本书介绍了WSN的基本概念和原理，综述了感测器系统不同层上的协定、算法和技术，包括网路协定栈、中间件和套用层等。

本书作为一本教科书，主要是针对工程类和计算机科学专业的学生。它介绍了WSN的若干基本概念和设计时的框架模型，并且儘量把理论与实践相结合，同时介绍了已经构建的系统原型和最新的进展。在每章结尾，给出了大量的实际问题和练习，帮助学生们评估对所学主要概念和理论的理解。此外，本书的部分章节和内容已经充分模组化，为课程内容的设计提供了灵活性。
本书同样有助于对WSN感兴趣的学者，适合自学，并且可以作为重要的参考。对于该类读者，本书可以当作基础概念的教程和近期研究成果、技术进展的综述。

第一部分 序言
第1章　无线感测器网路研究动机 3
1.1　定义与背景 3
1.1.1　感测和感测器 3
1.1.2　无线感测器网路 6
1.2　挑战和约束 9
1.2.1　能量 9
1.2.2　自我管理 10
1.2.3　无线组网 11
1.2.4　分散式管理 12
1.2.5　设计限制 12
1.2.6?安全 12
1.2.7?其他挑战 13
练习 13
参考文献 14

第2章　套用 16
2.1　结构安全监测 16
2.1.1　感知地壳活动 17
2.1.2　使用固有频率的单损伤检测 18
2.1.3　使用固有频率的多损伤检测 18
2.1.4　使用模态振型的多损伤检测 19
2.1.5　相关性 19
2.1.6　压电效应 20
2.1.7　原型 23
2.2　交通控制 24
2.2.1　感知任务 25
2.2.2　原型 28
2.3　医疗保健 29
2.3.1　可用的感测器 30
2.3.2　原型 31
2.4　管道监测 33
2.4.1　原型 33
2.5　精细农业 34
2.5.1　原型 35
2.6　活火山 37
2.6.1　原型 37
2.7　地下採矿 38
2.7.1　事故起因 39
2.7.2　感知任务 40
练习 40
参考文献 42

第3章?节点架构 44
3.1　感测子系统 45
3.1.1　模数转换器 45
3.2　处理器子系统 48
3.2.1　体系结构概述 48
3.2.2　微控制器 49
3.2.3　数位讯号处理器 51
3.2.4　专用积体电路 51
3.2.5　现场可程式门阵列 52
3.2.6　比较 53
3.3　通信接口 54
3.3.1　串列外围接口 54
3.3.2　内部积体电路 56
3.3.3　总结 58
3.4　原型机 59
3.4.1　IMote节点的架构 59
3.4.2　XYZ节点的架构 60
3.4.3　Hogthrob节点的架构 61
习题 62
参考文献 63
第4章?作业系统 65
4.1　功能方面 65
4.1.1　数据类型 65
4.1.2　调度 66
4.1.3　堆叠 66
4.1.4　系统调用 67
4.1.5　处理中断 67
4.1.6　多执行绪 67
4.1.7　基于执行绪的和基于事件的编程 68
4.1.8　记忆体分配 68
4.2　非功能方面 69
4.2.1　分离关注点 69
4.2.2　系统开销 69
4.2.3　可移植性 70
4.2.4　动态重编程 70
4.3　作业系统原型 71
4.3.1　TinyOS 71
4.3.2　SOS 73
4.3.3　Contiki 75
4.3.4　LiteOS 79
4.4　评估 82
练习 84
参考文献 85

第二部分　基本架构
第5章　物理层 89
5.1　基本组成部分 89
5.2　信源编码 90
5.2.1　信源编码器的效率 91
5.2.2　脉冲编码调製和增量调製 94
5.3　信道编码 95
5.3.1　信道类型 96
5.3.2　信道内的信息传输 97
5.3.3　检错和纠错 99
5.4　调製 99
5.4.1　调製类型 99
5.4.2　正交幅度调製 106
5.4.3　总结 108
5.5　信号传播 109
练习 111
参考文献 115

第6章　MAC协定 116
6.1　概述 116
6.1.1　无竞争介质访问 117
6.1.2　基于竞争的介质访问 118
6.2　无线MAC协定 119
6.2.1　载波监听多路访问 119
6.2.2　带有碰撞避免机制的多路访问（MACA）和MACAW 120
6.2.3　基于邀请的MACA协定 121
6.2.4　IEEE 802.11 121
6.2.5　IEEE 802.15.4和ZigBee 123
6.3　感测器网路中MAC协定的特点 124
6.3.1　能量效率 124
6.3.2　可扩展性 125
6.3.3　适应性 125
6.3.4　低延迟和可预测性 126
6.3.5　可靠性 126
6.4　无竞争的MAC协定 126
6.4.1　特性 127
6.4.2　流量自适应介质访问 127
6.4.3　Y-MAC协定 129
6.4.4　DESYNC-TDMA 130
6.4.5　LEACH协定 132
6.4.6　LMAC协定 134
6.5　基于竞争的MAC协定 135
6.5.1　PAMAS协定 136
6.5.2　S-MAC协定 137
6.5.3　T-MAC协定 139
6.5.4　Pattern MAC协定 140
6.5.5　路由增强MAC 141
6.5.6　数据汇聚MAC 143
6.5.7　前同步码採样和WiseMAC 144
6.5.8　接收端驱动式MAC协定 145
6.6　混合型MAC协定 146
6.6.1　Zebra MAC协定 147
6.6.2　MH-MAC协定 148
6.7　总结 149
习题 150
参考文献 153

第7章　网路层 155
7.1　概述 155
7.2　路由度量 157
7.2.1　常用的指标 158
7.3　洪泛和闲聊 160
7.4　数据中心式路由 162
7.4.1　通过协商的感测网信息传播协定 162
7.4.2　定向扩散路由 164
7.4.3　谣传路由 166
7.4.4　基于梯度的路由 167
7.5　主动式路由 168
7.5.1　DSDV路由协定 168
7.5.2　最佳化的链路状态路由 169
7.6　按需路由 170
7.6.1　自组网路按需距离矢量 170
7.6.2　动态源路由 171
7.7　分层路由 172
7.8　基于位置的路由 175
7.8.1　基于位置的单播路由 175
7.8.2　基于位置的组播路由 179
7.8.3　地域群播 181
7.9　基于QoS的路由协定 184
7.9.1　顺序分配路由协定 184
7.9.2　SPEED协定 184
7.9.3　MMSPEED协定 186
7.10总结 188
练习 189
参考文献 195

第三部分 节点和网路管理
第8章　能量管理 199
8.1　局部能量管理 200
8.1.1　处理器子系统 200
8.1.2　通信子系统 201
8.1.3　汇流排频率和记忆体时序 202
8.1.4　主动式存储器 203
8.1.5　电源子系统 204
8.2　动态电源管理 207
8.2.1　动态操作模式 208
8.2.2　动态调度 210
8.2.3　任务调度 212
8.3　概念架构 213
8.3.1　体系结构概述 214
习题 215
参考文献 217

第9章　时间同步 218
9.1　时钟和同步的问题 218
9.2　WSN中的时间同步 220
9.2.1　时间同步的必要性 220
9.2.2　时间同步面临的挑战 221
9.3　时间同步基础 223
9.3.1　同步讯息 223
9.3.2　通信延时的不确定性 224
9.4　时间同步协定 225
9.4.1　基于全球时间源的参考广播 225
9.4.2　基于树的轻量级同步 226
9.4.3　感测器网路的时间同步协定 227
9.4.4　洪泛时间同步协定 228
9.4.5　参考广播同步 231
9.4.6　时间扩散同步协定 232
9.4.7　Mini-Sync和Tiny-Sync同步 233
习题 234
参考文献 235

第10章　定位 237
10.1　综述 237
10.2　测距技术 238
10.2.1　到达时间 238
10.2.2　到达时间差 239
10.2.3　到达角 239
10.2.4　接收信号强度 240
10.3　基于距离的定位 240
10.3.1　三角测量法 240
10.3.2　三边测量法 242
10.3.3　叠代多边算法和协作多边算法 243
10.3.4　基于GPS的定位 244
10.4　不需要测距的定位算法 246
10.4.1　Ad Hoc定位系统（APS） 246
10.4.2　三角形内点近似估计法 247
10.4.3　基于多维定标的定位算法 249
10.5　事件驱动定位 250
10.5.1　灯塔定位法 250
10.5.2　多序列定位法 251
习题 252
参考文献 254

第11章　安全 256
11.1　网路安全的基本原理 256
11.2　无线感测器网路中安全挑战 258
11.3　感测器网路中的安全攻击 259
11.3.1　拒绝服务 259
11.3.2　路由攻击 260
11.3.3　传输层的攻击 261
11.3.4　针对数据汇聚的攻击 262
11.3.5　隐私攻击 262
11.4　安全协定和机制 263
11.4.1　对称密钥和公钥加密 263
11.4.2　密钥管理 263
11.4.3　防御DoS攻击 264
11.4.4　聚合攻击的防御 265
11.4.5　路由攻击的防御 266
11.4.6　感测器网路的安全协定 267
11.4.7　TinySec 268
11.4.8　局部加密认证协定 269
11.5　IEEE 802.15.4和ZigBee安全 269
11.6　总结 271
习题 271
参考文献 272

第12章　感测器网路编程 274
12.1　感测器网路编程的挑战 274
12.2　节点为中心的编程 275
12.2.1　nesC语言 275
12.2.2　TinyGALS 279
12.2.3　感测器网路套用构建工具包 280
12.2.4?基于执行绪的模型 281
12.3　宏编程 282
12.3.1　抽象域 282
12.3.2　EnviroTrack 283
12.3.3　资料库方式 283
12.4　动态重编程 285
12.5　感测器网路仿真器 286
12.5.1　网路仿真工具和运行环境 287
习题 289
参考文献 289

常用术语英汉对照表 292