物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論

目　錄

第1章 物聯(lián)網(wǎng)概述1
1.1 物聯(lián)網(wǎng)的背景1
1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念1
1.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的定義2
1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的主要特點3
1.1.4 物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)3
1.1.5 物聯(lián)網(wǎng)與其他網(wǎng)絡5
1.2 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展6
1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程6
1.2.2 全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和態(tài)勢7
1.2.3 我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀8
1.2.4 我國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展趨勢10
小結(jié)11
習題11
第2章 物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)與標準12
2.1 物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)12
2.1.1 感知層12
2.1.2 網(wǎng)絡層13
2.1.3 應用層13
2.2 物聯(lián)網(wǎng)標準化14
2.2.1 物聯(lián)網(wǎng)標準化體系14
2.2.2 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系15
2.2.3 物聯(lián)網(wǎng)標準制定16
2.3 物聯(lián)網(wǎng)應用19
2.3.1 物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)模型19
2.3.2 物聯(lián)網(wǎng)的應用領(lǐng)域20
小結(jié)22
習題22
第3章 傳感技術(shù)概述23
3.1 傳感器技術(shù)23
3.1.1 傳感器的概念23
3.1.2 傳感器的組成24
3.1.3 傳感器的分類24
3.1.4 常用傳感器27
3.2 無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)29
3.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡的定義29
3.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡的標準30
3.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)30
3.2.4 無線傳感器網(wǎng)絡的特征31
3.2.5 無線傳感器網(wǎng)絡的協(xié)議棧32
3.2.6 無線傳感器網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)33
3.2.7 無線傳感器網(wǎng)絡的應用35
小結(jié)36
習題37
第4章 自動識別技術(shù)38
4.1 自動識別技術(shù)概述38
4.2 磁卡技術(shù)39
4.3 IC卡技術(shù)40
4.4 RFID技術(shù)概述40
4.4.1 RFID技術(shù)簡介40
4.4.2 RFID的發(fā)展41
4.4.3 RFID技術(shù)原理及系統(tǒng)組成42
4.4.4 RFID應用實例44
小結(jié)45
習題45
第5章 短距離無線通信技術(shù)46
5.1 短距離無線通信技術(shù)概述46
5.1.1 短距離無線通信技術(shù)的基本概念46
5.1.2 短距離無線通信技術(shù)的特點46
5.1.3 短距離無線通信技術(shù)的應用47
5.2 Wi-Fi技術(shù)47
5.2.1 Wi-Fi的概念47
5.2.2 Wi-Fi的發(fā)展48
5.2.3 IEEE 802.11系列標準48
5.2.4 Wi-Fi網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和工作原理48
5.3 ZigBee技術(shù)52
5.3.1 ZigBee技術(shù)概述52
5.3.2 ZigBee協(xié)議棧52
5.3.3 ZigBee網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)53
5.3.4 ZigBee技術(shù)的應用53
5.4 藍牙技術(shù)55
5.4.1 藍牙的概念55
5.4.2 藍牙的發(fā)展歷程55
5.4.3 藍牙系統(tǒng)及原理56
5.5 超寬帶（UWB）技術(shù)57
5.5.1 UWB技術(shù)概述57
5.5.2 UWB無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)58
5.5.3 UWB技術(shù)的應用59
小結(jié)60
習題60
第6章 物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)概述61
6.1 計算機網(wǎng)絡基礎61
6.1.1 計算機網(wǎng)絡概述61
6.1.2 計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)61
6.1.3 計算機網(wǎng)絡的分類64
6.2 網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、通信標準
和協(xié)議概述66
6.2.1 標準化組織66
6.2.2 開放系統(tǒng)和開放系統(tǒng)互連模型67
6.3 TCP/IP協(xié)議70
6.4 局域網(wǎng)概述73
6.4.1 局域網(wǎng)的定義73
6.4.2 以太網(wǎng)74
6.4.3 局域網(wǎng)的應用實例——校園網(wǎng)74
6.5 物聯(lián)網(wǎng)與計算機網(wǎng)絡的關(guān)系77
小結(jié)78
習題78
第7章 云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)80
7.1 云計算概述80
7.1.1 云計算簡介80
7.1.2 云計算技術(shù)分類81
7.1.3 云計算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎82
7.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)概述83
7.2.1 大數(shù)據(jù)簡介83
7.2.2 主要的大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)85
7.2.3 大數(shù)據(jù)處理的基本流程86
7.2.4 數(shù)據(jù)中心86
7.3 云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展89
7.3.1 云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展歷程89
7.3.2 為云計算與大數(shù)據(jù)發(fā)展作出
貢獻的科學家91
7.3.3 中國云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀91
7.4 云計算與大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)92
7.5 云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)
發(fā)展的助推器93
小結(jié)95
習題95
第8章 物聯(lián)網(wǎng)的安全96
8.1 信息安全96
8.1.1 信息安全的內(nèi)涵96
8.1.2 信息安全體系結(jié)構(gòu)97
8.1.3 物聯(lián)網(wǎng)信息安全的分類97
8.2 無線傳感器網(wǎng)絡的安全98
8.2.1 WSN可能受到的攻擊分類98
8.2.2 WSN物理攻擊的防護方法99
8.2.3 WSN實現(xiàn)機密性的方法99
8.3 RFID的安全99
8.4 云計算面臨的安全挑戰(zhàn)100
8.4.1 云計算存在的安全威脅101
8.4.2 云計算安全的目標和策略101
8.4.3 云計算的安全標準101
8.5 物聯(lián)網(wǎng)的安全體系103
8.5.1 感知層安全104
8.5.2 網(wǎng)絡層安全104
8.5.3 應用/中間件層安全104
小結(jié)105
習題105
第9章 物聯(lián)網(wǎng)的應用106
9.1 智能電網(wǎng)106
9.1.1 智能電網(wǎng)的定義106
9.1.2 智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)107
9.1.3 智能電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)108
9.2 智能交通108
9.2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通
系統(tǒng)的研究109
9.2.2 目前智能交通系統(tǒng)建設中的
常見問題110
9.2.3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通
系統(tǒng)建設111
9.3 智能家居117
9.3.1 智能家居概述118
9.3.2 智能家居系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)118
小結(jié)119
習題119
第10章 車聯(lián)網(wǎng)建模與仿真研究120
10.1 網(wǎng)絡通信仿真軟件
OPNET Modeler120
10.1.1 OPNET Modeler軟件的特點120
10.1.2 OPNET Modeler軟件網(wǎng)絡
通信機制121
10.1.3 OPNET Modeler的IEEE
802.11標準122
10.2 車聯(lián)網(wǎng)的車輛移動建模理論124
10.2.1 交通系統(tǒng)仿真124
10.2.2 車輛移動建模的分類125
10.2.3 車輛移動模型125
10.2.4 實際車輛移動模型的設計127
10.2.5 車流模型129
10.2.6 構(gòu)建車輛移動模型131
10.3 車聯(lián)網(wǎng)V2I單車道單向運行
場景建模134
10.4 車聯(lián)網(wǎng)V2I雙車道雙向運行
場景建模140
10.5 車聯(lián)網(wǎng)V2V運動場景的建模144
10.6 車聯(lián)網(wǎng)V2I具有冗余系統(tǒng)的
場景建模149
小結(jié)157
習題157
參考文獻158
目　錄

第1章 物聯(lián)網(wǎng)概述1
1.1 物聯(lián)網(wǎng)的背景1
1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念1
1.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的定義2
1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的主要特點3
1.1.4 物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)3
1.1.5 物聯(lián)網(wǎng)與其他網(wǎng)絡5
1.2 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展6
1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程6
1.2.2 全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和態(tài)勢7
1.2.3 我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀8
1.2.4 我國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展趨勢10
小結(jié)11
習題11
第2章 物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)與標準12
2.1 物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)12
2.1.1 感知層12
2.1.2 網(wǎng)絡層13
2.1.3 應用層13
2.2 物聯(lián)網(wǎng)標準化14
2.2.1 物聯(lián)網(wǎng)標準化體系14
2.2.2 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系15
2.2.3 物聯(lián)網(wǎng)標準制定16
2.3 物聯(lián)網(wǎng)應用19
2.3.1 物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)模型19
2.3.2 物聯(lián)網(wǎng)的應用領(lǐng)域20
小結(jié)22
習題22
第3章 傳感技術(shù)概述23
3.1 傳感器技術(shù)23
3.1.1 傳感器的概念23
3.1.2 傳感器的組成24
3.1.3 傳感器的分類24
3.1.4 常用傳感器27
3.2 無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)29
3.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡的定義29
3.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡的標準30
3.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)30
3.2.4 無線傳感器網(wǎng)絡的特征31
3.2.5 無線傳感器網(wǎng)絡的協(xié)議棧32
3.2.6 無線傳感器網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)33
3.2.7 無線傳感器網(wǎng)絡的應用35
小結(jié)36
習題37
第4章 自動識別技術(shù)38
4.1 自動識別技術(shù)概述38
4.2 磁卡技術(shù)39
4.3 IC卡技術(shù)40
4.4 RFID技術(shù)概述40
4.4.1 RFID技術(shù)簡介40
4.4.2 RFID的發(fā)展41
4.4.3 RFID技術(shù)原理及系統(tǒng)組成42
4.4.4 RFID應用實例44
小結(jié)45
習題45
第5章 短距離無線通信技術(shù)46
5.1 短距離無線通信技術(shù)概述46
5.1.1 短距離無線通信技術(shù)的基本概念46
5.1.2 短距離無線通信技術(shù)的特點46
5.1.3 短距離無線通信技術(shù)的應用47
5.2 Wi-Fi技術(shù)47
5.2.1 Wi-Fi的概念47
5.2.2 Wi-Fi的發(fā)展48
5.2.3 IEEE 802.11系列標準48
5.2.4 Wi-Fi網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和工作原理48
5.3 ZigBee技術(shù)52
5.3.1 ZigBee技術(shù)概述52
5.3.2 ZigBee協(xié)議棧52
5.3.3 ZigBee網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)53
5.3.4 ZigBee技術(shù)的應用53
5.4 藍牙技術(shù)55
5.4.1 藍牙的概念55
5.4.2 藍牙的發(fā)展歷程55
5.4.3 藍牙系統(tǒng)及原理56
5.5 超寬帶（UWB）技術(shù)57
5.5.1 UWB技術(shù)概述57
5.5.2 UWB無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)58
5.5.3 UWB技術(shù)的應用59
小結(jié)60
習題60
第6章 物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)概述61
6.1 計算機網(wǎng)絡基礎61
6.1.1 計算機網(wǎng)絡概述61
6.1.2 計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)61
6.1.3 計算機網(wǎng)絡的分類64
6.2 網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、通信標準
和協(xié)議概述66
6.2.1 標準化組織66
6.2.2 開放系統(tǒng)和開放系統(tǒng)互連模型67
6.3 TCP/IP協(xié)議70
6.4 局域網(wǎng)概述73
6.4.1 局域網(wǎng)的定義73
6.4.2 以太網(wǎng)74
6.4.3 局域網(wǎng)的應用實例——校園網(wǎng)74
6.5 物聯(lián)網(wǎng)與計算機網(wǎng)絡的關(guān)系77
小結(jié)78
習題78
第7章 云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)80
7.1 云計算概述80
7.1.1 云計算簡介80
7.1.2 云計算技術(shù)分類81
7.1.3 云計算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎82
7.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)概述83
7.2.1 大數(shù)據(jù)簡介83
7.2.2 主要的大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)85
7.2.3 大數(shù)據(jù)處理的基本流程86
7.2.4 數(shù)據(jù)中心86
7.3 云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展89
7.3.1 云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展歷程89
7.3.2 為云計算與大數(shù)據(jù)發(fā)展作出
貢獻的科學家91
7.3.3 中國云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀91
7.4 云計算與大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)92
7.5 云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)
發(fā)展的助推器93
小結(jié)95
習題95
第8章 物聯(lián)網(wǎng)的安全96
8.1 信息安全96
8.1.1 信息安全的內(nèi)涵96
8.1.2 信息安全體系結(jié)構(gòu)97
8.1.3 物聯(lián)網(wǎng)信息安全的分類97
8.2 無線傳感器網(wǎng)絡的安全98
8.2.1 WSN可能受到的攻擊分類98
8.2.2 WSN物理攻擊的防護方法99
8.2.3 WSN實現(xiàn)機密性的方法99
8.3 RFID的安全99
8.4 云計算面臨的安全挑戰(zhàn)100
8.4.1 云計算存在的安全威脅101
8.4.2 云計算安全的目標和策略101
8.4.3 云計算的安全標準101
8.5 物聯(lián)網(wǎng)的安全體系103
8.5.1 感知層安全104
8.5.2 網(wǎng)絡層安全104
8.5.3 應用/中間件層安全104
小結(jié)105
習題105
第9章 物聯(lián)網(wǎng)的應用106
9.1 智能電網(wǎng)106
9.1.1 智能電網(wǎng)的定義106
9.1.2 智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)107
9.1.3 智能電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)108
9.2 智能交通108
9.2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通
系統(tǒng)的研究109
9.2.2 目前智能交通系統(tǒng)建設中的
常見問題110
9.2.3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通
系統(tǒng)建設111
9.3 智能家居117
9.3.1 智能家居概述118
9.3.2 智能家居系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)118
小結(jié)119
習題119
第10章 車聯(lián)網(wǎng)建模與仿真研究120
10.1 網(wǎng)絡通信仿真軟件
OPNET Modeler120
10.1.1 OPNET Modeler軟件的特點120
10.1.2 OPNET Modeler軟件網(wǎng)絡
通信機制121
10.1.3 OPNET Modeler的IEEE
802.11標準122
10.2 車聯(lián)網(wǎng)的車輛移動建模理論124
10.2.1 交通系統(tǒng)仿真124
10.2.2 車輛移動建模的分類125
10.2.3 車輛移動模型125
10.2.4 實際車輛移動模型的設計127
10.2.5 車流模型129
10.2.6 構(gòu)建車輛移動模型131
10.3 車聯(lián)網(wǎng)V2I單車道單向運行
場景建模134
10.4 車聯(lián)網(wǎng)V2I雙車道雙向運行
場景建模140
10.5 車聯(lián)網(wǎng)V2V運動場景的建模144
10.6 車聯(lián)網(wǎng)V2I具有冗余系統(tǒng)的
場景建模149
小結(jié)157
習題157
參考文獻158