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第1章　无线传感器网络概述1

1.1 应用和目标1

1.1.1　工业控制与监测2

1.1.2 家庭自动化与消费电子5

1.1.3 传感器在安全与军事上的应用7

1.1.4　物资跟踪和供应链管理8

1.1.5　智能农业与环境感知9

1.1.6　健康监测11

1.2 网络性能指标12

1.2.1 低功耗12

1.2.2 低成本13

1.2.4 网络类型14

1.2.3　世界范围通用性14

1.2.5 安全性15

1.2.6　数据吞吐量17

1.2.7　消息延迟17

1.2.8　机动性18

1.3　本书的贡献18

1.4　本书内容的组织19

参考文献19

第2章　无线传感器网络的发展23

2.1 早期无线网23

2.2 无线数据网32

2.2.1　ALOHA系统32

2.2.3 业余分组无线电网络33

2.2.2 PRNET系统33

2.2.4 无线局域网（WLAN）35

2.2.5 无线个域网（WPAN）35

2.3 无线传感器及相关网络37

2.3.1　无线综合网络传感器（Wireless Integrated Network Sensor:WINS）37

2.3.2　PicoRadio38

2.3.3　μAMPS38

2.3.4　Terminodes、MANET及其他移动ad hoc网络39

2.3.5　水声网络和深空网络39

2.4 结论40

参考文献40

3.1 引言46

第3章　物理层46

3.2　物理层实例47

3.2.1　蓝牙47

3.2.2　IEEE 802.11b48

3.2.3　无线传感器网络49

3.3　一种实用的无线传感器网络物理层设计50

3.3.1 成本51

3.3.2 功率54

3.4　仿真及结果59

3.4.1 仿真59

3.4.2 结果61

3.5 结论66

参考文献67

第4章　数据链路层71

4.1 引言71

4.2 介质访问控制技术73

4.2.1 ALOHA73

4.2.2 载波侦听多路访问协议（CSMA）74

4.2.3 轮询（Polling）76

4.2.4 无线传感器网络的信道访问控制技术79

4.3 仲裁设备（MD）80

4.3.1　MD协议80

4.3.2 分布式仲裁设备协议83

4.3.4 信道访问87

4.3.3 “紧急”模式87

4.4 系统分析与仿真89

4.4.1 占空比89

4.4.2 延迟90

4.5 结论92

参考文献93

第5章　网络层96

5.1 引言96

5.2 一些网络设计的例子96

5.2.1 结构97

5.2.2 路由99

5.3 基于簇树结构的无线传感器网络设计104

5.3.1 网络设计104

5.3.2 网络关联107

5.3.3 网络维护109

5.3.4 路由111

5.4 仿真113

5.5 结果117

5.5.1 吞吐量（消息到达DD的累积百分比与时间的关系）117

5.5.2 吞吐量（消息到达DD的累积百分比与节点所在层次间的关系）118

5.5.3 消息平均传输时间118

5.5.4 消息的平均延迟与节点层次间的关系118

5.5.5 包冲突与时间的关系120

5.5.6 占空比120

5.5.7 占空比与节点层次的关系121

5.5.8 消息延迟与MD周期的关系122

5.5.9 最大网络吞吐量与MD周期的关系123

5.5.10　最大网络吞吐量与节点密度的关系123

5.6 结论124

参考文献125

第6章　具体实现中的有关问题129

6.1 引言129

6.2 系统分解方案的确定130

6.3 换能器接口142

6.3.1　集成传感器142

6.3.2 外部接口144

6.4 时基准确度和平均功耗147

6.5 结论152

参考文献153

第7章　功率管理154

7.1 引言154

7.2 电源155

7.2.1 电力网156

7.2.2 电池157

7.2.3 能量收集169

7.3 负载182

7.3.1 模拟电路的功率消耗183

7.3.2 数字逻辑电路的功耗186

7.3.3 其他负载上的功耗194

7.4.1 电压转换器的类型197

7.4 电压转换器和稳压器197

7.4.2 电压转换的策略204

7.5 功率管理策略208

7.6 结论210

参考文献210

第8章　天线和射频性能的定义216

8.1 引言216

8.2 天线216

8.2.1 天线特性216

8.2.2　效率和天线放置218

8.2.3 带宽224

8.2.4 天线设计选择225

8.3.1 定义和测量227

8.3 射频性能定义及测量227

8.3.2 生产问题237

8.4 结论241

参考文献241

第9章　电磁兼容243

9.1 引言243

9.2 电磁兼容问题243

9.3 自扰例子244

9.4 电磁兼容问题物理分析247

9.4.1 宽带频谱248

9.4.2 窄带频谱256

9.4.3 接收机中的“受害”电路258

9.4.4 问题的范围260

9.4.5 耦合机制261

9.4.6 避免耦合问题270

9.5 正确布局的原则281

9.5.1 没有接地281

9.5.2 只有返回电流281

9.6 布局过程282

9.6.1　原理图完成后布线开始前需查找的问题282

9.6.2 兼顾电磁兼容的布局设计过程288

9.7 检测和纠正技术290

9.7.1 “木桶”原理291

9.7.2 替换法291

9.7.3 控制特定MCU功能的软件291

9.7.6 与芯片设计者的沟通292

9.7.4 物理隔离292

9.7.5　屏蔽的谬论292

9.7.7 仿真293

9.8 结论293

参考文献294

第10章　静电放电296

10.1 引言296

10.2 问题分析296

10.2.1 实例296

10.2.2 故障模式298

10.3 静电放电的物理特性300

10.3.1 摩擦起电效应300

10.3.2 空气击穿301

10.3.3 电荷的重新分布302

10.4 静电放电对集成电路的影响303

10.5 建模和测试标准305

10.5.1 双指数脉冲模型305

10.5.2 人体模型、机器模型和充电设备模型305

10.5.3 ESD标准的详细要求307

10.5.4 性能标准308

10.6 最小化静电放电问题的产品设计308

10.6.1 阻止静电放电进出外壳308

10.6.2 如果无法避免静电进入，应合理设计静电放电的路径311

10.6.3 集成电路的静电防护314

10.6.4 一旦发生静电放电，使其影响最小化318

10.7 结论321

参考文献321

第11章　无线传感器网络协议324

11.1 引言324

11.2　IEEE 802.15.4低速率无线个域网标准324

11.3 ZigBee联盟329

11.4 IEEE 1451.5智能无线传感器接口标准330

参考文献331

第12章　总结和未来发展机遇展望333

12.1 总结333

12.2 未来的发展机遇337

参考文献340

附录A　信号处理工作室（SPW）341

附录B　WinneuRFon342

B.1 引言342

B.2 研究背景342

B.3 系统需求343

B.4 软件所支持的特性345

B.5 当前的情况以及完成的工作345

B.6 仿真方法和其他潜在功能348

B.7 将来工作的几点建议350

B.8 小结351

附录C 无线传感器网络收发器集成电路示例352

词汇表357