無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用

第1章　無(wú)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(guó)外WSN的發(fā)展歷程　1
1．1．2　國(guó)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(diǎn)問(wèn)題　13
1．6　WSN的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)　14
第2章　無(wú)線個(gè)域網(wǎng)與IEEE 802．15．4協(xié)議簇　16
2．1　無(wú)線個(gè)域網(wǎng)　16
2．1．1　無(wú)線個(gè)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(hù)　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(wú)線傳感網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)　45
3．1　無(wú)線傳感網(wǎng)時(shí)間同步技術(shù)　45
3．1．1　時(shí)間同步的基本原理　45
3．1．2　無(wú)線傳感網(wǎng)時(shí)間同步技術(shù)分類　48
3．1．3　典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議　51
3．1．4　一種典型的無(wú)線傳感網(wǎng)時(shí)間同步方法設(shè)計(jì)　54
3．2　無(wú)線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度技術(shù)　60
3．2．1　典型無(wú)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(jì)　65
3．3　無(wú)線傳感網(wǎng)跳信道技術(shù)　71
3．3．1　無(wú)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(shí)現(xiàn)方法　76
3．4　無(wú)線傳感網(wǎng)安全技術(shù)　80
3．4．1　無(wú)線傳感網(wǎng)安全概述　80
3．4．2　無(wú)線傳感網(wǎng)安全關(guān)鍵技術(shù)　81
3．4．3　無(wú)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(shí)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(jì)　118
4．4．2　ZigBee通信卡軟件設(shè)計(jì)　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(jì)　121
4．5．3　ZigBee網(wǎng)關(guān)的軟件實(shí)現(xiàn)　125
4．6　基于ZigBee的三表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)　127
4．6．1　三表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)　127
4．6．2　三表數(shù)據(jù)采集中繼器硬件設(shè)計(jì)　128
4．6．3　三表數(shù)據(jù)采集中繼器軟件設(shè)計(jì)　131
4．6．4　三表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)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(jí)IPv6無(wú)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(jì)要求　156
5．3．3　協(xié)議棧整體方案設(shè)計(jì)　157
5．3．4　協(xié)議棧應(yīng)用層設(shè)計(jì)　158
5．3．5　協(xié)議棧傳輸層設(shè)計(jì)　161
5．3．6　協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)　163
5．3．7　協(xié)議棧適配層設(shè)計(jì)　170
5．4　6LoWPAN傳感網(wǎng)設(shè)備開發(fā)平臺(tái)　173
5．4．1　6LoWPAN傳感網(wǎng)設(shè)備開發(fā)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)　173
5．4．2　6LoWPAN傳感網(wǎng)設(shè)備開發(fā)平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)　175
5．4．3　6LoWPAN傳感網(wǎng)設(shè)備開發(fā)平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)　178
5．4．4　LoWPAN傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理程序設(shè)計(jì)　191
5．4．5　上位機(jī)GUI軟件設(shè)計(jì)　198
5．5　6LoWPAN無(wú)線傳感網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)　202
5．5．1　6LoWPAN無(wú)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(shí)驗(yàn)　203
5．5．3　6LoWPAN邊界路由實(shí)驗(yàn)　205
5．5．4　6LoWPAN協(xié)議分析實(shí)驗(yàn)　213
5．5．5　GUI監(jiān)控實(shí)驗(yàn)　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(jì)與實(shí)現(xiàn)　219
6．3．1　WIA-PA協(xié)議體系　219
6．3．2　WIA-PA協(xié)議棧總體設(shè)計(jì)　221
6．3．3　WIA-PA數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　222
6．3．4　WIA-PA主要流程及接口設(shè)計(jì)　229
6．3．5　WIA-PA協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)　233
6．4　WIA-PA開發(fā)平臺(tái)　262
6．4．1　開發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介　262
6．4．2　開發(fā)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)　263
第7章　無(wú)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(shí)例　268
7．1．3　家居安防運(yùn)行測(cè)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(yùn)行測(cè)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(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)　299
7．3．3　水電站智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)　302
7．3．4　水電站智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試　315