物联网技术导论与实践

第1章　物联网概述　1
1．1　物联网的概念　1
1．1．1　物联网的定义　1
1．1．2　物联网的特征　2
1．1．3　物联网的发展史　3
1．2　物联网的意义　5
1．2．1　国家驱动力　5
1．2．2　人类社会急需　5
1．2．3　IT产业的机遇　5
1．3　物联网的应用　6
1．3．1　物联网的应用领域　6
1．3．2　交通运输与物流　7
1．3．3　电信服务业　7
1．3．4　智能建筑　8
1．3．5　生活与医疗保健　8
1．3．6　保险与安全　9
1．3．7　其他应用　10
1．4　物联网的愿景　11
思考与练习　12
第2章　物联网体系结构　14
2．1　物联网的功能　14
2．1．1　物联网的功能特征　14
2．1．2　物联网的基本功能　15
2．2　物联网的体系结构　16
2．2．1　物联网的组成　16
2．2．2　物联网感知层　17
2．2．3　物联网网络层　18
2．2．4　物联网应用层　18
2．3　物联网的关键技术　19
2．4　物联网的产业结构　19
2．4．1　物联网行业的产业链结构　19
2．4．2　中国物联网产业的基本架构　20
思考与练习　21
第3章　物联网识别技术　23
3．1　感知识别技术　23
3．2　自动识别技术　24
3．2．1　光学字符识别　25
3．2．2　语音识别　26
3．2．3　生物计量识别技术　26
3．2．4　IC卡技术　27
3．2．5　条形码技术　29
3．2．6　磁卡　34
3．2．7　RFID技术　34
3．3　常用的自动识别技术比较　41
3．3．1　二维条码与一维条码的比较　41
3．3．2　自动识别技术比较　41
3．4　RFID标准体系　42
3．4．1　ISO IEC的RFID标准体系　42
3．4．2　EPC global的RFID标准
体系　43
3．4．3　UID的RFID标准体系　44
思考与练习　45
第4章　感知与无线传感技术　48
4．1　物联网传感器概述　48
4．1．1　传感器的定义与功能　48
4．1．2　传感器的组成与工作原理　49
4．1．3　传感器的特性　50
4．1．4　传感器的发展趋势　52
4．1．5　制约物联网传感器性能提升
的因素　53
4．2　物联网传感器分类　53
4．2．1　按传感器工作原理分类　53
4．2．2　传感器其他分类　54
4．3　常用传感器介绍　55
4．3．1　热电式传感器　55
4．3．2　压电传感器　57
4．3．3　湿度传感器　57
4．3．4　光电式传感器　58
4．3．5　霍尔（磁敏）传感器　58
4．3．6　光纤传感器　59
4．3．7　微机电传感器　59
4．3．8　智能传感器　59
4．3．9　手机上的传感器　60
4．4　无线传感器网络技术　61
4．4．1　无线传感器网络的概念　61
4．4．2　无线传感器网络的特征　62
4．4．3　无线传感器网络的体系结构　63
4．4．4　传感器网络协议栈　64
4．4．5　无线传感器网络的应用　66
思考与练习　67
第5章　网络与通信技术　69
5．1　网络与通信技术概述　69
5．2　无线个域网　71
5．2．1　蓝牙技术　72
5．2．2　ZigBee技术　74
5．2．3　超宽带技术　82
5．2．4　红外通信技术　84
5．2．5　近距离通信技术　85
5．2．6　家庭射频　86
5．3　无线局域网　87
5．3．1　无线局域网概述　87
5．3．2　无线局域网标准　88
5．3．3　无线局域网的组成与
拓扑结构　89
5．3．4　Wi-Fi联盟　93
5．3．5　无线网络接入设备　93
5．3．6　无线网络架设　94
5．4　无线城域网　95
5．4．1　无线城域网基本概念　95
5．4．2　IEEE 802．16标准　96
5．4．3　WiMAX系统构成　96
5．5　移动通信网络　97
5．5．1　移动通信网基本概念　97
5．5．2　移动通信的发展　99
5．5．3　移动通信标准　101
5．5．4　移动通信系统的组成　104
5．6　M2M通信技术　106
5．6．1　M2M系统框架　106
5．6．2　M2M系统的组成与功能　106
5．7　6LoWPAN　107
5．7．1　6LoWPAN的技术简介　107
5．7．2　6LoWPAN的应用　108
5．8　几种无线网络的比较　108
5．9　Internet技术　109
5．9．1　Internet概念　109
5．9．2　Internet的物理结构与工作
模式　109
5．9．3　Internet通信协议　110
5．9．4　域名与域名服务器　111
5．9．5　Internet接入技术　113
5．9．6　IPv6　118
思考与练习　118
第6章　数据与管理技术　122
6．1　数据库技术　122
6．1．1　物联网数据的特点　122
6．1．2　支撑物联网的数据库技术　123
6．2　物联网海量数据存储与搜索　127
6．2．1　常见数据存储方式　127
6．2．2　数据搜索　129
6．3　数据挖掘　131
6．3．1　数据挖掘技术的发展需求　131
6．3．2　数据挖掘的定义　132
6．3．3　数据挖掘系统的体系结构
与任务　132
6．3．4　物联网数据挖掘　134
6．4　云计算技术　136
6．4．1　云计算定义　136
6．4．2　云计算的技术发展　136
6．4．3　云计算系统的体系结构　137
6．4．4　云计算服务层次　138
6．4．5　云计算的核心技术　139
6．4．6　典型云计算平台　141
6．5　物联网中间件技术　142
6．5．1　中间件的概念　142
6．5．2　中间件的分类　142
6．5．3　物联网中间件　143
思考与练习　147
第7章　共性技术　150
7．1　共性技术概述　150
7．2　标识和解析技术　150
7．2．1　物联网标识概念　150
7．2．2　物联网标识体系　151
7．2．3　物联网标识解析　151
7．2．4　物联网标识管理　151
7．3　安全和隐私技术　152
7．3．1　物联网安全性概述　152
7．3．2　物联网安全的层次　152
7．4　物联网的服务平台技术　154
7．5　物联网标准　155
思考与练习　155
第8章　物联网应用设计基础　157
8．1　实践是最好的学习　157
8．1．1　推荐的学习模式　157
8．1．2　能力的培养　158
8．2　物联网开发流程　159
8．2．1　物联网开发概述　159
8．2．2　物联网产品需求分析　160
8．2．3　物联网产品规格说明　161
8．2．4　物联网产品总体设计　161
8．2．5　物联网产品详细设计　161
8．2．6　物联网产品调试与验证　162
8．3　物联网开发资源　163
8．3．1　电子电路基础　163
8．3．2　嵌入式系统基础　164
8．3．3　嵌入式操作系统　165
8．3．4　物联网解决方案示例　168
思考与练习　168
第9章　物联网开发环境搭建　171
9．1　开发环境IAR Systems安装　171
9．2　TI ZStack协议栈安装　176
9．3　烧写器DEBUGGER驱动安装　178
9．4　烧写软件SmartRF Flash
Programmer安装　178
9．5　物联网开发平台调试助手　180
9．6　串口通信软件配置　181
9．7　GenericApp项目工程配置　182
9．7．1　工程目录简介　182
9．7．2　生成设备程序　183
9．7．3　修改生成程序为HEX文件　184
9．7．4　代码添加　185
9．7．5　实验现象及讲解　193
思考与练习　194
第10章　物联网组网实训　195
10．1　ZigBee组网实训　195
10．1．1　进入ID修改模式　195
10．1．2　动态修改个域网ID　195
10．1．3　测试终端模块　197
10．1．4　常见问题及解决方法　201
10．2　有线网络控制实训　201
10．2．1　配置有线网络　201
10．2．2　安装软件与软件设置　202
10．2．3　终端模块测试　203
10．3　Wi-Fi控制实训　204
10．3．1　配置无线网络　204
10．3．2　安装软件与软件设置　204
10．3．3　终端模块测试　205
10．4　短信控制实训　208
10．4．1　安装软件与软件设置　208
10．4．2　终端模块测试　209
思考与练习　212
第11章　物联网设计实践　213
11．1　智能家居概述　213
11．1．1　智能家居的概念　213
11．1．2　智能家居的发展　213
11．2　智能家居主要功能分析　214
11．3　智能家居的系统设计　215
11．3．1　系统设计目标　215
11．3．2　总体设计　215
11．3．3　硬件系统设计　216
11．3．4　系统软件架构设计　217
11．4　智能家居的实现　219
11．4．1　系统硬件实现　219
11．4．2　控制器软件设计与实现　221
附录　物联网综合应用开发
实验平台　230
参考文献　232