)議
9.5.1.4 基于匯合的MAC協(xié)議
9.5.1.5 基于前同步碼的MAC協(xié)議
9.5.2 預定的MAC協(xié)議
9.5.2.1 基于競爭的分時隙MAC協(xié)議
9.5.2.2 基于時分的MAC協(xié)議
9.5.2.3 基于預定的MAC協(xié)議
9.5.2.4 基于優(yōu)先權的MAC協(xié)議
9.5.3 混合MAC協(xié)議
9.5.3.1 基于前置的混合MAC協(xié)議
9.5.3.2 基于預定的混合協(xié)議
9.5.3.3 傳輸敏感協(xié)議
9.5.3.4 基于簇的MAC協(xié)議
9.5.4 特定服務質量的MAC協(xié)議
9.5.4.1 傳感器網絡的QoS控制
9.5.4.2 無線傳感器網絡協(xié)議的一種能量高效的QoS保證MAC協(xié)議
9.5.5 跨層的MAC協(xié)議
9.5.5.1 MAC+PHY
9.5.5.2 MAC+網絡
9.5.5.3 網絡+PHY
9.5.5.4 傳輸+PHY
9.5.5.5 三層解決方案
9.6 IEEE802.1 5.4 /ZigBeeMAC協(xié)議
9.6.1 IEEE802.1 5.4 /ZigBee協(xié)議棧架構
9.6.2 ZigBee網絡架構
9.6.3 超幀結構
9.6.4 數(shù)據傳輸
9.6.5 藍牙
9.7 開放的研究方向
9.8 結論
參考文獻
第10章 無線傳感器網絡的定位技術
10.1 概述
10.2 理論基礎
10.2.1 距離測量
10.2.2 三邊測量
10.2.3 三角測量
10.2.4 網絡定位理論：定位和固定理論
10.3 基于距離的定位方法
10.3.1 單跳錨方法
10.3.2 多跳錨方法
10.3.2.1 迭代和協(xié)作多點監(jiān)視
10.3.2.2 掃描法
10.3.2.3 多維排列
10.3.3 移動錨應用法
10.3.4 無錨節(jié)點法
10.4 無須測距的定位方法
10.4.1 基于跳數(shù)的方法
10.4.1.1 基于距離向量的定位
10.4.1.2 其他改進
10.4.2 基于區(qū)域的方法
10.5 總結
參考文獻
第11章 無線傳感器網絡中的數(shù)據聚合技術
11.1 概述
11.2 無線傳感器網絡概述
11.3 數(shù)據聚合
11.3.1 基于樹的數(shù)據聚合協(xié)議
11.3.2 基于分簇的數(shù)據聚合協(xié)議
11.3.3 基于多路徑的數(shù)據聚合協(xié)議
11.4 安全的數(shù)據聚合
11.4.1 在普通的數(shù)據上的安全數(shù)據聚合
11.4.2 對加密數(shù)據的安全數(shù)據聚合
11.5 開發(fā)性的研究問題和未來研究方向
11.6 總結
參考文獻
第12章 無線傳感器網絡中的分簇技術
12.1 概述
12.1.1 無線傳感器網絡中分簇設計的主要目的和挑戰(zhàn)
12.2 分簇算法分類
12.2.1 分簇參數(shù)
12.2.2 分類簇集協(xié)議
12.3 概率分簇方法
12.3.1 廣泛的概率分簇協(xié)議
12.3.1.1 低能量的自適應分簇層次
12.3.1.2 節(jié)能高效的層次分簇
12.3.1.3 混合節(jié)能高效的分布式簇集
12.3.2 擴展和其他類似的方法
12.4 非概率的分簇方法
12.4.1 鄰近節(jié)點和基于圖的分簇協(xié)議
12.4.2 基于權的簇協(xié)議
12.4.3 生物激活分簇方法
12.5 反應網絡的分簇算法
12.6 結論
參考文獻
第13章 無線傳感器網絡中能量有效的感知行為
13.1 概述
13.2 節(jié)能模式回顧
13.2.1 硬件能量管理
13.2.1.1 動態(tài)電壓縮放比
13.2.1.2 能量資源管理
13.2.2 能量有效的無線通信
13.2.2.1 基于競爭的MAC
13.2.2.2 基于TDMA的MAC
13.2.3 能量有效的感知
13.2.3.1 自適應的感知負載周期
13.2.3.2 協(xié)調/合作感知
13.3 交替感知模式
13.4 性能分析
13.5 網絡充分覆蓋范圍
13.5.1 理論結果
13.5.2 模擬結果
13.6 尚未解決的問題和爭議
13.7 總結和對未來工作的展望
參考文獻
第14章 無線傳感器網絡的移動性
14.1 概述
14.2 傳感器移動性
14.2.1 非受控移動性
14.2.2 受控移動
14.2.3 移動控制策略
14.3 Sink節(jié)點的移動
14.3.1 為什么要移動Sink節(jié)點
14.3.1.1 稀疏網絡的數(shù)據聚集
14.3.1.2 負載均衡
14.3.1.3 縮短通信路徑
14.3.2 隨機移動
14.3.3 可預知移動
14.3.4 受控移動
14.3.5 自適應移動
14.4 虛擬移動
14.5 傳感器或者Sink節(jié)點移動的結果
14.5.1 對于節(jié)點移動的MAC層解決方案
14.5.2 路由和移動性
14.6 開放性問題
14.7 結論
參考文獻
第15章 無線傳感器網絡安全技術
15.1 概述
15.1.1 安全目標
15.1.2 挑戰(zhàn)
15.1.3 密鑰管理
15.1.4 安全路由
15.2 預備知識
15.2.1 橢圓曲線
15.2.2 橢圓曲線群和分離對數(shù)問題
15.2.3 雙線性配對
15.2.4 Diffie Hellman問題
15.3 攻擊類型
15.3.1 被動攻擊
15.3.2 主動攻擊
15.3.3 拒絕服務攻擊
15.3.4 蟲孔攻擊
15.3.5 洪泛攻擊
15.3.6 偽裝攻擊
15.3.7 重放攻擊
15.3.8 信息操縱攻擊
15.3.9 延遲攻擊
15.3.1 0Sybil攻擊
15.4 反抗手段
15.4.1 密鑰建立和管理
15.4.1.1 單一廣闊網絡密鑰、對偶密鑰建立、受信任基站和認證
15.4.1.2 公鑰模式
15.4.1.3 路由驅動橢圓曲線基于加密的密鑰管理模式
15.4.1.4 基于身份和配對的安全的密鑰管理模式
15.4.2 匿名通信
15.4.2.1 分層的匿名通信協(xié)議
15.4.2.2 在匿名傳感器網絡中尋找路由
15.4.3 入侵檢測
15.4.3.1 使用情感螞蟻的傳感器網絡上的入侵檢測
15.4.3.2 在無線傳感器網絡中應用入侵檢測系統(tǒng)
15.5 總結
參考文獻
第16章 無線傳感器網絡中的網絡管理技術
16.1 概述
16.2 WSN管理的設計目標
16.2.1 可擴展性
16.2.2 有限的能量消耗
16.2.3 內存和處理限制
16.2.4 有限的帶寬消耗
16.2.5 網絡動態(tài)適應性
16.2.6 容錯性
16.2.7 網絡應答
16.2.8 設備代價
16.3 管理規(guī)模
16.3.1 管理功能
16.3.1.1 自管理
16.3.1.2 自配置
16.3.1.3 自愈
16.3.1.4 自計費
16.3.1.5 自安全
16.3.1.6 自優(yōu)化
16.3.2 管理層
16.3.2.1 任務層
16.3.2.2 服務
16.3.2.3 網絡
16.3.2.4 網絡元素管理
16.3.2.5 元素層管理
16.4 設計管理結構的其他方案
16.4.1 基于策略的方法
16.4.2 代表管理
16.4.3 分布式管理
16.4.4 層次管理
16.4.5 基于分層的管理
16.4.6 移動或者智能的基于代理的方法
16.5 已有的研究成果
16.5.1 MANNA
16.5.1.1 MANNA的WSN功能的方面
16.5.2 BOSS
16.5.3 SNMS
16.5.4 移動基于代理的管理策略
16.6 作為一個整合技術的IP USN
16.6.1 IP USNNMS的目標
16.6.2 LNMP作為一個例子結構
16.7 網絡管理作為FCAPS模型：一個新視角
16.7.1 以用戶為中心
16.7.2 群形成
16.7.3 源 Sink節(jié)點仲裁
16.7.4 路由最高級
16.7.5 設備移動性
16.8 結論
參考文獻
第17章 無線傳感器網絡中的部署
17.1 概述
17.2 事件監(jiān)測模型
17.2.1 比特模型
17.2.2 概率監(jiān)測模型
17.2.3 跟蹤監(jiān)測模型
17.3 部署標準
17.3.1 部署傳感器的數(shù)量
17.3.2 覆蓋和k 覆蓋
17.3.3 連通性
17.3.4 檢測概率
17.3.5 網絡生命周期
17.4 傳感器網絡部署策略
17.4.1 問題定義
17.4.2 均勻部署策略
17.4.2.1 均勻隨機部署
17.4.2.2 規(guī)則部署
17.4.3 非均勻部署策略
17.4.3.1 最佳解決方案
17.4.3.2 基于分布的隨機的部署
17.4.3.3 Max Avg Coverage
17.4.3.4 Max Min Coverage
17.4.3.5 Min Miss
17.4.3.6 Diff Deploy
17.4.3.7 Mesh
17.4.3.8 分化的基于禁忌（Tabu）搜索方法的傳感器部署
17.4.4 部署策略對比
17.5 結論和開放性的問題
參考文獻
第3部分RFID與WSN集成
第18章 RFID與無線傳感器網絡在架構和應用上的集成
18.1 概述
18.2 集成RFID和WSN的原因
18.3 集成RFID網絡和傳感器網絡的要求
18.4 RFID和WSN一體化構架
18.4.1 集成RFID標簽與傳感器
18.4.1.1 通信能力受限的集成傳感器標簽
18.4.1.2 集成擴展通信能力的傳感器標簽
18.4.2 集成無線傳感器節(jié)點的RFID讀卡器
18.4.3 混合結構
18.5 各種集成RFID和WSN的應用方案
18.5.1 醫(yī)療應用
18.5.2 供應鏈管理中集成RFID和傳感器網絡
18.5.3 其他應用
18.6 結論和開放性問題
參考文獻
第19章 應用于智能家居系統(tǒng)的RFID與無線傳感器網絡的集成
19.1 概述
19.2 我們的家居智能環(huán)境
19.2.1 目標
19.2.2 現(xiàn)實需求和實驗室限制
19.3 通用系統(tǒng)構架
19.4 實施
19.4.1 無線傳感器網絡
19.4.2 移動機器人
19.4.3 射頻識別
19.4.4 網關/手機
19.5 實例
19.6 實施體驗
19.7 結論
參考文獻
第20章 應用于衛(wèi)生保健系統(tǒng)的RFID與無線傳感器網絡的集成
20.1 概述
20.2 智能醫(yī)院使用RFID和傳感器網絡的調查建議
20.2.1 醫(yī)院人員流動供應和需求管理分析
20.2.2 追蹤重要的和非常敏感的醫(yī)療/生活供應
20.2.3 建立一個普適感知醫(yī)院
20.3 醫(yī)院外衛(wèi)生保健使用RFID和傳感器網絡的調查建議
20.3.1 移動遙測服務
20.3.2 無線健康監(jiān)測系統(tǒng)
20.3.3 家庭老年人衛(wèi)生保健的原型
20.4 衛(wèi)生保健的傳感器網絡和RFID發(fā)展平臺
20.4.1 介紹
20.4.2 編程抽象及相關中間件項目
20.4.2.1 編程抽象
20.4.2.2 中間件
20.4.2.3 JADE
20.4.3 應用程序開發(fā)平臺
20.4.3.1 準備工作和數(shù)據結構
20.4.3.2 應用發(fā)展進程
20.4.3.3 能量管理
20.4.4 原型實現(xiàn)
20.4.4.1 核心模塊：登記和監(jiān)測
20.4.4.2 圖形用戶界面（GUI）應用程序開發(fā)
20.4.4.3 實驗環(huán)境
20.4.4.4 應用例子
20.4.5 摘要
20.5 結論
參考文獻
第21章 應用于建筑物結構監(jiān)測的RFID與傳感器網絡的集成
21.1 概述
21.2 電阻基傳感器背景
21.3 電阻應變計
21.4 信號調節(jié)電阻應變計
21.5 大應變二進制輸出電阻基傳感器
21.6 數(shù)據獲取和通信
21.6.1 無源RFID設計
21.6.2 節(jié)點的設計
21.7 控制軟件
21.7.1 安裝和配置傳感器
21.7.2 實驗配置
21.7.3 數(shù)據記錄和顯示
21.8 CRM計功能測試
21.8.1 測試結果
21.9 大規(guī)模部署CRM計
21.10 結論
參考文獻