无线传感器网络的协议与架构

"这本书详细介绍了无线传感器网络的协议和架构，包括单个节点架构、网络架构以及通信协议等方面。作者Holger Karl和Andreas Willig探讨了无线传感器网络在环境智能中的愿景、应用示例、挑战和不同技术。书中的内容涵盖了从传感器节点硬件、操作系统到网络场景优化目标等多个层面，还讨论了与互联网的接口和网关概念。此外，书中深入研究了物理层（如无线信道、调制解调）和MAC层协议（如低功耗协议、竞争型和调度型协议），并提到了IEEE 802.15.4标准。" 无线传感器网络（WSNs）是物联网中至关重要的组成部分，它们在环境监测、健康监护等领域有着广泛的应用。本书深入剖析了构建这些网络所需的技术和设计原则。 首先，介绍部分阐述了WSNs在 Ambient Intelligence 的愿景，强调其在各种应用中的潜力，如灾害预警、工业监控等。接着，书中讨论了WSNs面临的挑战，如能源效率、可扩展性和鲁棒性。WSNs区别于其他网络的关键在于其分布式特性、网络内的数据处理和对环境适应性的需求。 在单个节点架构部分，详细分析了传感器节点的硬件组件，包括控制器、内存、通信设备、传感器和执行器以及电源管理。能源消耗是WSNs设计中的核心问题，因此书中详细讨论了不同组件的能耗和节能策略，如微控制器、内存和无线电收发器的功耗。此外，还介绍了TinyOS和nesC等操作系统及其编程模型。 网络架构章节则探讨了不同类型的网络场景，如单跳和多跳网络，以及多种移动性模式。书中明确了WSNs的设计目标，如服务质量、能效、可扩展性和鲁棒性，并提出了分布式组织、网络内处理等设计原则。同时，讨论了服务接口和网关的概念，包括WSN与互联网的交互。 通信协议部分深入研究了物理层，包括无线信道特性、调制解调技术、传播效应、信道模型和扩频通信。MAC层协议的讨论涵盖了低功耗协议（如S-MAC）、竞争型协议（如CSMA）和调度型协议（如LEACH）。此外，书中还提及了IEEE 802.15.4标准，这是WSNs中常见的MAC协议。 通过本书，读者可以全面理解无线传感器网络的架构和技术，为设计和实现高效、可靠的WSNs提供理论基础和实践指导。