物聯(lián)網(wǎng)與傳感網(wǎng)工程實踐

第1章 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)概論 1
1.1 物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)基本概述 1
1.1.1 物聯(lián)網(wǎng) 2
1.1.2 傳感網(wǎng) 3
1.1.3 互聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 5
1.1.4 網(wǎng)絡(luò)接入與管理 5
1.2 物聯(lián)網(wǎng)與相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 7
1.2.1 ITU-T物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 8
1.2.2 ETSI物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 10
1.2.3 3GPP/3GPP2物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 10
1.2.4 IEEE物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 11
1.2.5 中國物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 12
1.3 應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)架 13
1.4 物體的標(biāo)識與定位 15
1.5 物體狀態(tài)與特性的識別 16
1.5.1 物聯(lián)網(wǎng)中的信息獲取與管理 16
1.5.2 傳感器 17
1.5.3 性能評價與選用原則 19
1.6 智能傳感器與嵌入式系統(tǒng) 22
1.6.1 智能傳感器 22
1.6.2 嵌入式系統(tǒng) 24
1.7 微傳感器及MEMS技術(shù) 25
1.8 并行處理與云計算 29
第2章 物聯(lián)網(wǎng)中物體的標(biāo)識、定位與時間同步 31
2.1 條碼技術(shù) 31
2.1.1 一維條碼技術(shù) 31
2.1.2 二維條碼技術(shù) 34
2.2 RFID技術(shù) 37
2.2.1 RFID的原理及特性 37
2.2.2 RFID的組成 40
2.2.3 RFID工作頻率與分類 47
2.2.4 RFID中間件 49
2.2.5 RFID與條碼的比較 55
2.2.6 RFID系統(tǒng)設(shè)計中的注意事項 57
2.2.7 射頻技術(shù)典型應(yīng)用 59
2.2.8 RFID遇到的挑戰(zhàn) 60
2.3 中間件 61
2.3.1 中間件分類 61
2.3.2 中間件基本結(jié)構(gòu) 64
2.3.3 中間件的設(shè)計原則 68
2.3.4 中間件設(shè)計目標(biāo)與功能實現(xiàn) 71
2.3.5 設(shè)計平臺 75
2.4 無線測距定位技術(shù) 77
2.4.1 結(jié)點間測距的基本方法 78
2.4.2 計算結(jié)點位置的基本方法 79
2.4.3 定位算法的分類 82
2.4.4 定位算法的性能評價 84
2.5 其他無線測距定位技術(shù) 85
2.6 典型衛(wèi)星定位系統(tǒng) 87
2.7 物體間時間同步機制與方法 89
2.8 時間同步協(xié)議 95
2.8.1 基于Receiver-Receiver（接收方—接收方）機制的時間同步協(xié)議 95
2.8.2 基于成對機制的時間同步協(xié)議 96
2.8.3 基于Sender-Receiver（發(fā)送—接收方）機制的時間同步協(xié)議 99
2.8.4 典型時間同步協(xié)議的比較 100
第3章 物體信息傳輸網(wǎng)絡(luò)與要素控制 101
3.1 有線與無線網(wǎng)絡(luò)的選擇 101
3.1.1 無線網(wǎng)絡(luò)的基本概念 101
3.1.2 無線局域網(wǎng)與協(xié)議 102
3.2 網(wǎng)絡(luò)頻率分配 106
3.2.1 頻率分配的核心內(nèi)容 106
3.2.2 頻率分配的數(shù)學(xué)模型 109
3.3 網(wǎng)絡(luò)中的信道分配 110
3.4 結(jié)點的功率與功耗分配 111
3.4.1 功率分配的作用 111
3.4.2 功率分配對系統(tǒng)的影響 112
3.4.3 典型的功率控制協(xié)議與算法 114
3.5 接口技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn) 115
3.5.1 SCSI小型計算機系統(tǒng)接口 115
3.5.2 USB 118
3.5.3 SATA接口 122
3.5.4 IDE電子集成驅(qū)動器 123
3.6 結(jié)構(gòu)與散熱設(shè)計 123
3.6.1 電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求與原則 123
3.6.2 電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程 124
3.6.3 散熱設(shè)計 125
第4章 物體特征數(shù)據(jù)的傳輸與路由 127
4.1 數(shù)據(jù)中心式路由 127
4.1.1 數(shù)據(jù)中心式路由協(xié)議 127
4.1.2 以數(shù)據(jù)為中心的路由機制缺陷分析 131
4.2 集群結(jié)構(gòu)式的路由 133
4.2.1 集群技術(shù)的組織形式 133
4.2.2 集群技術(shù)的交換結(jié)構(gòu) 134
4.2.3 集群路由器 135
4.2.4 集群路由器分類 136
4.2.5 集群路由器的優(yōu)點 139
4.3 位置信息路由 140
4.3.1 位置服務(wù)協(xié)議 141
4.3.2 幾種典型的位置路由算法 145
4.4 無線傳輸路由與常用協(xié)議 151
4.4.1 表驅(qū)動路由協(xié)議 151
4.4.2 源發(fā)起按需路由 154
4.5 ZigBee、Wi-Fi與藍(lán)牙技術(shù) 157
4.5.1 ZigBee 157
4.5.2 Wi-Fi 172
4.5.3 藍(lán)牙技術(shù) 186
第5章 物聯(lián)網(wǎng)與傳感網(wǎng)中故障診斷、容錯、修復(fù)與安全 195
5.1 物聯(lián)網(wǎng)與傳感網(wǎng)常見故障類別 195
5.1.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)故障原因 195
5.1.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)故障分類 196
5.2 物聯(lián)網(wǎng)與傳感網(wǎng)常見故障診斷 197
5.2.1 故障診斷目的及性能標(biāo)準(zhǔn) 197
5.2.2 故障診斷技術(shù) 199
5.2.3 傳感器故障診斷技術(shù) 199
5.2.4 傳感器網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù) 201
5.2.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)故障診斷區(qū)別 201
5.3 物聯(lián)網(wǎng)與傳感網(wǎng)常見糾錯與修復(fù) 202
5.3.1 物聯(lián)網(wǎng)與傳感網(wǎng)故障修復(fù)的特點 202
5.3.2 幾種常見的威脅分析與對策 203
5.4 結(jié)點與組件安全 205
5.4.1 物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)的特點 205
5.4.2 WSN網(wǎng)絡(luò)結(jié)點安全 205
5.4.3 密鑰管理機制 206
5.4.4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的能耗問題和節(jié)能技術(shù) 207
5.5 無線傳感網(wǎng)安全 207
5.5.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問題分析 207
5.5.2 無線傳感網(wǎng)安全要求 208
5.5.3 無線傳感網(wǎng)安全問題 208
5.6 加密技術(shù) 212
5.6.1 密鑰 212
5.6.2 數(shù)據(jù)加密的實現(xiàn) 216
5.6.3 加密技術(shù)的應(yīng)用 217
第6章 無線傳感網(wǎng)的設(shè)計與測評 219
6.1 WSN協(xié)議框架設(shè)計 219
6.2 WSN路由設(shè)計 228
6.2.1 WSN路由協(xié)議的特點 228
6.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的要求 230
6.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的分類 231
6.3 WSN協(xié)議測評 232
6.4 WSN協(xié)議試運行與驗收 238
6.5 典型系統(tǒng)應(yīng)用案例 243
第7章 傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)、管理與應(yīng)用 246
7.1 傳感網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量與評價原則 246
7.1.1 服務(wù)質(zhì)量 246
7.1.2 無線傳感網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量 251
7.1.3 服務(wù)質(zhì)量保障 253
7.2 傳感網(wǎng)管理 257
7.3 傳感網(wǎng)常用的操作系統(tǒng) 261
7.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點及其對操作系統(tǒng)的特殊需求 261
7.3.2 TinyOS開放源代碼操作系統(tǒng) 262
7.4 傳感網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計與分析 264
7.5 典型系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用案例 265
7.5.1 在ETC系統(tǒng)中的應(yīng)用 265
7.5.2 在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用 267
7.5.3 在家庭監(jiān)護中的應(yīng)用 269
7.5.4 在商城中的應(yīng)用 269
7.5.5 在機場安全系統(tǒng)中的應(yīng)用 277
7.5.6 在電網(wǎng)故障診斷中的應(yīng)用 278
7.5.7 在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用 279
7.5.8 在工業(yè)中的應(yīng)用 280
7.5.9 在遠(yuǎn)程醫(yī)療中的應(yīng)用 282