一书读懂物联网 基础知识+运行机制+工程实现 曹洪伟,潘维,韩冬 编 专业科技 文轩网

第1部分认知物联网
第1章物联网基础3
1.1物联网的起源与发展4
1.1.1国际组织对物联网的关注4
1.1.2国际社会对物联网的关注5
1.1.3我国对物联网的关注6
1.2物联网解决哪些问题8
1.3物联网的领域界定—六域模型9
1.4物联网的相关辨析11
1.4.1物联网与CPS11
1.4.2物联网与传感网11
1.4.3物联网和互联网12
1.4.4物联网与泛在网络13
1.5技术发展对物联网的影响14
1.5.1半导体技术的发展14
1.5.2传感器技术的发展15
1.5.3近距离通信技术15
1.5.4互联网的发展16
1.5.5云计算的发展17
1.6小结18
第2章物联网的体系结构19
2.1物联网的概念模型19
2.2物联网中的组成节点20
2.3物联网的分层体系结构22
2.3.1感知层特征22
2.3.2网络层特征23
2.3.3应用层特征23
2.4物联网的产业链26
2.5物联网的价值网27
2.6物联网的生态系统29
2.7小结31
第3章物联网的应用32
3.1智能助手33
3.2智能家居34
3.3智能建筑35
3.4智慧园区36
3.5智能工厂38
3.6智能交通40
3.7智慧城市41
3.8智慧地球45
3.9小结46
第2部分数据的感知与采集
第4章数据的感知49
4.1物体的数据表达49
4.1.1物体属性50
4.1.2物体状态50
4.1.3物体动作51
4.1.4物体能力51
4.1.5物体特征的元数据描述51
4.2传感器52
4.2.1传感器的分类52
4.2.2传感器的特性53
4.2.3传感器的工作原理54
4.2.4传感器的发展方向55
4.3传感器在电子产品中的应用示例55
4.3.1iPhone一代与多点触控屏幕56
4.3.2iPhone2、iPhone3中3G技术的应用与定位导航技术58
4.3.3iPhone4的前置摄像头、双麦克风和陀螺仪59
4.3.4iPhone5S的生物识别59
4.3.5iPhone6/6Plus和iPhone6S/6SPlus60
4.4传感器的选型原则61
4.4.1性能指标62
4.4.2硬件接口和信号输出形式64
4.4.3成本分析64
4.4.4工作环境65
4.4.5关注故障分析65
4.5传感器在物联网系统中的应用示例：桥梁监测65
4.5.1桥梁监测的指标体系65
4.5.2数据采集67
4.5.3桥梁监测点管理68
4.6小结69
第5章物体的辨识70
5.1物联网标识71
5.1.1对象标识72
5.1.2通信标识72
5.1.3应用标识72
5.1.4物联网标识的发现服务72
5.2EPC系统73
5.2.1EPC编码标准74
5.2.2EPC编码的解析技术进展74
5.3条码和二维码75
5.4磁卡与IC卡76
5.4.1磁卡76
5.4.2IC卡77
5.5电子标签78
5.5.1什么是RFID78
5.5.2RFID的工作原理和技术特点78
5.5.3RFID的产品分类79
5.6生物特征识别技术80
5.6.1人脸识别80
5.6.2语音识别80
5.6.3指纹识别81
5.6.4虹膜识别81
5.6.5皮肤识别81
5.6.6体形识别81
5.6.7签字识别82
5.7小结82
第6章嵌入式系统83
6.1嵌入式系统基础83
6.1.1嵌入式微处理器84
6.1.2嵌入式系统中的相关存储84
6.1.3嵌入式系统的相关接口85
6.1.4嵌入式系统的初始化85
6.1.5嵌入式操作系统85
6.2嵌入式系统的设备类型86
6.2.1智能尘埃86
6.2.2一般计算能力的嵌入式设备86
6.2.3可穿戴设备87
6.2.4智能设备88
6.3物联网终端的操作系统89
6.4嵌入式系统的应用框架91
6.4.1应用框架91
6.4.2手机上的应用框架92
6.4.3M2M的应用框架93
6.4.4面向JavaScript的嵌入式应用框架95
6.5嵌入式系统的更新升级—OTA95
6.5.1OTA方案的特点96
6.5.2OTA系统的参考架构97
6.5.3OTA的服务流程98
6.5.4OTA中的交互协议99
6.6小结100
第3部分数据的传输与网络
第7章局域连接性103
7.1嵌入式系统的内部连接性103
7.1.1常见总线104
7.1.2常见接口104
7.2红外通信105
7.3蓝牙106
7.3.1蓝牙设备的组网107
7.3.2经典蓝牙的通信过程107
7.3.3低功耗蓝牙的通信过程108
7.4Zigbee108
7.4.1Zigbee协议与网络109
7.4.2Zigbee的通信机制110
7.5Wi-Fi与WLAN110
7.5.1Wi-Fi及其组网模式111
7.5.2WLAN113
7.5.36LoWPAN114
7.6其他近距离无线通信技术116
7.6.1各种反向散射技术116
7.6.2反向散射通信技术在物联网中的潜在应用117
7.7边缘网络118
7.7.1各种局域连接性技术的对比118
7.7.2从边缘网络到边缘智能119
7.8小结120
第8章广域传输与网络121
8.1移动蜂窝通信技术121
8.1.1第三代移动通信—3G122
8.1.2第四代移动通信—4G122
8.1.3第五代移动通信—5G123
8.2低功耗广域网124
8.2.1LoRa124
8.2.2Sigfox125
8.2.3窄带物联网126
8.3互联网128
8.3.1IPv6的地址分配128
8.3.2物联网与互联网相融合的路由体系129
8.4软件定义的广域网（SD-WAN）130
8.4.1软件定义网络131
8.4.2SD-WAN的技术优势132
8.5小结133
第9章物联网的通信协议134
9.1连接性协议135
9.1.1802.11系列协议135
9.1.2连接性协议的对比分析136
9.2网络协议138
9.2.1物理层、数据链路层和网络层138
9.2.2传输层139
9.3应用协议139
9.3.1互联网应用层协议在物联网的应用139
9.3.2物联网的应用层协议140
9.3.3应用层协议的对比142
9.4物联网的通信协议选择144
9.4.1协议栈的选择与供应商的关系145
9.4.2协议选择中的关键特性145
9.4.3协议实施时的其他考量147
9.5小结148
第4部分数据的存储与处理
第10章数据存储152
10.1物联网中数据的存储位置152
10.1.1从设备存储到边缘存储153
10.1.2从数据中心到云存储154
10.2数据存储的服务—数据库系统155
10.2.1关系数据库155
10.2.2实时数据库156
10.2.3时序数据库156
10.3NoSQL与大数据157
10.3.1键值型NoSQL157
10.3.2文档存储型NoSQL158
10.3.3列存储型NoSQL158
10.3.4图存储型NoSQL159
10.4分布式存储技术159
10.5物联网中基于数据存储的实体搜索160
10.6小结164
第11章数据分析与处理165
11.1物联网的计算模型165
11.1.1面向物联网的云计算166
11.1.2面向物联网的雾计算166
11.1.3面向物联网的边缘计算168
11.2物联网的数据处理架构169
11.2.1批处理架构170
11.2.2流处理架构171
11.2.3Lambda架构172
11.3物联网中的数据分析173
11.3.1卡尔曼滤波器174
11.3.2贝叶斯分类与多贝叶斯估计174
11.3.3规则引擎175
11.3.4模糊逻辑与人工神经网络175
11.3.5物联网数据分析与处理示例175
11.4物联网数据的价值挖掘177
11.5物联网的数据可视化178
11.5.1数据可视化的概念179
11.5.2文本可视化180
11.5.3网络可视化181
11.5.4时空数据可视化181
11.5.5多维数据可视化182
11.5.6支持可视化分析的人机交互技术182
11.6物联网中的网络控制系统183
11.6.1控制模型183
11.6.2物联网控制系统架构184
11.6.3物联网中的控制器185
11.7小结186
第5部分设计与工程实现
第12章物联网产品设计与工程实现189
12.1物联网产品的业务特性189
12.2商业化流程190
12.2.1需求分析及非功能属性的设计191
12.2.2外观设计192
12.2.3结构设计193
12.2.4电子设计193
12.2.5软件开发193
12.2.6电路验证194
12.2.7结构开模与电子备料194
12.2.8整机验证194
12.2.9包材设计与生产195
12.2.10小批量试产195
12.2.11工厂量产195
12.2.12销售和售后196
12.3一个物联网网关的设计与实现196
12.3.1物联网网关的功能196
12.3.2物联网网关的设计197
12.3.3物联网网关的架构199
12.4从物联网产品设计到绿色物联网201
12.4.1物联网中的能耗分布201
12.4.2物联网产品的低功耗设计204
12.4.3绿色物联网208
12.5小结208
第13章物联网系统设计与工程实现209
13.1物联网云服务系统设计210
13.1.1云服务的连接方式210
13.1.2产品级代理：云服务连接性的黑箱方法211
13.1.3SDK：云服务连接性的白箱方法211
13.1.4便携式代理：云服务连接的灰箱方法212
13.2设计与工程实现中的要点和技术选型213
13.2.1流量控制213
13.2.2缓存系统214
13.2.3服务支撑214
13.2.4运维体系217
13.2.5开放平台219
13.3物联网中的中间件服务220
13.4物联网软件系统设计与实现流程221
13.4.1瀑布模型开发方法221
13.4.2敏捷开发223
13.4.3物联网软件系统的相关依赖：供应链管理的敏捷性影响224
13.5物联网系统的工程实现225
13.6物联网系统设计案例：智能电网226
13.6.1用户侧智能电网的传感层建设226
13.6.2用户侧智能电网物联网的网络层建设227
13.6.3用户侧智能电网物联网的管理层/决策层建设227
13.7小结228
第6部分物联网的热门话题
第14章物联网的标准化231
14.1标准的定义231
14.2物联网的标准体系232
14.2.1物联网感知层中的物理层标准233
14.2.2物联网感知层中的MAC层标准233
14.2.3物联网感知层中的网络层标准234
14.2.4物联网感知层中的主干网接入层标准234
14.2.5物联网感知层中的服务质量评估234
14.3物联网标准化组织235
14.4ITU-T物联网标准的发展237
14.5物联网的产业联盟238
14.6物联网的开源社区239
14.7物联网应用领域的标准化示例：智能照明240
14.7.1智能照明系统的网络架构241
14.7.2智能照明系统的通信模式242
14.8小结242
第15章物联网的安全性243
15.1信息系统的安全性243
15.2物联网安全的特点244
15.3物联网的安全问题与相关技术245
15.3.1传感器中的安全问题245
15.3.2轻量级加密算法246
15.3.3物联网操作系统的安全技术246
15.3.4边缘网络的安全技术247
15.3.5核心网络的安全问题248
15.3.6物联网中的隐私保护248
15.4可信网络250
15.4.1可信终端252
15.4.2可信传输253
15.4.3可信用户254
15.5区块链与物联网安全256
15.5.1区块链的相关概念256
15.5.2基于区块链的可信网络257
15.5.3基于区块链的边缘网络安全保障258
15.5.4区块链隐私保护259
15.5.5面向物联网的区块链260
15.6小结262
第16章物联网与人工智能263
16.1理解人工智能263
16.1.1从图灵测试看人工智能264
16.1.2从计算机体系结构看人工智能264
16.2机器学习与人工智能266
16.2.1机器学习的类型266
16.2.2机器学习的常见算法267
16.2.3机器学习在物联网中的应用示例270
16.3人工智能技术在物联网中的应用270
16.3.1人工神经网络在嵌入式系统中的应用272
16.3.2面向深度学习的物联网系统设计273
16.3.3语义融合在物联网中的应用274
16.4物联网中的人工智能操作系统275
16.5人工智能与物联网融合的典型案例：智能音箱276
16.6小结278