基于IP的物联网架构、技术与应用

第1部分　架构
第1章　什么是智能物件
1.1　智能物件从何而来？
1.1.1　嵌入式系统
1.1.2　普适计算
1.1.3　移动通信
1.1.4　遥测技术及机器间通信
1.1.5　无线传感器网络和泛在传感器网络
1.1.6　移动计算
1.1.7　计算机网络
1.2　对智能物件的挑战
1.2.1　节点级挑战
1.2.2　网络级挑战
1.2.3　标准化
1.2.4　互通性
1.3　小结
第2章　IP协议架构
2.1　引言
2.2　从NCP到TCP/IP
2.3　基本的TCP/IP架构设计原则
2.4　跨层优化的关键问题
2.5　IP分层对智能物件网络至关重要的原因
2.6　小结
第3章　智能物件为什么要采用IP协议
3.1　互通性
3.2　一个发展中的通用架构
3.3　架构的稳定性和普遍性
3.4　可扩展性
3.5　配置和管理
3.6　痕迹小
3.7　还有什么其他选择？
3.8　为什么网关不好？
3.8.1　固有的复杂性
3.8.2　灵活性和可扩展性的缺失
3.9　小结
第4章　用于智能物件网络和物联网的IPv6协议
4.1　引言
4.2　IPv4地址空间的耗尽
4.3　NAT：IPv4地址枯竭的一个（临时）解决方案
4.4　架构讨论
4.5　小结
第5章　路由
5.1　IP网络中的路由
5.1.1　IP路由和QoS
5.1.2　IP路由和网络可靠性
5.2　LLN中的路由特性
5.3　二层路由vs三层路由
5.4　小结
第6章　传输协议
6.1　UDP
6.1.1　尽力而为的数据报传送
6.1.2　UDP头
6.2　TCP
6.2.1　可靠的流传送
6.2.2　TCP头
6.2.3　TCP选项字段
6.2.4　往返时间估算
6.2.5　流量控制
6.2.6　拥塞控制
6.2.7　TCP状态
6.3　用于智能物件的UDP
6.4　用于智能物件的TCP
6.5　小结
第7章　服务发现
7.1　IP网络中的服务发现
7.2　服务发现协议
7.2.1　SLP
7.2.2　Zeroconf、Rendezvous和Bonjour
7.2.3　UPnP
7.3　小结
第8章　智能物件的安全性
8.1 安全的3个属性
8.1.1　保密性
8.1.2　完整性
8.1.3　可用性
8.2　通过隐匿实现安全
8.3　加密
8.4　智能物件的安全机制
8.4.1　智能物件的安全策略
8.4.2　链路层加密
8.5　IP体系架构上的安全机制
8.5.1　IPSec
8.5.2　TLS
8.6　小结
第9章　智能物件Web服务
9.1　Web服务基本概念
9.1.1　常见数据格式
9.1.2　表象化状态转变
9.2　智能物件Web服务的基本性能
9.2.1　实现的复杂度
9.2.2　性能
9.3　一个智能物件Web服务的例子--PACHUBE
9.3.1　交互模型
9.3.2　Pachube数据格式
9.3.3　HTTP请求
9.3.4　HTTP返回代码
9.3.5　验证和安全
9.3.6　触发器
9.4　小结
第10章　智能物件网络连接模型
10.1　引言
10.2　自治型智能物件网络模型
10.3　物联网
10.4　扩展Internet
10.5　小结
第2部分　技术
第11章　智能物件的硬件和软件
11.1　硬件
11.1.1　通信设备
11.1.2　微控制器
11.1.3　传感器与制动器
11.1.4　电源
11.1.5　展望：片上系统、印制电路和电子黏土
11.2　智能物件软件部分
11.2.1　智能物件的操作系统
11.2.2　多线程编程与事件驱动编程的比较
11.2.3　内存管理
11.2.4　展望：宏编程、Java
11.3　能量管理
11.3.1　无线能量管理机制
11.3.2　异步负载循环
11.3.3　同步负载循环
11.3.4　无线开启时间示例
11.4　小结
第12章　智能物件的通信机制
12.1　智能物件的通信模式
12.1.1　一对一通信
12.1.2　一对多通信
12.1.3　多对一通信
12.2　物理通信标准
12.3　IEEE 802.15.4标准
12.3.1　802.15.4地址
12.3.2　802.15.4物理层
12.3.3　媒体访问控制（MAC）层
12.3.4　802.15.4的帧格式
12.3.5　功耗
12.4　IEEE 802.11和Wi-Fi
12.4.1　网络拓扑和结构
12.4.2　物理层
12.4.3　媒体访问控制（MAC）层
12.4.4　低功耗Wi-Fi
12.5　电力线通信（PLC）
12.5.1　物理层
12.5.2　MAC层
12.5.3　功耗
12.6　小结
第13章　uIP--轻量的IP协议栈
13.1　运行原则
13.1.1　输入处理
13.1.2　输出处理
13.1.3　定期处理
13.1.4　数据分组转发
13.2　uIP内存缓冲器管理
13.3　uIP应用程序接口
13.4　uIP协议实现
13.4.1　IP分段重组
13.4.2　TCP
13.4.3　校验和计算
13.5　内存占用空间
13.6　小结
第14章　标准化
14.1　引言
14.2　IETF
14.2.1　IETF的目标
14.2.2　IETF组织结构
14.2.3　IETF标准化过程
14.2.4　IETF标准化过程
14.2.5　IAB
14.3　和智能物件IP有关的工作组
14.3.1　基于低功耗无线个域网的IPv6工作组
14.3.2　ROLL工作组
14.4　小结
第15章　智能物件网络中使用IPv6--技术复习
15.1　智能物件网络中使用IPv6？
15.2　IPv6包的头
15.2.1　IPv6固定的头
15.2.2　扩展头
15.2.3　逐跳选项头
15.2.4　路由头
15.2.5　分片头
15.2.6　目的地选项头
15.2.7　无下一个头
15.3　IPv6寻址架构
15.3.1　单播、任播和多播的概念
15.3.2　IPv6地址的表示
15.3.3　单播地址
15.3.4　任播地址
15.3.5　多播地址
15.4　IPv6中的ICMP协议
15.4.1　ICMPv6错误消息
15.4.2　ICMP信息消息
15.5　邻居发现协议
15.5.1　邻居请求消息
15.5.2　邻居通告消息
15.5.3　路由器通告消息
15.5.4　路由器请求消息
15.5.5　重定向消息
15.5.6　邻居不可到达检测（NUD）
15.6　负载平衡
15.7　IPv6自动配置
15.7.1　创建链路本地地址
15.7.2　无状态自动配置过程
15.7.3　IPv6中无状态地址自动配置的隐私扩展
15.8　DHCPv6
15.8.1　有状态自动配置
15.8.2　无状态DHCP
15.9　IPv6服务质量
15.9.1　Diffserv模型
15.9.2　IntServ模型
15.10　IPv4骨干网络上的IPv6
15.11　IPv6多播
15.12　小结
第16章　6LoWPAN适配层
16.1　术语
16.2　6LoWPAN适配层
16.2.1　网状寻址头
16.2.2　分片
16.2.3　6LoWPAN头压缩
16.2.4　无状态配置
16.3　小结
第17章　智能物件网络中的RPL路由
17.1　简介
17.2　什么是低功耗有损网络？
17.3　路由需求
17.4　智能物件网络中的路由度量
17.4.1　聚集路由度量与记录路由度量
17.4.2　本地度量与全局度量
17.4.3　路由度量/限制通用头
17.4.4　节点状态和属性目标
17.4.5　节点能源目标
17.4.6　跳数目标
17.4.7　吞吐量目标
17.4.8　延迟目标
17.4.9　链路可靠性目标
17.4.10　链路颜色属性
17.5　目标功能
17.6　RPL：为智能物件网络设计的新的路由协议
17.6.1　协议综述
17.6.2　多个DODAG的使用和RPL实例的概念
17.6.3　RPL消息
17.6.4　RPL DODAG创建过程
17.6.5　DODAG内部以及DODAG间的节点的移动
17.6.6　使用DAO消息沿着DODAG填充路由表
17.6.7　RPL中的回路避免和回路检测机制
17.6.8　全局和本地修复
17.6.9　RPL路由邻接性
17.6.10　RPL定时器管理
17.6.11　模拟结果
17.7　小结
第18章　IP智能物件联盟
18.1　IPSO联盟的任务和目标
18.2　IPSO联盟
18.3　IPSO联盟的关键活动之一：互通性测试
18.4　小结
第19章　非IP智能物件技术
19.1　ZigBee
19.1.1　ZigBee设备类型
19.1.2　ZigBee协议栈的分层
19.1.3　物理层和MAC层
19.1.4　网络层
19.1.5　应用支撑子层
19.1.6　应用框架层
19.1.7　网络设置
19.1.8　ZigBee正在向IP迁移
19.2　Z-Wave
19.3　小结
第3部分　应用
第20章　智能电网
20.1　简介
20.2　术语
20.3　核心网格监视和控制
20.3.1　应用案例1：二次变电站的监控
20.3.2　应用案例2：变电站状态检修
20.3.3　应用案例3：线路动态评分
20.3.4　技术特点与挑战
20.4　智能计量（NAN）
20.4.1　应用和案例
20.4.2　网络特征和技术挑战
20.5　HAN
20.5.1　应用和案例
20.5.2　网络特征和技术挑战
20.5.3　技术挑战的总结
20.6　小结
第21章　工业自动化
21.1　机遇
21.2　挑战
21.3　使用案例
21.3.1　状态监测
21.3.2　无线控制
21.3.3　移动办公
21.4　小结
第22章　智能城市与城市网络
22.1　介绍
22.2　城市环境监测
22.2.1　城市生态环境监测
22.2.2　自然灾害检测和预报
22.2.3　技术特点和挑战
22.3　社会性网络
22.3.1　基于Web的社会化网络服务的扩展
22.3.2　监测老人和孩子
22.3.3　技术特点和挑战
22.4　智能交通系统
22.4.1　交通监测和控制
22.4.2　自动收费/罚款系统
22.4.3　技术特点和挑战
22.5　小结
第23章　家庭自动化
23.1　简介
23.2　主要应用及案例
23.2.1　照明控制
23.2.2　安全性和保密性
23.2.3　舒适性和便捷性
23.2.4　能源管理
23.2.5　远程家庭管理
23.2.6　老年人生活自理与辅助
23.3　技术挑战和网络特征
23.3.1　拓扑类型和流量矩阵
23.3.2　设备数量
23.3.3　移动程度
23.3.4　健壮性和可靠性
23.3.5　服务质量的要求
23.3.6　电池操控
23.3.7　运行环境
23.3.8　安全性
23.3.9　安装和设置的简便性
23.4　小结
第24章　楼宇自动化
24.1　BAS参考模型
24.2　新兴楼宇自动化应用
24.2.1　入驻和撤离
24.2.2　能源管理
24.2.3　需求响应
24.2.4　防火防烟
24.2.5　疏散
24.3　现有楼宇自动化系统
24.4　楼宇自动化中传感器和制动器的特性
24.4.1　区域控制
24.4.2　片区控制
24.4.3　楼宇控制
24.5　新兴的基于智能物件的BAS
24.5.1　新兴的传感器、制动器和协议
24.5.2　基于IP的企业层协议
24.6　小结
第25章　建筑物健康监测
25.1　简介
25.2　主要应用和案例
25.3　技术挑战
25.3.1　自动配置
25.3.2　多播支持
25.3.3　路由
25.3.4　网络拓扑
25.3.5　网络可扩展性
25.3.6　移动性
25.3.7　链路和设备特性
25.3.8　流量特征
25.3.9　服务质量
25.3.10　安全
25.3.11　部署环境
25.4　数据采集与分析
25.5　未来的应用与展望
25.6　小结
第26章　集装箱跟踪
26.1　GE CommerceGuard
26.2　IBM Secure Trade Lane
26.3　小结
参考文献