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第1章 物联网体系结构1

1.1物联网的发展背景1

1.2物联网的概念2

1.2.1物联网的定义2

1.2.2物联网与各种网络之间的关系4

1.3物联网的体系结构7

1.3.1感知层8

1.3.2传输层9

1.3.3处理层11

1.3.4应用层12

1.4物联网的关键技术13

1.4.1自动识别技术13

1.4.2传感技术14

1.4.3网络技术15

1.4.4数据处理技术15

1.5物联网的发展趋势和组网结构16

习题17

第2章 物品信息编码18

2.1物品的分类与编码18

2.1.1物品的分类18

2.1.2物品编码及其载体19

2.1.3 EAN，UCC系统的物品编码21

2.2一维条码24

2.2.1一维条码的构成和分类24

2.2.2一维条码的种类26

2.3二维码28

2.3.1二维码的特点和分类28

2.3.2 PDF417码29

2.3.3 QR码30

2.3.4汉信码32

2.3.5其他二维码及复合码33

2.3.6一维条码和二维码的应用34

2.4产品电子代码EPC35

2.4.1 EPC的产生与发展36

2.4.2 EPC编码体系37

2.4.3 EPC编码实例38

2.4.4 EPC系统40

2.4.5 EPC应用举例44

2.5其他电子编码45

2.5.1 ISO编码体系45

2.5.2日本泛在中心（UID center）体系45

习题46

第3章 自动识别技术48

3.1自动识别技术概述48

3.1.1自动识别技术的概念48

3.1.2自动识别技术的分类49

3.1.3自动识别系统的构成49

3.2条码识别50

3.2.1条码的编制和印刷50

3.2.2条码阅读器50

3.2.3条码数据处理52

3.3 RFID技术及其分类52

3.4 RFID系统的构成54

3.4.1电子标签54

3.4.2 RFID读写器57

3.4.3应用系统59

3.4.4 RFID系统中间件59

3.5 RFID系统的能量传输和防碰撞机制60

3.5.1能量传输方式60

3.5.2 RFID系统的防碰撞机制61

3.6 NFC62

3.6.1 NFC的技术特点62

3.6.2 NFC系统工作原理62

3.7其他自动识别技术64

3.7.1卡识别64

3.7.2语音识别66

3.7.3光学字符识别68

3.7.4生物识别69

3.8自动识别技术比较71

习题72

第4章 嵌入式系统73

4.1嵌入式系统的概念和发展73

4.1.1嵌入式系统的定义73

4.1.2嵌入式系统的特点73

4.1.3嵌入式系统的发展阶段75

4.1.4物联网中的嵌入式系统75

4.2嵌入式系统的结构77

4.2.1硬件层77

4.2.2硬件抽象层82

4.2.3系统软件层82

4.2.4应用软件层83

4.3嵌入式处理器的分类83

4.3.1嵌入式微控制器83

4.3.2嵌入式数字信号处理器83

4.3.3嵌入式微处理单元MPU84

4.3.4片上系统SoC84

4.4嵌入式操作系统85

4.4.1 μC/OS-Ⅱ85

4.4.2 TRON86

4.4.3嵌入式Linux86

4.4.4 iOS86

4.4.5 Android87

4.4.6其他嵌入式操作系统88

4.5嵌入式系统的开发89

4.5.1单片机平台上的嵌入式应用开发89

4.5.2智能终端上的嵌入式应用开发91

4.6嵌入式系统的应用领域92

4.6.1工业自动化92

4.6.2商业应用93

4.6.3网络设备93

4.7嵌入式系统的前景94

4.7.1嵌入式系统的现状94

4.7.2嵌入式系统的技术瓶颈94

4.7.3嵌入式系统的发展趋势95

习题95

第5章 定位技术96

5.1定位技术概述96

5.1.1定位的性能指标96

5.1.2定位技术的分类96

5.1.3定位技术在物联网中的发展97

5.2基于移动终端的定位97

5.2.1全球定位系统GPS97

5.2.2其他定位导航系统99

5.3基于网络的定位技术99

5.3.1基于移动通信网络的定位99

5.3.2基于无线局域网的定位101

5.3.3其他基于短距离无线通信网络的定位103

5.4混合定位104

5.5基于位置的服务105

5.5.1 LBS系统的组成105

5.5.2 LBS体系结构106

5.5.3 LBS的核心技术107

5.5.4 LBS的漫游和异地定位108

5.5.5 LBS的计算模式108

5.5.6位置服务与移动互联网109

5.5.7位置服务与增强现实技术（AR）110

习题111

第6章 传感器112

6.1传感器的基本概念112

6.1.1传感器的定义112

6.1.2传感器的构成112

6.1.3传感器的特性113

6.2传感器种类114

6.2.1阻抗型传感器115

6.2.2电压型传感器116

6.2.3磁敏型传感器118

6.2.4光纤传感器119

6.2.5气体传感器119

6.3新型传感器120

6.3.1多功能传感器120

6.3.2 MEMS传感器121

6.3.3智能传感器124

习题127

第7章 传感器网络128

7.1无线传感器网络概述128

7.1.1无线传感器网络的组成128

7.1.2无线传感器网络的体系结构130

7.1.3无线传感器网络的特征131

7.1.4无线传感器网络的研究所面临的挑战及发展趋势132

7.2无线传感器网络的通信协议132

7.2.1 MAC协议133

7.2.2路由协议137

7.2.3传输协议141

7.3无线传感器网络的组网技术142

7.3.1 ZigBee网络的特点142

7.3.2 ZigBee网络的设备和拓扑结构143

7.3.3 ZigBee协议栈144

7.4无线传感器网络的核心支撑技术146

7.4.1拓扑控制146

7.4.2时间同步147

7.4.3数据融合149

7.5无线传感器网络的应用开发150

7.5.1无线传感器网络的硬件开发150

7.5.2无线传感器网络的软件开发151

7.5.3无线传感器网络操作系统152

7.6基于现场总线的传感网153

7.6.1现场总线154

7.6.2现场总线的种类154

习题155

第8章 物联网的接入和承载156

8.1无线IP接入技术157

8.1.1 Wi-Fi157

8.1.2蓝牙160

8.1.3 UWB技术161

8.1.4 WiMAX163

8.1.5 MBWA163

8.1.6 GPRS164

8.1.7 CDMA 1X165

8.2有线接入技术165

8.2.1以太网接入165

8.2.2 ADSL接入166

8.2.3光纤接入166

8.2.4 HFC接入167

8.2.5电力线接入167

8.3传感器网络的接入168

8.3.1无线传感器网络的接入168

8.3.2现场总线的接入169

8.4移动通信网络170

8.4.1第二代移动通信网络GSM170

8.4.2第三代移动通信网络3G173

8.4.3第四代移动通信网络4G176

8.5核心通信网络176

8.5.1核心传输网络177

8.5.2核心交换网络177

习题179

第9章 互联网180

9.1互联网体系结构180

9.1.1 TCP/IP模型180

9.1.2数据传输的封装关系181

9.2 IP协议182

9.2.1 IP地址182

9.2.2 IPv4协议183

9.2.3 IPv6协议184

9.2.4 IP协议的辅助协议186

9.2.5 IPv4向IP发6的过渡189

9.3互联网传输层协议191

9.3.1进程到进程的数据传递191

9.3.2 UDP协议192

9.3.3 TCP协议192

9.4互联网应用层协议194

9.4.1域名系统194

9.4.2 HTTP协议195

9.4.3 CoAP协议196

9.4.4 SIP协议197

9.4.5 SDP协议198

9.5移动互联网198

9.5.1移动互联网的组成199

9.5.2移动互联网的体系结构199

9.5.3移动互联网的服务质量200

9.5.4移动IP技术202

9.5.5 WAP协议203

习题205

第10章 物联网的数据处理206

10.1数据中心206

10.1.1数据中心的组成206

10.1.2数据中心的分类与分级207

10.1.3数据中心的建设207

10.2数据库系统209

10.2.1数据库的类型209

10.2.2数据库的操作209

10.2.3数据库与物联网209

10.3数据挖掘210

10.3.1数据挖掘的过程210

10.3.2数据挖掘的方法211

10.3.3物联网中的数据挖掘212

10.4搜索引擎212

10.4.1搜索引擎的分类212

10.4.2搜索引擎的组成和工作原理213

10.4.3面向物联网的搜索引擎214

10.5海量数据存储215

10.5.1磁盘阵列215

10.5.2网络存储216

10.5.3云存储217

10.6云计算218

10.6.1云计算的概念218

10.6.2云计算的体系结构219

10.6.3云计算系统实例220

10.6.4云计算系统的开发223

10.7普适计算225

10.7.1普适计算技术的特征226

10.7.2普适计算的系统组成227

10.7.3普适计算的体系结构227

10.7.4普适计算的关键技术228

习题229

第11章 物联网的安全与管理230

11.1物联网的安全架构230

11.2物联网的安全威胁与需求231

11.2.1感知层的安全231

11.2.2传输层的安全232

11.2.3处理层的安全233

11.2.4应用层的安全233

11.3物联网安全的关键技术234

11.3.1密钥管理技术234

11.3.2虚拟专用网技术236

11.3.3认证技术237

11.3.4访问控制技术238

11.3.5入侵检测技术238

11.3.6容侵容错技术239

11.3.7隐私保护技术239

11.4物联网的管理240

11.4.1物联网的自组织网络管理241

11.4.2物联网的分布式网络管理模型242

11.4.3物联网的网络管理方案243

习题245

第12章 物联网应用246

12.1智能电网246

12.1.1智能电网的特点246

12.1.2智能电网的功能框架247

12.1.3智能电网的组成249

12.1.4智能电网的关键技术250

12.1.5智能电网发展状况251

12.2智能交通252

12.2.1智能交通系统概述252

12.2.2智能交通的体系结构252

12.2.3 ETC254

12.3智能物流255

12.3.1智能物流的概念255

12.3.2智能物流的体系结构256

12.3.3智能物流的相关技术257

12.3.4智能物流中的配送系统258

12.4精细农业260

12.4.1精细农业概述261

12.4.2精细农业相关技术261

12.4.3精细农业的应用实例263

12.5智能环保264

12.5.1智能环保系统的架构和相关技术265

12.5.2智能环保系统的组成265

12.5.3智能环保系统实例266

12.6智能家居267

12.6.1智能家居的功能267

12.6.2智能家居的技术需求268

12.6.3智能家居物联网应用实例271

12.7智慧医疗273

12.7.1医用传感器274

12.7.2体域网和身体传感网274

习题275

第13章 物联网标准及发展276

13.1物联网标准的体系框架276

13.2国际物联网标准制定现状277

13.2.1国际电信联盟电信标准化组织（ITU-T）278

13.2.2欧洲电信标准化协会 （ETSI）279

13.2.3国际标准化组织／国际电工委员会 （ISO/IEC）279

13.2.4美国电气与电子工程师学会 （IEEE）280

13.2.5第三代合作伙伴计划 （3GPP）281

13.2.6互联网工程任务组（IETF）281

13.2.7 EPCglobal282

13.3我国物联网标准制定现状282

13.3.1国家传感器网络标准工作组 （WGSN）283

13.3.2中国通信标准化协会 （CCSA）283

13.3.3闪联标准工作组（IGRS）283

13.3.4我国其他物联网标准组织284

13.4物联网的重要标准284

13.4.1感知层标准284

13.4.2传输层标准287

13.4.3处理层标准288

13.4.4应用层标准288

13.4.5公共类技术标准289

13.5物联网部分标准简介290

13.5.1 EPCglobal GEN 2290

13.5.2 ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693291

13.5.3 IEEE 1451系列标准292

13.5.4 IEEE 802.15.4293

13.5.5 IEC 61850系列标准294

13.6物联网标准展望294

习题295

附录 习题参考答案或提示296

参考文献319