物联网导论
作者：魏旻，王平 主编
出版时间：2015年版
内容简介
本书针对高等院校物联网工程类专业的需求，根据教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会制定的《高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范》的要求编写而成。全书分为5篇共17章，包括：绪论、物联网体系架构、自动识别技术、传感器智能设备及智能终端、无线传感器网络、因特网、宽带无线接入网、移动通信网、物联网数据融合与管理、云计算、物联网中间件、物联网安全技术、物联网的测试技术、智能电网、智能工业、智能交通及智能建筑等内容。
本书引入了物联网的*研究成果，特别包括了作者参与ISO/IEC JTC1 WG10物联网工作组的*成果，融入了应用系统研发的相关案例，既体现了前沿技术研究成果，又与产业需求紧密结合。本书结构紧凑，语言通俗，深入浅出，可读性强，便于自学。
本书适合高等院校物联网工程专业的本科生、研究生作为专业教材使用，也适合其他各专业作为选修课教材使用，亦适合对物联网感兴趣的各类读者参考阅读。
目 录
第1篇 概述
第1章 绪论 1
1.1 物联网的发展历程 1
1.1.1 国外物联网的发展 1
1.1.2 国内物联网的发展 4
1.2 物联网的定义 6
1.3 物联网的特点与相关概念辨析 7
1.3.1 物联网的主要特点 7
1.3.2 物联网的其他特点 7
1.3.3 物联网相关概念辨析 8
1.4 物联网的演进路径 10
1.4.1 电信网和传感网的区别 11
1.4.2 电信网和传感网的联系 11
1.5 物联网的标准 11
1.5.1 国际物联网标准的发展 11
1.5.2 国内物联网标准的发展 13
1.6 物联网的市场分析及应用前景 14
1.6.1 物联网市场的技术驱动 14
1.6.2 物联网的应用前景 16
第2章 物联网体系架构 18
2.1 物联网的参考体系架构 18
2.1.1 物联网的参考体系架构概述 18
2.1.2 物联网的参考体系架构需求 19
2.1.3 物联网的体系架构研究现状 20
2.1.4 物联网的网络架构 25
2.2 物联网的形态结构 26
2.2.1 开放式物联网的形态结构 26
2.2.2 闭环式物联网的形态结构 27
2.2.3 融合式物联网的形态结构 29
2.3 物联网的技术体系 31
2.4 物联网的知识体系 33
2.5 物联网的产业体系 35
2.6 物联网的资源体系 37
2.7 物联网的参考体系架构发展趋势 38
第2篇 感知层
第3章 自动识别技术 41
3.1 自动识别技术概述 41
3.1.1 自动识别技术的基本概念 41
3.1.2 自动识别技术的种类 42
3.2 条形码技术 42
3.2.1 条形码概述 42
3.2.2 条形码的分类和编码方法 43
3.2.3 条形码的生产方法 46
3.2.4 条形码识读原理与技术 47
3.2.5 二维码 50
3.2.6 条形码技术的应用 53
3.3 射频识别技术 53
3.3.1 射频识别技术概述 53
3.3.2 射频识别系统的组成 54
3.3.3 射频识别系统的主要技术 55
3.3.4 射频识别系统的分类 60
3.3.5 射频识别技术标准 61
3.3.6 EPC规范 61
3.3.7 射频识别的应用 66
3.4 机器视觉识别技术 70
3.4.1 机器视觉识别概述 70
3.4.2 机器视觉系统的典型结构 70
3.4.3 机器视觉识别技术的应用 73
3.5 生物识别技术 74
3.5.1 生物识别技术概述 74
3.5.2 指纹识别 77
3.5.3 声纹识别 78
3.5.4 人脸识别 80
3.5.5 手掌静脉识别 82
3.5.6 生物识别技术的应用 83
第4章 传感器智能设备及智能终端 84
4.1 传感器设备 84
4.1.1 概述 84
4.1.2 传感器的特性和分类 86
4.1.3 代表性传感器原理 88
4.1.4 传感器产业发展与现状 94
4.2 智能终端 95
4.2.1 智能终端的定义 95
4.2.2 智能终端特点 95
4.2.3 智能传感器与智能终端 97
4.2.4 智能终端的应用 97
4.2.5 智能终端发展现状与趋势 100
4.2.6 智能终端产业发展情况 103
第3篇 网络传输层
第5章 无线传感器网络 106
5.1 无线传感器网络的发展 107
5.2 无线传感器网络的体系结构 107
5.2.1 无线传感器网络结构 107
5.2.2 无线传感器网络设备技术架构 108
5.3 低速无线网络规范概述 111
5.3.1 无线传感器网络标准协议 111
5.3.2 无线传感器网络协议架构 112
5.4 IEEE 802.15.4技术 114
5.4.1 IEEE 802.15系列标准 114
5.4.2 IEEE 802.15.4协议簇 115
5.4.3 IEEE 802.15.4协议栈结构 116
5.4.4 IEEE 802.15.4物理层协议 117
5.4.5 IEEE 802.15.4的MAC协议 120
5.5 ZigBee技术 126
5.5.1 ZigBee技术的发展 126
5.5.2 ZigBee 协议体系 127
5.5.3 ZigBee 网络的构成 132
5.6 6LoWPAN技术 135
5.6.1 6LoWPAN技术的发展 135
5.6.2 6LoWPAN 标准协议栈架构 135
5.6.3 6LoWPAN 网络拓扑和路由协议 137
5.6.4 6LoWPAN 网络层帧格式 138
5.6.5 IPv6 邻居发现协议 139
5.7 蓝牙及蓝牙4.x技术 142
5.7.1 蓝牙技术概述 142
5.7.2 蓝牙4.x技术 144
5.8 体域网技术 146
5.8.1 体域网技术的背景 146
5.8.2 体域网的架构 146
5.8.3 无线体域网的节点设计 149
5.8.4 体域网面临的挑战 150
5.9 面向视频通信的无线传感网技术 153
5.9.1 简介 153
5.9.2 关键技术 153
5.9.3 面临的挑战 154
第6章 因特网 156
6.1 因特网概述 156
6.1.1 因特网发展历史 156
6.1.2 互联网发展趋势 158
6.1.3 因特网与物联网 159
6.2 因特网的组成结构 162
6.2.1 通信子网 162
6.2.2 资源子网 163
6.3 因特网的协议及体系结构 163
6.3.1 网络协议 163
6.3.2 网络的体系结构 163
6.3.3 OSI基本参考模型 164
6.4 TCP/IP 协议 167
6.4.1 TCP/IP 协议的分层结构 167
6.4.2 TCP/IP协议集 168
6.4.3 TCP/IP的数据链路层 168
6.4.4 TCP/IP网络层 169
6.4.5 TCP/IP的传输层 176
6.4.6 TCP/IP的会话层至应用层 178
第7章 宽带无线接入网 179
7.1 宽带无线接入网概述 179
7.2 无线局域网 180
7.2.1 IEEE 802.11X系列无线局域网标准 180
7.2.2 无线局域网的构建 181
7.3 无线城域网 183
7.3.1 IEEE 802.16系列无线城域网标准 183
7.3.2 IEEE 802.16协议体系结构 185
7.3.3 WiMAX组网实例 185
第8章 移动通信网 187
8.1 移动通信网发展史 187
8.2 3G通信技术 191
8.3 4G：LTE通信技术 195
8.3.1 LTE通信技术概述 195
8.3.2 LTE通信技术特性 195
8.3.3 LTE的网络结构 196
8.3.4 系统架构 197
8.3.5 LTE语音通话 199
8.4 5G：下一代移动网络 200
8.4.1 5G概念 200
8.4.2 5G核心架构 200
8.4.3 5G关键技术 202
8.5 移动互联网 204
8.5.1 移动互联网概述 204
8.5.2 移动互联网的目标 204
8.5.3 移动互联网的基础协议 205
8.5.4 移动互联网的扩展协议 206
第4篇 管理服务层
第9章 物联网数据融合与管理 209
9.1 数据融合概述 209
9.1.1 数据融合的发展 209
9.1.2 数据融合的定义 210
9.1.3 数据融合的应用 210
9.2 数据融合的基本原理 211
9.2.1 数据融合的体系结构 211
9.2.2 数据融合技术的理论方法 213
9.2.3 数据融合模型介绍 215
9.3 物联网中的数据融合技术 216
9.3.1 物联网数据融合的作用 216
9.3.2 传感网数据融合的基本原理 217
9.3.3 基于信息抽象层次的数据融合模型 218
9.3.4 多传感器算法 220
9.4 物联网数据管理技术 220
9.4.1 物联网数据管理系统的特点 220
9.4.2 传感网数据管理系统结构 220
第10章 云计算 222
10.1 云计算概述 222
10.2 云计算系统及其关键技术 224
10.2.1 云计算体系结构 224
10.2.2 云计算关键技术 225
10.2.3 云计算技术层次 226
10.3 典型云计算原理 227
10.3.1 谷歌文件系统 227
10.3.2 分布式数据处理MapReduce 230
10.3.3 分布式锁服务 232
10.3.4 分布式结构化数据表Bigtable 232
10.3.5 分布式存储系统Megastore 234
10.4 云计算与物联网结合方式 235
第11章 物联网中间件 238
11.1 物联网中间件简介 238
11.1.1 什么是物联网中间件 238
11.1.2 中间件在物联网中的作用 239
11.1.3 物联网中间件现状与发展趋势 240
11.2 物联网中间件系统总体架构 240
11.3 物联网中间件设计方法 242
11.4 物联网典型中间件 243
11.4.1 传感网网关中间件 243
11.4.2 传感网节点中间件 244
11.4.3 传感网安全中间件 246
第12章 物联网安全技术 248
12.1 物联网的安全概述 248
12.1.1 物联网安全特征 248
12.1.2 物联网安全威胁分析 249
12.1.3 物联网安全体系结构 250
12.2 物联网的安全关键技术 251
12.2.1 密钥管理机制 251
12.2.2 数据处理与隐私性 252
12.2.3 安全路由 252
12.2.4 认证与访问控制 253
12.2.5 恶意代码防御 255
12.2.6 入侵检测与容侵容错技术 255
12.2.7 基于IPv6物联网的安全技术 255
12.3 物联网的安全管理 256
第13章 物联网的测试技术 259
13.1 物联网的测试技术概述 259
13.1.1 需求分析 259
13.1.2 测试标准 263
13.1.3 传感网网络测试的特点 263
13.1.4 传感网测试架构 265
13.2 物联网安全测试 266
13.2.1 安全测试系统概述 266
13.2.2 系统的搭建与测试报告 270
第5篇 综合应用层
第14章 物联网应用案例——智能电网 272
14.1 智能电网概述 272
14.1.1 智能电网背景 272
14.1.2 智能电网定义 273
14.1.3 常用术语 273
14.2 智能电网体系架构 273
14.3 智能电网典型案例：核心网络 275
14.3.1 基于智能电网的配电自动化 275
14.3.2 基于物联网的输电线路在线监测系统 276
14.3.3 基于云计算的智能电网信息平台 278
14.4 智能电网典型案例：智能电表 280
14.5 智能电网典型案例：家庭网络 281
14.5.1 用电信息采集系统 281
14.5.2 智能电网家庭综合能源管理系统 282
第15章 物联网应用案例——智能工业 285
15.1 工业物联网概述 285
15.1.1 工业物联网的发展历程 285
15.1.2 工业物联网面临的挑战与机遇 286
15.2 工业物联网体系架构 287
15.3 工业物联网标准和关键技术 289
15.3.1 工业无线技术 289
15.3.2 工业无线标准情况 290
15.3.3 工业以太网技术 291
15.4 工业物联网的发展趋势 292
15.5 智能制造 293
15.5.1 工业4.0 294
15.5.2 工业4.0的关键特征 295
15.5.3 新的商业机会和模式 295
15.5.4 工业4.0 愿景 296
15.6 工业物联网应用 297
15.6.1 制造业供应链管理方面的应用 297
15.6.2 环保监测及能源管理方面的应用 298
15.6.3 工业安全生产管理方面的应用 298
15.6.4 生产过程工艺优化方面的应用 299
第16章 物联网应用案例——智能交通 301
16.1 智能交通概述 301
16.1.1 智能交通系统概述 301
16.1.2 智能交通系统功能与特征 303
16.1.3 智能交通中的物联网技术 304
16.2 智能交通系统平台架构 305
16.3 城市智能交通管理系统 308
16.3.1 城市智能交通管理系统方案设计 309
16.3.2 智能交通管理系统的建设案例 310
16.4 车联网 311
16.4.1 车联网概述 311
16.4.2 国内外车联网的发展史 312
16.4.3 车联网的功能与关键技术 313
16.4.4 车联网发展展望 314
第17章 物联网应用案例——智能建筑 316
17.1 智能化住宅小区 316
17.1.1 智能化住宅小区概述 316
17.1.2 物联网小区安防系统设计与应用 316
17.2 智能楼宇 317
17.3 智能家居 319
17.3.1 智能家居感知层设备 321
17.3.2 智能家居网络层设备 323
17.3.3 智能家居应用层 327
参考文献 330
