物联网实践系列教材

物联网概论

华为物联网平台官方指定教材
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丁飞 , 张登银 , 程春卯 (编著)

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内容摘要

本书分为7篇,每篇包括若干个章节,共分为16章,较为全面地介绍了物联网的相关概念、体系架构、传感检测技术、视频技术、系统定位、嵌入式系统、无线通信技术、网关技术、运营系统、开放平台、通信协议、系统安全、云计算、边缘计算、大数据,以及物联网典型应用。
本书内容新颖,深入浅出,适合作为高校物联网、计算机和通信等相关专业的教材,也适合物联网技术研究、物联网应用开发人员参考阅读和自学使用。

目录

目录
第1章 物联网概述 1
1.1 物联网是什么 1
1.2 物联网应用场景 2
1.2.1 物联网场景模型 3
1.2.2 物联网的技术特征 5
1.3 物联网与相关概念 7
1.3.1 物联网与互联网 7
1.3.2 物联网与传感网、泛在网 9
1.3.3 物联网与M2M和CPS的关系 11
1.4 全球物联网政策战略导向 12
1.4.1 美国“智慧地球” 12
1.4.2 欧洲“物联网行动”计划 16
1.4.3 日本“超智能社会” 17
1.4.4 韩国的“e-Korea”战略 19
1.4.5 新加坡“智慧国” 21
1.5 我国“感知中国”战略 23
1.5.1 物联网政策历程 23
1.5.2 基地成为物联网产业发展的重要支撑 24
第2章 物联网的体系架构 25
2.1 物联网体系结构 25
2.1.1 物联网三层体系架构 25
2.2.2 物联网“云-管-端”架构 26
2.2 感知层 28
2.2.1 RFID技术 28
2.2.2 WSN 30
2.2.3 ZigBee技术 32
2.2.4 视频服务 32
2.2.5 MEMS技术 34
2.2.6 嵌入式技术 37
2.3 网络层 37
2.3.1 LoRa技术 37
2.3.2 蜂窝移动网络 38
2.3.3 IPv6技术 38
2.3.4 空间卫星通信网络 42
2.4 应用层 43
2.4.1 M2M技术 43
2.4.2 操作系统 46
2.4.3 通信协议 48
2.4.4 中间件技术 49
2.4.5 云计算技术 51
2.4.6 数据挖掘技术 54
第3章 传感检测技术 57
3.1 传感器发展历程 57
3.2 传感器技术基础 58
3.2.1 传感器是什么 58
3.2.2 传感器基本原理 58
3.2.3 传感器的分类 59
3.3 光检测技术 60
3.3.1 光电式传感器 60
3.3.2 光纤传感器 63
3.3.3 激光传感器 64
3.4 扫描识别技术 66
3.4.1 光学字符识别技术 66
3.4.2 图像识别技术 67
3.4.3 机器视觉技术 68
3.5 感应接近技术 70
3.5.1 接近传感器 70
3.5.2 涡电流式位移感应技术 71
3.6 接触式感知技术 73
3.6.1 刻度尺法 73
3.6.2 差动变压器法 73
3.7 超声波探测技术 74
3.8 卫星遥感技术 75
第4章 视频技术 77
4.1 视频技术的发展历程 77
4.2 数字视频技术基础 77
4.2.1 视频信号的数字化 77
4.3.2 数字视频压缩 79
4.3 智能视频技术 81
4.3.1 智能视频系统概述 81
4.3.2 智能视频系统功能分析 82
4.3.3 智能视频典型应用 83
第5章 物联网系统定位 86
5.1 室外定位技术 86
5.1.1 卫星定位 86
5.2.2 基站定位 90
5.3 室内定位技术 92
5.3.1 定位原理及测量方法 93
5.3.2 蓝牙定位 97
5.3.3 Wi-Fi定位 98
5.3.4 超宽带(UWB)定位 99
5.3.5 ZigBee定位 100
5.3.6 超声波定位 100
5.3.7 地磁定位 101
5.3.8 惯性导航定位 102
5.3.9 视觉定位 103
5.4 前景和挑战 105
第6章 嵌入式系统 106
6.1 嵌入式系统发展历程 106
6.2 嵌入式系统组成 107
6.2.1 嵌入式系统结构 107
6.2.2 嵌入式处理器 109
6.2.3 嵌入式外围接口及设备 111
6.3 嵌入式操作系统 113
6.3.1 嵌入式操作系统分类 113
6.3.2 嵌入式操作系统性能指标 114
6.4 嵌入式系统发展趋势 116
第7章 无线通信技术 118
7.1 短距离无线通信技术 118
7.1.1 Wi-Fi技术 118
7.1.2 蓝牙技术 119
7.1.3 红外(IrDA)技术 120
7.1.4 ZigBee技术 121
7.1.5 技术对比 125
7.2 蜂窝移动通信技术 125
7.2.1 LTE移动通信 125
7.2.2 5G移动通信 127
7.3 低功耗广域网技术 130
7.3.1 LoRa技术 130
7.3.2 NB-IoT技术 132
第8章 物联网网关技术 135
8.1 物联网网关应用架构 135
8.2 基于网关的物联网行业应用 136
8.2.1 应用场景 137
8.2.2 组网架构与方法 137
8.3 基于网关的家庭应用 139
8.3.1 应用场景 139
8.3.2 组网架构与接口 140
8.4 基于网关的传感网应用 141
8.4.1 应用场景 141
8.4.2 节点工作模式 142
第9章 物联网运营系统 144
9.1 物联网运营网络架构 144
9.1.1 系统架构 144
9.1.2 业务管理平台 146
9.2 SIM卡发展历程 147
9.3 物联网机器卡 148
9.3.1 业务定义 148
9.3.2 业务功能 148
9.4 物联网通信模组 149
9.4.1 业务定义 149
9.4.2 业务功能 149
9.5 eSIM技术 151
9.5.1 eSIM概述 151
9.5.2 eSIM发展历程 152
9.5.3 物联网eSIM技术方案 153
第10章 物联网开放平台 157
10.1 生态平台发展启示 157
10.2 开放平台商业服务与价值 158
10.3 OceanConnect平台 160
10.4 OneNET平台 162
第11章 物联网通信协议 164
11.1 OSI协议模型 164
11.2 TCP/IP协议 166
11.3 物联网协议层次 169
11.4 MQTT协议 170
11.4.1 概要 170
11.4.2 消息格式 171
11.4.3 协议流程 174
第12章 物联网系统安全 176
12.1 物联网安全挑战 176
12.2 物联网总体安全威胁分析 177
12.3 物联网安全场景 182
12.4 物联网安全防护发展趋势 191
第13章 物联网与云计算 192
13.1 物联网与云计算的关系 192
13.1.1 物联网产品开发架构 192
13.1.2 物联网产品合作流程 193
13.1.3 云计算产业体系 193
13.2 云计算的技术架构 195
13.2.1 云计算总体框架 195
13.2.2 云计算的服务类型 196
13.3 云计算“基础设施”关键技术 198
13.3.1 服务器相关技术 198
13.3.2 云计算相关网络技术 199
13.3.3 数据中心相关技术 200
13.4 云计算“操作系统”关键技术 200
13.4.1 “资源池”管理技术 200
13.4.2 分布式任务和数据管理技术 201
13.4.3 国产操作系统发展 201
13.5 智能云加速数字化转型 204
第14章 物联网与边缘计算 206
14.1 物联网泛在智能发展趋势 206
14.1.1 物联网+边缘计算的发展态势 206
14.1.2 物联网场景下的泛在智能发展需求 208
14.2 边缘计算协同系统架构 209
14.2.1 “端-边-云”协同智能系统架构 209
14.2.2 物联网场景下边缘计算协同处理模式 210
14.3 机器智能技术 211
14.3.1 嵌入式AI算法模型优化技术 212
14.3.2 端侧推理框架 213
14.4 边缘智能技术 214
14.4.1 行为数据融合分析 214
14.4.2 多源数据融合分析 215
14.5 云端智能技术 216
14.6 边缘计算典型产品和业务模式 217
14.6.1 ICT服务商将云计算能力逐步扩展到边缘设备 217
14.6.2 工业企业依托丰富的工业场景发挥现场级应用能力 218
14.6.3 电信运营商依托5G全面部署MEC 218
第15章 物联网与大数据 219
15.1 物联网体系中信息中心位置 219
15.2 物联网信息中心发展需求与趋势 220
15.2.1 传感器采集数据特点的优化需求 220
15.2.2 数据汇聚演进是必然趋势 220
15.3 物联网信息中心案例 221
15.3.1 太湖蓝藻暴发监测概述 221
15.3.2 功能框架与业务流程 223
15.4 太湖蓝藻暴发监测大数据 225
第16章 物联网典型应用 228
16.1 物联网应用的分层价值 228
16.2 基于蜂窝工业物联网的智能工厂 228
16.2.1 智能工厂解决方案 229
16.2.2 智能工厂生产管理模块设计 231
16.2.3 基于C-IIoT的MES 232
16.2.4 智能工厂应用案例 232
16.3 车联网与智能交通系统 235
16.3.1 车联网发展政策驱动 236
16.3.2 智能驾驶汽车分级 237
16.3.3 5G车联网发展方向 237
16.3.4 车联网平台与交通智能体 239
16.3.5 智能驾驶应用案例 242

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作者介绍

丁飞,南京邮电大学物联网学院智慧物联网创新中心主任,副教授、博士、博士后,硕士生导师。入选江苏省“六大人才高峰”高层次人才培养计划、江苏省“333工程”人才计划,担任江苏省通信学会物联网专业委员会秘书长。一直从事物联网、信息系统和信息技术相关领域的科研与产业化工作,主持新一代宽带无线移动通信网重大专项课题、智慧江苏建设重点示范工程、江苏省信息化试点工程、江苏省物联网环保和智能家居应用示范工程课题和江苏省科技支撑计划课题、教育部-中国移动科研基金、工业和信息化科研项目和江苏省“六大人才高峰”高层次人才资助等科技和产业化项目10多项,作为负责人完成企业项目10多项。累计发表录用论文40多篇、申请发明专利40项(已授权14项)、授权软件著作多项。出版物联网专著1部、Book Chapter ‘Advances in Sensors: Reviews’和‘Intelligent Systems and Applications’各1项。负责或参与完成ITU提案1项和企业技术规范共13项。项目成果获得省部级、市厅级等各类科技奖项10多项。

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