目录

第1章概论1

1.1物联网起源1

1.1.1互联阶段1

1.1.2网络经济阶段1

1.1.3沉浸式体验阶段1

1.1.4物联网阶段1

1.2物联网的定义和特征2

1.2.1物联网的定义2

1.2.2物联网的技术特征2

1.3物联网体系结构3

1.3.1物联网体系结构需要考虑的因素3

1.3.2物联网体系结构定义原则4

1.3.3简化的三层结构4

1.3.4IoTWF体系结构5

1.4物联网组成7

1.4.1物联网系统结构7

1.4.2智能物体8

1.4.3接入网9

1.4.4网关12

1.4.5互联网14

1.4.6云平台14

1.4.7应用程序14

1.5物联网应用15

1.5.1智能建筑15

1.5.2工业物联网16

本章小结19

习题19

第2章智能物体20

2.1智能物体结构和分类20

2.1.1智能物体结构20

2.1.2智能物体分类21

2.1.3智能物体发展趋势22

物联网技术

目录2.2传感器23

2.2.1传感器分类23

2.2.2常见传感器类型及应用24

2.2.3智能手机与传感器25

2.3执行器25

2.3.1执行器分类26

2.3.2常见执行器类型26

2.3.3传感器和执行器互动实例27

2.4智能物体实例29

2.4.1智能物体特性29

2.4.2常见智能物体介绍30

本章小结33

习题33

第3章无线通信网络34

3.1无线通信网络分类34

3.1.1物联网和无线通信网络34

3.1.2无线通信网络分类标准34

3.2Bluetooth LE37

3.2.1拓扑结构和特性37

3.2.2物理层37

3.2.3链路层39

3.3ZigBee42

3.3.1性能特性和体系结构42

3.3.2拓扑结构和设备角色43

3.3.3物理层44

3.3.4MAC层45

3.3.5网络层50

3.4802.11ah53

3.4.1无线局域网组成和结构53

3.4.2无线局域网发展过程54

3.4.3无线局域网物理层55

3.4.4无线局域网MAC层58

3.4.5802.11ah特点62

3.4.6802.11ah物理层63

3.4.7802.11ah MAC层65

3.5LoRa和LoRaWAN69

3.5.1LoRa特性69

3.5.2LoRaWAN结构69

3.5.3信道和调制技术70

3.5.4终端设备分类70

3.5.5数据传输过程71

3.6NBIoT73

3.6.1NBIoT的特点和优势73

3.6.2NBIoT网络结构73

3.6.3部署方式75

3.6.4物理层资源结构76

3.6.5物理信道79

3.6.6随机接入过程81

3.6.7节能81

本章小结82

习题83

第4章无线传感器网络84

4.1无线传感器网络结构和特点84

4.1.1无线传感器网络定义和结构84

4.1.2无线传感器网络特点85

4.2传感器结点结构和协议栈85

4.2.1传感器结点结构和特性85

4.2.2传感器结点协议栈86

4.3MAC层87

4.3.1MAC协议设计指标87

4.3.2影响节能的关键因素88

4.3.3sensor MAC89

4.4网络层和路由协议92

4.4.1路由基础92

4.4.2路由度量93

4.4.3路由协议95

4.5无线传感器网络定位技术104

4.5.1定位概述104

4.5.2测距技术104

4.5.3基于测距技术的定位方法106

4.5.4Ad Hoc定位系统107

本章小结110

习题110

第5章IPv6与物联网网络层112

5.1网关模式与边缘路由器模式112

5.1.1两种模式的区别112

5.1.2模式选择因素113

5.1.3物联网对边缘路由器模式的制约因素114

5.1.4边缘路由器模式下的体系结构和适配层协议 115

5.2IPv6116

5.2.1IPv6首部结构116

5.2.2IPv6地址结构119

5.2.3IPv6网络实现通信过程125

5.2.4IPv6 over 以太网129

5.36LoWPAN133

5.3.16LoWPAN封装过程133

5.3.2首部压缩134

5.3.3分片139

5.3.4基于LoWPAN优化的邻居发现协议140

5.4RPL142

5.4.1RPL的作用范围和功能143

5.4.2RPL构建上行路由过程145

5.4.3RPL构建下行路由过程149

本章小结153

习题153

第6章CoAP和MQTT155

6.1物联网应用方式与应用层协议155

6.1.1物联网结构与应用方式155

6.1.2物联网应用层协议功能156

6.2CoAP157

6.2.1CoAP与体系结构157

6.2.2CoAP特点157

6.2.3CoAP消息格式158

6.2.4CoAP消息类型和请求方法159

6.2.5CoAP传输过程161

6.2.6CoAP请求/响应模式162

6.2.7CoAP观察者模式164

6.2.8CoAP应用165

6.3MQTT167

6.3.1MQTT与体系结构167

6.3.2MQTT特点168

6.3.3MQTT消息格式170

6.3.4MQTT连接建立过程173

6.3.5MQTT发布订阅过程174

6.3.6MQTT应用178

本章小结180

习题181

第7章物联网数据分析182

7.1物联网数据特性与数据分析基础182

7.1.1物联网数据特性182

7.1.2数据分类183

7.1.3数据分析处理结果184

7.1.4数据分析处理发展趋势185

7.2机器学习186

7.2.1数据分析处理与机器学习186

7.2.2机器学习分类187

7.2.3神经网络与深度学习188

7.2.4机器学习在物联网中的应用189

7.3大数据分析处理工具190

7.3.1大数据特点和来源190

7.3.2大规模并行处理数据库191

7.3.3NoSQL192

7.3.4Hadoop193

7.4边缘计算200

7.4.1边缘计算的好处200

7.4.2边缘计算功能组成201

7.4.3APU执行的操作201

7.4.4边缘计算设备实例202

本章小结204

习题204

第8章工业物联网206

8.1工业物联网基本概念206

8.1.1工业物联网的定义和结构206

8.1.2工业互联网和工业物联网207

8.1.3工业物联网性能要求209

8.1.4工业以太网的三种实时、同步和可靠性实现机制209

8.2工业物联网关键技术211

8.2.1PTP211

8.2.2QoS217

8.2.3DLR和REP222

8.3CIP和Ethernet/IP228

8.3.1CIP 228

8.3.2Ethernet/IP236

8.4PROFINET238

8.4.1Ethernet/IP的缺陷238

8.4.2PROFINET结构241

8.4.3实时通信242

8.4.4组态与DCP246

本章小结248

习题248

第9章物联网安全250

9.1物联网安全概论250

9.1.1物联网安全特点250

9.1.2物联网安全问题250

9.1.3物联网安全机制251

9.2接入网安全机制253

9.2.1Bluetooth LE安全机制253

9.2.2ZigBee安全机制257

9.2.3802.11ah安全机制258

9.2.4LoRa安全机制261

9.2.5NBIoT安全机制263

9.3应用层安全机制267

9.3.1MQTT和TLS267

9.3.2COAP和DTLS271

9.4Ethernet/IP和PROFINET安全机制273

9.4.1CIP安全机制273

9.4.2PROFINET安全机制273

9.5零信任网络访问和SDP275

9.5.1零信任网络访问275

9.5.2SDP276

本章小结280

习题281

第10章物联网应用实例282

10.1智能家居282

10.1.1智能家居系统结构282

10.1.2智能家居设备定义和连接建立过程283

10.1.3智能家居控制策略284

10.2智慧校园285

10.2.1智慧校园系统结构285

10.2.2校园网设计286

10.2.3智慧校园设备定义和连接建立过程288

10.2.4智慧校园控制策略289

10.3工业物联网290

10.3.1工业物联网系统结构290

10.3.2工业物联网性能要求290

10.3.3工业物联网实现过程291

本章小结296

习题296

英文缩写词297

参考文献303