前言

信息革命的第三次浪潮正悄然来临，并将最终改变社会、企业、社区和个人的生活方式。这次信息革命既包括大家热论的物联网，也包括新一代互联网和无处不在的计算模式的最新发展。为使物联网具有全球互联和随时随地与任何人和物通信的能力，就涉及到非常广泛的信息技术，其中无线传感器网络技术备受关注。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网(The Internet of Things)顾名思义，就是“物物相连的互联网”。包含两层意思： 第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上进行了延伸和扩展的网络； 第二，其用户端延伸和扩展到了任何的物体与物体之间，并且能够进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任意物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

无线传感器网络是一个全新的技术领域，近几年来国内外研究者都投入了大量的精力，积极攻克标准、技术和应用方面的难关。无线传感器网络在国民经济建设和国防军事上具有十分重要的应用价值，我国也把这项技术列入了长期科技发展规划之中。2009年8月7日下午，温总理在中科院无锡高新微纳传感网络工程研发中心考察时，强调在国家重大科技专项中，要加快推进无线传感器网络的发展。

无线传感器网络是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输。它综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术，能够协同地实时监测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，将处理后的信息通过无线方式发送，并以自组多跳的网络方式传送给观察者。具体来讲，无线传感器网络兼具感测、运算与网络能力，能够通过传感器侦测周围环境，如温度、湿度、光照、气体浓度、震动幅度等，并由无线网络将搜集到的信息传送给监控者。监控者解读报表信息后，便可掌握现场状况，从而去维护、调整相关系统。由于监控物理环境的重要性从来没有像如今这么突出，无线传感器网络已被视为环境监测、建筑监测、公用事业、工业控制、家庭、船舶和运输系统自动化中的下一个发展方向。无线传感器网络的应用一般不需要很大的带宽，但是对功耗的要求却很严格，大部分时间内必须保持低功耗。由于无线传感节点通常使用存储容量不大的嵌入式处理器，因此对协议栈的大小也有严格限制。

    本科教育是高等教育的主体和基础，物联网工程专业是刚建立的一门新专业，抓好本科教学是提高整个高等教育质量的重点和关键。因此，让本科专业学生或者其他相关的信息专业的本科生学习无线传感器网络的基本内容和基础技术具有非常重要的意义。

     无线传感器网络是物联网工程专业和其他相关的信息专业的一门重要课程。本书主要内容包括无线传感器网络概述，网络结构、覆盖与连接，网络通信，网络的支撑技术，网络MAC层，网络协议的技术标准，网络的路由协议，网络安全，网络应用开发，物联网环境下的WSN。

本教材依据物联网工程专业的教学大纲而编写，教学计划为50课时左右。通过对本课程的学习，学生能够掌握无线传感器网络设计与开发的基本技术，为今后从事无线传感器网络系统和网络化探测设备的设计开发打下良好基础。

为了便于读者学习，本书在编写过程中尽量做到结合实际，着重介绍物理概念，以图文结合的方式来阐述问题，文字力求通俗易懂。为了适应教学需要，各章后面均附有习题，书后附有主要的参考文献。

本书作者的工作得到了国家自然科学基金项目、湖北省基金项目、省级教研项目和校级教研项目的支持和资助，在此表示谢意! 感谢武汉理工大学物流学院副院长、博导李文锋教授为本书的撰写提供了指导思想，并对书稿审阅给予支持。感谢武汉理工大学计算机学院物联网系硕导伍新华副教授参加本书的最后定稿工作。研究生刘姣姣、李兆祥、崔梅、秦敏、颜俊杰、聂中伟、杨威、曾伟伟、刘荣兰、张佳珂、许永强、高玉等人为本书的完成也做出了贡献。另外，本书编写过程中参考了大量文献和资料，恕不一一列举，在此对原作者深表谢意。

无线传感器网络技术发展非常快，新思想、新技术、新观点不断提出，本书力求全面地介绍无线传感器网络的主要技术，但由于作者水平所限，书中难免存在不足之处，希望广大读者批评指正。

感谢读者选择本书，欢迎读者对本书内容提出批评和修改建议。

作者

xuyi@whut.edu.cn

2011年3月于武汉