物联网导论(第2版)

引入物联网最新研究成果,选取最新热点,强调准确性、基础性,案例丰富
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魏旻 (作者)

关于本书的内容有任何问题,请联系 李召

1.本书内容立足于物联网工程培养方案和物联网工程物联网导论教学大纲,内容上选取物联网专业及相关专业学生最需掌握的关键技术教学内容;
2.本书选材强调新颖准确。选材参考国外期刊中的物联网技术的最新热点文章,强调在技术上的准确性、基础性和学术性;
3.本书在特点上强调两个维度,即第一维度基础、理论和学术,第二维度产业、案例和应用;
4.本书突出技术并结合最新科研成果。

内容摘要

全书共17章,在教材的体系和内容上,按照物联网的应用体系架构对有关内容进行了整合,显得更加紧凑,加强了知识间的联系,并给出了国内外对物联网的最新研究成果,如物联网体系架构研究、工业4.0等。以标准为主线、技术为核心、有机地融入了作者多年参加国家重大科技专项项目、国家863项目研究和参与制定国际标准的研究成果,让读者对物联网体系架构,关键技术、标准与系统开发有一个系统、全面、深入的理解。

目录

第1篇 概述
第1章 绪论 2
1.1 物联网的发展历程 2
1.1.1 国外物联网的发展 2
1.1.2 国内物联网的发展 5
1.2 物联网的定义 8
1.3 物联网的主要特点与
相关概念辨析 9
1.3.1 物联网的主要特点 9
1.3.2 物联网的其他特点 9
1.3.3 物联网相关概念辨析 10
1.4 物联网参考体系架构 12
1.4.1 物联网参考体系架构概述 12
1.4.2 物联网参考体系架构需求 12
1.4.3 物联网体系架构研究现状 13
1.4.4 物联网体系架构 18
1.5 物联网的形态结构 20
1.6 物联网的技术体系 24
1.7 物联网的标准 26
1.7.1 国际物联网标准的发展 26
1.7.2 国内物联网标准的发展 28
1.8 物联网的市场分析及应用前景 29
1.8.1 物联网市场的技术驱动 29
1.8.2 物联网的应用前景 31
第2篇 感知层
第2章 自动识别技术 34
2.1 自动识别技术概述 34
2.1.1 自动识别技术的
基本概念 34
2.1.2 自动识别技术的种类 34
2.2 条形码技术 35
2.2.1 条形码概述 35
2.2.2 条形码的分类和编码方法 36
2.2.3 条形码的生产方法 39
2.2.4 条形码识读原理与技术 40
2.2.5 二维码 42
2.2.6 条形码技术的应用 45
2.3 射频识别(RFID)技术 45
2.3.1 射频识别技术概述 45
2.3.2 射频识别系统的组成 46
2.3.3 射频识别系统的主要技术 47
2.3.4 射频识别系统的分类 53
2.3.5 射频识别技术标准 53
2.3.6 EPC规范 54
2.3.7 射频识别的应用 59
2.4 机器视觉识别技术 63
2.4.1 机器视觉识别概述 63
2.4.2 机器视觉系统的典型结构 63
2.4.3 机器视觉识别技术的应用 66
2.5 生物识别技术 67
2.5.1 生物识别技术概述 67
2.5.2 指纹识别 70
2.5.3 声纹识别 71
2.5.4 人脸识别 73
2.5.5 静脉识别 76
第3章 传感器设备及智能终端 78
3.1 传感器设备 78
3.1.1 概述 78
3.1.2 传感器的特性和分类 80
3.1.3 代表性传感器原理 82
3.1.4 传感器产业发展与现状 87
3.2 智能终端 88
3.2.1 智能终端的定义 88
3.2.2 智能终端特点 89
3.2.3 智能传感器与智能终端 90
3.2.4 智能终端的应用 91
3.2.5 智能终端发展现状与趋势 94
3.2.6 智能终端产业发展情况 97
第3篇 网络传输层
第4章 无线传感器网络 102
4.1 无线传感器网络的发展 102
4.2 无线传感器网络的体系结构 103
4.2.1 无线传感器网络结构 103
4.2.2 无线传感器网络设备
技术架构 104
4.3 中高速无线网络规范概述 107
4.3.1 IEEE 802.11X系列无线
局域网标准 107
4.3.2 IEEE 802.11ah低频段低功耗
无线局域网技术 109
4.3.3 无线局域网的构建 110
4.4 低速无线网络规范概述 112
4.4.1 无线传感器网络标准协议 112
4.4.2 无线传感器网络协议架构 113
4.5 IEEE 802.15.4技术及
ZigBee技术 115
4.5.1 IEEE 802.15系列标准 115
4.5.2 IEEE 802.15.4协议簇 116
4.5.3 IEEE 802.15.4协议栈结构 118
4.5.4 IEEE 802.15.4物理层协议 118
4.5.5 IEEE 802.15.4的
MAC协议 121
4.5.6 ZigBee技术及网络构成 127
4.6 Z-Wave技术 136
4.6.1 Z-Wave技术的发展 136
4.6.2 Z-Wave协议体系 136
4.6.3 Z-Wave网络构成 137
4.7 6LoWPAN技术 138
4.7.1 6LoWPAN技术的发展 138
4.7.2 6LoWPAN标准协议栈
架构 138
4.7.3 6LoWPAN 网络拓扑和
路由协议 140
4.7.4 6LoWPAN网络层帧格式 141
4.7.5 IPv6 邻居发现协议 142
4.8 蓝牙及蓝牙4.x技术 145
4.8.1 蓝牙技术概述 145
4.8.2 蓝牙4.x技术与蓝牙
Mesh技术 147
4.9 体域网技术 151
4.9.1 体域网技术的背景 151
4.9.2 体域网的架构 151
4.9.3 无线体域网的节点设计 155
4.9.4 体域网面临的挑战 156
4.10 面向视频通信的无线传感器
网络技术 158
4.10.1 简介 158
4.10.2 关键技术的研究挑战 158
4.10.3 应用 160
第5章 因特网 163
5.1 因特网概述 163
5.1.1 因特网发展历史 163
5.1.2 互联网发展趋势 164
5.1.3 因特网与物联网 166
5.2 因特网的组成结构 167
5.2.1 通信子网 167
5.2.2 资源子网 168
5.3 因特网的协议及体系结构 168
5.3.1 网络协议 168
5.3.2 网络的体系结构 169
5.3.3 OSI基本参考模型 170
5.4 TCP/IP协议 172
5.4.1 TCP/IP协议的分层结构 172
5.4.2 TCP/IP协议集 173
5.5 W3C标准和万维物联网 174
5.5.1 W3C标准 174
5.5.2 万维物联网 175
第6章 窄带物联网 177
6.1 发展概述 177
6.2 NB-IoT技术 178
6.2.1 通信协议特点 179
6.2.2 NB-IoT技术优势 183
6.2.3 NB-IoT应用场景 184
6.3 LoRa技术 185
6.3.1 LoRa技术发展 185
6.3.2 LoRaWAN 186
6.3.3 LoRa技术优势 191
6.3.4 LoRa应用分析 192
6.3.5 LoRa和NB-loT比较 194
第7章 移动通信网 197
7.1 移动通信网发展史 197
7.2 4G:LTE通信技术 205
7.2.1 LTE通信技术概述 205
7.2.2 LTE通信技术特性 205
7.2.3 LTE的网络结构 206
7.2.4 LTE的系统架构 207
7.2.5 LTE语音通话 209
7.3 5G:下一代移动网络 210
7.3.1 5G概念 210
7.3.2 5G进展 210
7.3.3 5G核心架构 211
7.3.4 5G关键技术及应用 213
7.4 移动互联网 216
7.4.1 移动互联网概述 216
7.4.2 移动互联网的目标 217
7.4.3 移动互联网的基础协议 217
7.4.4 移动互联网的扩展协议 218
第4篇 管理服务层
第8章 物联网数据融合与管理 224
8.1 信息融合概述 224
8.1.1 信息融合的发展 224
8.1.2 信息融合的定义 225
8.1.3 信息融合的应用 225
8.2 信息融合的基本原理 226
8.2.1 信息融合的体系结构 226
8.2.2 信息融合技术的理论方法 228
8.3 物联网中的数据融合技术 229
8.3.1 物联网数据融合的作用 229
8.3.2 基于1级融合的数据
融合模型 231
8.3.3 多传感器算法 232
8.4 物联网数据管理技术 233
8.4.1 物联网数据管理系统的
特点 233
8.4.2 传感器网络数据管理系统
结构 233
第9章 物联网安全技术 235
9.1 物联网的安全概述 235
9.1.1 物联网安全特征 235
9.1.2 物联网面临的安全威胁 236
9.1.3 物联网安全体系结构 237
9.2 物联网的安全关键技术 238
9.2.1 密钥管理机制 238
9.2.2 数据处理与隐私性 239
9.2.3 安全路由 239
9.2.4 认证与访问控制 240
9.2.5 恶意代码防御 242
9.2.6 入侵检测与容侵容错技术 242
9.2.7 基于IPv6物联网的
安全技术 242
9.3 物联网的安全管理 243
9.4 区块链技术与物联网安全 245
9.4.1 区块链技术 245
9.4.2 利用区块链保障
物联网安全 247
第10章 物联网的测试技术 248
10.1 物联网的测试技术概述 248
10.1.1 需求分析 248
10.1.2 测试标准 252
10.1.3 传感器网络测试的
特点 252
10.1.4 传感器网络测试系统 254
10.2 物联网安全测试 255
10.2.1 安全测试系统概述 255
10.2.2 系统的搭建与测试报告 259
第5篇 综合应用层
第11章 物联网应用案例—
智能电网 262
11.1 智能电网概述 262
11.1.1 智能电网背景 262
11.1.2 智能电网定义 263
11.1.3 常用术语 263
11.2 智能电网体系架构 263
11.3 智能电网典型案例:基于物联网
的工厂设备能耗管控系统 265
11.3.1 通用信息模型和基于
物联网的通信框架 265
11.3.2 基于物联网的DR能源
管理系统与FSGIM 268
11.4 智能电网典型案例:
核心网络 270
11.4.1 基于智能电网的配电
自动化 270
11.4.2 基于物联网的输电线路
在线监测系统 272
11.4.3 基于云计算的智能电网
信息平台 273
11.5 智能电网典型案例:智能电表 275
11.6 智能电网典型案例:家庭网络 276
11.6.1 用电信息采集系统 276
11.6.2 智能电网家庭综合能源
管理系统 277
第12章 物联网应用案例—
智能工业 281
12.1 智能制造及工业互联网
发展趋势 281
12.1.1 工业4.0 281
12.1.2 工业互联网发展趋势 284
12.1.3 工业互联网面临的
挑战与机遇 288
12.2 工业互联网体系架构 289
12.3 工业互联网标准和关键技术 291
12.3.1 工业无线技术 291
12.3.2 工业无线标准情况 292
12.3.3 工业以太网技术 293
12.3.4 基于IPv6的工业
互联网技术 293
12.4 工业互联网中的新兴技术 294
12.4.1 边缘计算 294
12.4.2 OPC UA 295
12.5 工业互联网应用 296
12.5.1 制造业供应链管理方面的
应用 297
12.5.2 交通运输方面的应用 298
12.5.3 环保监测及能源管理
方面的应用 298
12.5.4 工业安全生产管理方面的
应用 299
12.5.5 生产过程工艺优化方面的
应用 299
第13章 物联网应用案例—
智能交通 302
13.1 智能交通概述 302
13.1.1 智能交通系统概述 302
13.1.2 智能交通系统功能与
特征 304
13.1.3 智能交通中的物联网
技术 305
13.2 智能交通系统平台架构 306
13.3 城市智能交通管理系统 309
13.3.1 城市智能交通管理系统
方案设计 310
13.3.2 智能交通管理系统的建设
案例 311
13.4 车联网 312
13.4.1 车联网概述 312
13.4.2 国内外车联网的发展史 313
13.4.3 车联网的功能与关键技术 314
13.4.4 车联网发展展望 316
第14章 物联网应用案例—
智能建筑 319
14.1 智能化住宅小区 319
14.1.1 智能化住宅小区概述 319
14.1.2 物联网小区安防系统
设计与应用 319
14.2 智能楼宇 320
14.3 智能家居 323
14.3.1 智能家居感知层设备 325
14.3.2 智能家居网络层设备 328
14.3.3 智能家居应用层设备 332

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作者介绍

魏旻教授,韩国汉阳大学博士后,重庆市青年拔尖人才,重庆市工业物联网协同创新中心常务副主任,工业物联网国际科技合作基地副主任,ISO/IEC JTC1 SC41物联网及其相关技术国际标准工作组专家、IEC SEG8电工系统通信技术与架构国际标准工作组专家,NAMUR中国智能制造工作组组长。

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