物联网技术概论

第1章物联网概述1

1.1物联网相关的概念1

1.1.1物联网1

1.1.2传感网2

1.1.3泛在网3

1.1.4物联网、传感网与泛在网之间的关系3

1.2物联网的发展和特点4

1.2.1物联网的起源4

1.2.2物联网的发展4

1.2.3物联网的特征7

1.3物联网体系架构7

1.3.1感知层8

1.3.2网络层9

1.3.3应用层9

1.4物联网标准化10

1.4.1国际物联网标准制定现状11

1.4.2我国物联网标准制定现状13

1.4.3我国物联网标准14

本章小结15

习题15第2章RFID技术16

2.1RFID技术概述16

2.1.1射频识别技术16

2.1.2RFID技术的组成与特点20

2.1.3RFID技术的发展21

2.2RFID工作原理23

2.2.1RFID工作原理23

2.2.2读写器原理23

2.2.3读写器天线25

2.3RFID标准26

2.3.1RFID标准体系26

2.3.2RFID技术标准33

2.3.3中国RFID标准34

2.4RFID应用实例35

本章小结42

习题42第3章传感器技术44

3.1传感器概述44

3.1.1传感器的概念44

3.1.2传感器的组成45

3.1.3传感器的分类45

3.1.4传感器的性能参数46

3.2常用传感器48

3.2.1温度传感器及热敏元件48

3.2.2光电式传感器及光敏元件51

3.2.3气敏传感器及气敏元件55

3.2.4力敏传感器及力敏元件56

3.2.5磁敏传感器及磁敏元件57

3.2.6超声波传感器59

3.3传感器和微控制器接口61

3.3.1RS-232标准串行接口总线61

3.3.2USB总线技术62

3.3.3SPI接口64

3.3.4I2C接口65

3.3.5GP-IB标准接口66

3.4智能传感器68

3.4.1智能传感器概述68

3.4.2智能传感器实现途径71

3.4.3智能传感器应用举例74

本章小结79

习题79第4章无线传感器网络技术80

4.1无线传感器网络概述80

4.1.1无线传感器网络的定义80

4.1.2无线传感器网络的标准80

4.2无线传感器网络的体系结构81

4.2.1无线传感器网络体系结构81

4.2.2无线传感器网络的特征82

4.3无线传感网络协议栈84

4.3.1协议栈整体结构84

4.3.2无线传感器网络MAC协议85

4.3.3无线传感器网络的路由协议86

4.4无线传感网络的支撑技术89

4.4.1定位技术89

4.4.2时间同步91

4.4.3安全技术93

4.4.4数据融合94

4.5IPv6传感器网络95

4.5.1IPv6传感器网络概述95

4.5.26LoWPAN技术97

4.5.3IPv6传感器网络应用案例100

4.6无线传感器网络的应用101

本章小结102

习题102第5章通信技术104

5.1短距离无线通信技术概述104

5.2ZigBee技术105

5.2.1概述105

5.2.2ZigBee协议栈106

5.2.3网络拓扑结构107

5.2.4ZigBee技术应用109

5.3Wi-Fi技术109

5.3.1Wi-Fi概述109

5.3.2Wi-Fi网络结构和工作原理112

5.3.3Wi-Fi的关键技术和特点115

5.3.4Wi-Fi技术的应用117

5.4超宽带（UWB）技术119

5.4.1UWB技术概述119

5.4.2UWB技术的特点120

5.4.3UWB无线通信系统的关键技术122

5.4.4UWB技术的应用124

5.5移动通信130

5.5.1移动通信概述130

5.5.2GSM全球移动通信系统130

5.5.3CDMA蜂窝通信系统135

5.5.4第三代移动通信系统（3G）139

5.5.5第四代移动通信系统（4G）144

5.6蓝牙技术144

5.6.1蓝牙概述144

5.6.2蓝牙的原理146

5.6.3蓝牙的协议栈148

5.6.4蓝牙技术的应用151

本章小结153

习题153第6章云计算155

6.1云计算概述155

6.1.1云计算的概念155

6.1.2云计算的架构157

6.1.3云计算的关键技术159

6.2云计算主要服务形式163

6.2.1SaaS（软件即服务）164

6.2.2PaaS（平台即服务）165

6.2.3IaaS（基础架构即服务）167

6.3典型云计算平台介绍169

6.4中国云计算的发展情况173

本章小结175

习题175第7章智能信息处理技术177

7.1机器学习177

7.1.1机器学习概述177

7.1.2机器学习系统的基本结构179

7.1.3机器学习的主要策略180

7.2模式识别184

7.2.1模式识别概述185

7.2.2模式识别的主要方法186

7.2.3模式识别的主要应用186

7.3信息融合189

7.3.1信息融合概述189

7.3.2信息融合结构与级别190

7.3.3信息融合的方法192

7.3.4信息融合的主要应用195

7.4数据挖掘199

7.4.1数据挖掘概述199

7.4.2数据挖掘功能和常用方法201

7.4.3数据挖掘工具203

7.4.4基于云计算的物联网数据挖

掘平台实例208

本章小结212

习题213第8章物联网应用214

8.1智能电网214

8.1.1智能电网概述214

8.1.2智能电网的整体架构219

8.1.3智能电网应用案例221

8.2智能物流225

8.2.1智能物流概述225

8.2.2智能物流仓储管理系统226

8.2.3智能生鲜食品冷链物流系统案例227

8.3智能农业231

8.3.1智能农业概述231

8.3.2智能农业系统架构234

8.3.3智能农业应用案例235

8.4智能家居237

8.4.1智能家居概述237

8.4.2智能家居系统体系结构239

8.4.3智能家居系统应用案例241

8.5智能交通246

8.5.1智能交通概述246

8.5.2车联网概述248

8.5.3智能交通应用案例249

8.6智慧城市251

8.6.1智慧城市概述251

8.6.2智慧城市标准体系框架253

8.6.3华为智慧城市应用案例255

本章小结257

习题258第9章物联网安全260

9.1信息安全260

9.1.1信息安全的基本概念260

9.1.2信息安全的分类261

9.2无线传感器网络安全261

9.2.1传感器网络的安全分析262

9.2.2传感器网络的攻击防御机制262

9.3RFID安全265

9.3.1RFID的安全和隐私问题265

9.3.2RFID安全解决方案266

9.4云计算所面临的安全挑战268

9.4.1云计算存在的安全威胁268

9.4.2云计算安全的目标和策略269

9.4.3云计算的安全标准271

9.5物联网安全体系276

9.5.1物联网的安全层次模型及体系结构276

9.5.2感知层安全277

9.5.3网络层安全278

9.5.4处理层的安全需求和安全框架282

9.5.5应用层安全284

9.5.6物联网安全的非技术因素286

本章小结286

习题287

附录IPSO联盟32家承办方的简要介绍288

参考文献291

本书紧紧围绕物联网中“感知层、传输层、应用层”所涉及的三大类技术架构组成的物联网技术知识体系安排教学内容。主要内容包括：物联网的基本概念、体系结构、标准化、关键技术以及主要应用领域与发展；感知技术、射频识别（RFID）技术原理及应用；传感器及无线传感网络的基本知识及应用；与物联网相关的通信与网络技术；云计算及智能信息处理技术；物联网的应用和物联网的安全等。本书针对目前物联网在全球蓬勃发展的现状，特别遴选了一些在重点生产与生活领域中的应用案例进行详细分析与介绍，帮助读者拓展思维、开阔视野，为进一步深入学习和研究物联网技术打下坚实的基础。
本书可以作为电子信息、通信、计算机、自动化、物联网、传感网等相关专业的专业基础课教材，还可供物联网相关的工程技术人员参考。