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本书在跟踪无线传感器网络和物联网通信技术发展与应用的基础上，根据学科、专业一体化建设和教学需要，结合在相关领域方向的研究与应用实践经验，深入分析无线传感器网络和物联网通信技术的基本原理及应用技术。本书共7章，主要介绍无线传感器网络的基本概念与体系结构、无线传感器网络支撑技术、无线传感器网络安全技术、物联网无线通信技术、物联网接入与互联技术；进而以车联网通信技术为典型对象，分析并讨论物联网与车辆交通领域的网络化、智能化融合技术。本书可作为高等院校物联网工程、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术等本科、研究生的教材或教学参考用书，也可供从事物联网、电子、通信、网络、计算机等相关行业的研究人员和工程技术人员参考。

第1章  概述	
1.1  无线传感器网络发展概况	
1.2  无线传感器网络基本概念	
1.2.1  无线网络与无线传感器网络	
1.2.2  基本概念与组成	
1.2.3  基本特征	
1.3  无线传感器网络关键技术	
1.4  无线传感器网络与物联网	
1.5  物联网体系结构	
1.6  典型应用	
习题1	
第2章  无线传感器网络体系结构	
2.1  体系结构概述	
2.1.1  传感器节点结构
2.1.2  无线传感器网络拓扑结构	
2.1.3  无线传感器网络协议结构	
2.2  物理层	
2.2.1  物理层简介	
2.2.2  物理层设计技术	
2.2.3  通信信道分配	
2.3  数据链路层	
2.3.1  数据链路层简介	
2.3.2  数据链路层能耗控制	
2.3.3  数据链路层MAC协议分类	
2.3.4  分配型MAC协议	
2.3.5  竞争型MAC协议	
2.3.6  混合型MAC协议	
2.3.7  跨层型MAC协议	
2.3.8  差错控制	
2.4  网络层	
2.4.1  网络层简介	
2.4.2  网络层路由协议分类	
2.4.3  能量感知路由协议	
2.4.4  平面路由协议	
2.4.5  层次路由协议	
2.4.6  基于查询的路由协议	
2.4.7  基于地理位置的路由协议	
2.5  传输层	
2.5.1  传输层简介	
2.5.2  基于拥塞控制的传输层协议	
2.5.3  基于可靠性的传输层协议	
2.5.4  基于跨层的传输层协议	
2.6  应用层	
2.6.1  应用层简介	
2.6.2  应用层协议	
2.6.3  应用层相关技术	
2.6.4  应用层软件设计	
2.7  本章小结	
习题2	
第3章  无线传感器网络支撑技术	
3.1  网络覆盖与拓扑控制技术	
3.1.1  覆盖控制技术	
3.1.2  拓扑控制技术	
3.2  能量管理技术	
3.2.1  能耗分析	
3.2.2  能量管理方法	
3.3  时间同步技术	
3.3.1  时钟模型	
3.3.2  时间同步机制简介	
3.3.3  DMTS机制	
3.3.4  TPSN机制	
3.3.5  RBS机制	
3.3.6  FTSP协议	
3.3.7  ATS机制	
3.4  定位技术	
3.4.1  定位技术简介	
3.4.2  定位技术的基本概念	
3.4.3  基于测距的定位算法
3.4.4  无须测距的定位算法	
3.5  容错技术	
3.5.1  容错技术简介	
3.5.2  容错基本模型	
3.5.3  容错技术分析	
3.5.4  故障检测与修复方法	
3.6  数据融合技术	
3.6.1  数据融合技术简介	
3.6.2  数据融合技术分类	
3.6.3  数据融合方法	
3.7  本章小结	
习题3	
第4章  无线传感器网络安全技术	
4.1  无线传感器网络安全体系	
4.1.1  无线传感器网络安全概述	
4.1.2  无线传感器网络安全目标	
4.1.3  无线传感器网络的安全体系结构	
4.2  无线传感器网络攻击与安全框架	
4.2.1  攻击动机	
4.2.2  攻击分类	
4.2.3  安全框架	
4.3  无线传感器网络安全认证	
4.3.1  身份认证	
4.3.2  消息认证	
4.4  无线传感器网络密钥管理	
4.4.1  密钥管理方案	
4.4.2  预分配密钥管理方案	
4.4.3  就地密钥管理方案	
4.4.4  密钥管理的挑战	
4.5  无线传感器网络安全路由协议	
4.5.1  安全路由协议特点	
4.5.2  常见的安全路由协议	
4.6  无线传感器网络隐私保护
4.6.1  隐私保护基本安全需求	
4.6.2  面向数据的隐私保护	
4.6.3  面向上下文的隐私保护	
4.7  本章小结	
习题4	
第5章  物联网无线通信技术	
5.1  蓝牙技术	
5.1.1  蓝牙技术简介	
5.1.2  蓝牙协议	
5.1.3  低功耗蓝牙技术优势	
5.2  Wi-Fi技术	
5.2.1  Wi-Fi技术简介	
5.2.2  Wi-Fi基本原理	
5.2.3  Wi-Fi 6技术优势	
5.3  ZigBee技术	
5.3.1  ZigBee技术简介	
5.3.2  ZigBee节点设备类型	
5.3.3  ZigBee体系结构
5.4  LoRa技术	
5.4.1  LoRa技术简介	
5.4.2  LoRa协议结构	
5.4.3  LoRa网络结构
5.5  NB-IoT技术	
5.5.1  NB-IoT技术简介	
5.5.2  NB-IoT协议结构	
5.5.3  NB-IoT网络架构	
5.5.4  NB-IoT关键技术	
5.6  5G技术	
5.6.1  5G简介	
5.6.2  5G关键技术概述	
5.7  本章小结	
习题5	
第6章  物联网接入与互联技术	
6.1  物联网接入技术	
6.1.1  接入技术简介	
6.1.2  面向无线传感器网络的接入技术	
6.1.3  面向互联网的接入技术	
6.2  网络互联技术	
6.2.1  网络互联简介	
6.2.2  网络核心与网络边缘	
6.3  互联网络路由技术
6.3.1  路由技术简介	
6.3.2  路由器基础	
6.3.3  路由协议	
6.4  交换技术	
6.4.1  交换技术简介	
6.4.2  交换机基础	
6.4.3  二层交换原理	
6.4.4  虚拟局域网	
6.4.5  生成树协议	
6.5  本章小结	
习题6	
第7章  车联网通信技术	
7.1  车联网技术简介	
7.1.1  车联网概念	
7.1.2  车联网体系结构	
7.1.3  车联网构成	
7.1.4  车联网特点	
7.1.5  车联网无线通信技术	
7.2  车联网内容分发技术	
7.2.1  基于缓存的车联网内容分发技术	
7.2.2  基于车间共享的车联网内容分发技术
7.2.3  基于激励的车联网内容分发技术	
7.3  车联网协助下载技术	
7.3.1  基于协同的车联网协助下载技术
7.3.2  基于分簇的车联网协助下载技术	
7.3.3  基于车间合作的车联网协助下载技术	
7.4  车联网信任计算与模型	
7.4.1  基于主观逻辑的信任计算	
7.4.2  基于模糊逻辑的信任计算	
7.4.3  基于 D-S 证据理论的信任计算	
7.5  车联网隐私保护技术	
7.5.1  基于加密的隐私保护技术	
7.5.2  基于匿名的隐私保护技术	
7.5.3  基于去中心化的隐私保护技术
7.6  本章小结	
习题7	
主要参考文献

在新一代信息技术发展趋势下，数字化、网络化、智能化等数字经济特性愈加明显，伴随万物互联的信息感知、传输与处理的需求也就愈加旺盛。作为物联网技术中的一项重要基础支撑，无线传感器网络具备协作感知的能力，是众多分布式系统处理信息的重要手段，可为用户拓展获取信息的空间和维度。随着云计算、边缘计算、大数据及人工智能等技术的快速进步，人们对信息获取及其高质量传输的需求愈加广泛，网络形式也更加复杂多样。因此，本书以无线传感器网络为牵引，在分析无线传感器网络基本原理和关键技术的基础上，进一步阐述物联网无线通信技术、接入与互联技术等，以系统性地面向物联网应用介绍相关的组网通信理论及其核心技术。
     以无线传感器网络为代表的物联网通信技术发展迅速，在工业、农业、交通、环境、医疗、城市建设、国防军事等领域有着巨大的应用前景。但由于应用环境的差异性、复杂性，可能存在资源受限、成本控制、异构组网、动态变化、实时响应等问题和高性能需求，使得无线传感器网络及物联网通信技术在可扩展性、可靠性、自组织性等方面面临诸多挑战。众多学者在网络节点设计、能效优化、组网协议、传输质量提升、计算与分布式协同等多个方向上开展了深入的研究和应用工作，提供了丰富的知识资源和学习案例。结合技术发展，本书分析和整合相应的基础知识点，共分7章展开阐述。
    第1章概述，主要介绍无线传感器网络的发展情况、基本概念、关键技术，以及无线传感器网络与物联网之间的区别和联系，进而介绍物联网体系结构及相关典型应用。
    第2章无线传感器网络体系结构，主要介绍传感器节点结构、无线传感器网络拓扑结构及其网络协议结构。其中，物理层涉及物理层设计技术和通信信道分配问题；数据链路层通过能效控制分析和MAC协议分类情况，介绍分配型、竞争型、混合型、跨层型MAC协议，并介绍相应的差错控制技术；网络层涉及能量感知路由、平面路由、层次路由、基于查询的路由和基于地理位置的路由等协议；传输层涉及基于拥塞控制、基于可靠性、基于跨层的传输层协议；应用层涉及应用层协议与相关技术。
     第3章无线传感器网络支撑技术，主要介绍网络覆盖与拓扑控制、能量管理、时间同步、定位、容错和数据融合6个方面的基础支撑技术。其中，网络覆盖控制技术涉及覆盖评价方法、节点感知模型、节点部署方法、覆盖方式分类与控制方法等，拓扑控制技术涉及拓扑控制的任务与目标、方法等；能量管理技术涉及能耗分析、节点级能量管理、动态能量管理和网络级能量管理；时间同步技术涉及时钟模型、时间同步机制与方法；定位技术涉及定位基本概念、基于测距的定位算法和无须测距的定位算法；容错技术涉及容错基本模型、容错技术机制、故障检测与修复方法等；数据融合技术涉及数据融合技术分类和融合方法。
    第4章无线传感器网络安全技术，主要介绍无线传感器网络安全体系与框架、安全认证、密钥管理、安全路由协议及隐私保护技术。其中，安全体系与框架涉及无线传感器网络安全目标、安全体系结构、网络攻击类型与安全框架机制等；安全认证涉及身份认证和消息认证方法；密钥管理涉及预分配密钥和就地密钥预分配方案等；安全路由协议涉及其特点分析和常见的协议方法；隐私保护技术涉及隐私保护的基本安全需求、面向数据的隐私保护和面向上下文的隐私保护。
    第5章物联网无线通信技术，主要介绍短距离和长距离无线通信技术，其中，短距离无线通信技术涉及蓝牙、Wi-Fi和ZigBee技术，长距离无线通信技术涉及LoRa和NB-IoT技术；并介绍新一代移动通信5G技术。
    第6章物联网接入与互联技术，主要介绍物联网的接入技术及网络互联中涉及的路由技术和交换技术。其中，接入技术涉及面向无线传感器网络的接入技术和面向互联网的接入技术；网络互联技术涉及互联网路由技术、交换原理、虚拟局域网和典型的生成树协议等。
    第7章车联网通信技术，主要介绍车联网内容分发技术、车联网协助下载技术、车联网信任计算与模型，以及车联网隐私保护技术等。
    本书由西南科技大学的李强编写第1章、第2章、第3章和第5章，胡荣春编写第6章，马强编写第7章，四川长虹电子控股集团有限公司的毕可骏、李强共同编写第4章，全书最后由西南科技大学的李强、马强统稿并定稿。
    本书的出版得到四川省产教融合示范项目、西南科技大学课程建设项目的支持和资助。四川长虹电子控股集团有限公司的毕可骏、杨芳在编写过程中提供了技术指导，研究生邓惠云、黄诗雅、邓淑桃、李祥、戚伟、孙佳、雷俊杰、肖霞、王一霖等在本书的前期准备过程中做出了贡献。同时，本书参考了大量的文献资料，恕不一一列举，在此对原作者致以衷心的谢意。
    由于作者水平有限，书中内容难免有错误和不足之处，望广大读者批评指正。

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无线传感器网络与物联网通信技术