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普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 本書共10章,主要內(nèi)容包括物聯(lián)網(wǎng)概述、物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)、傳感技術(shù)概述、自動識別技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)概述、云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)的安全、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用、車聯(lián)網(wǎng)建模與仿真研究。本書是一本基礎(chǔ)性、實踐性強(qiáng)的教材,具有很高的實用價值,適合作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教材,也可供電子信息類、通信類相關(guān)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)。 本書是一本基礎(chǔ)性、實踐性強(qiáng)的教材,具有很高的實用價值,適合作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教材 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是全球研究的熱點(diǎn),是繼計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。新技術(shù)發(fā)展需要大批專業(yè)人才,許多高等院校開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)課程的教學(xué)。本書弱化理論,以夠用為度,強(qiáng)化能力培養(yǎng),注重物聯(lián)網(wǎng)的實際應(yīng)用。書中編選了大量的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例,同時給出國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的新研究成果。作為一個完整的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的知識理論體系,學(xué)生應(yīng)該了解這些知識,但在很短時間內(nèi)精通是困難的。本書力圖幫助學(xué)生建立完整的課程理論框架,教會學(xué)生在今后的人生道路上不斷完善知識體系的學(xué)習(xí)方法。本書較全面地介紹了物聯(lián)網(wǎng)的概念、關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用。全書共10章,第1章介紹了物聯(lián)網(wǎng)概念,對物聯(lián)網(wǎng)的背景、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)行了全面介紹;第2章介紹了物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn),對物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)化體系、產(chǎn)業(yè)體系、標(biāo)準(zhǔn)制定及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)模型進(jìn)行了介紹;第3章是傳感技術(shù)概述,重點(diǎn)討論了傳感器的概念、組成和分類及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)等;第4章介紹自動識別技術(shù),詳細(xì)介紹了磁卡技術(shù)、IC卡技術(shù)、RFID技術(shù);第5章介紹短距離無線通信技術(shù),對Wi-Fi技術(shù)、ZigBee技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、超寬帶(UWB)技術(shù)進(jìn)行了深入介紹;第6章是物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)概述,介紹了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議、TCP/IP協(xié)議和局域網(wǎng)等,為物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)奠定理論基礎(chǔ);第7章是云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù),闡述了云計算與大數(shù)據(jù)概念、發(fā)展及相關(guān)技術(shù);第8章是物聯(lián)網(wǎng)的安全,指出物聯(lián)網(wǎng)的安全問題不容忽視;第9章是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,主要介紹智能電網(wǎng)、智能交通、智能家居等三個典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例;第10章是車聯(lián)網(wǎng)建模與仿真研究,對車聯(lián)網(wǎng)V2I單車道單向運(yùn)行場景、V2I雙車道雙向運(yùn)行場景、V2V運(yùn)動場景和V2I具有冗余系統(tǒng)的場景分別進(jìn)行建模與仿真。 本書在編寫過程中得到了蘭州交通大學(xué)鐵道技術(shù)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)及同事的支持與幫助,在此表示衷心的感謝!由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展變化快,再加上編者水平有限,書中難免有疏漏與不妥之處,殷切希望讀者批評指正。編者2019年10月 魏赟:蘭州交通大學(xué) 目 錄第1章 物聯(lián)網(wǎng)概述11.1 物聯(lián)網(wǎng)的背景11.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念11.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的定義21.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的主要特點(diǎn)31.1.4 物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)31.1.5 物聯(lián)網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)51.2 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展61.2.1 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程61.2.2 全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和態(tài)勢71.2.3 我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀81.2.4 我國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展趨勢10小結(jié)11習(xí)題11第2章 物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)122.1 物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)122.1.1 感知層122.1.2 網(wǎng)絡(luò)層132.1.3 應(yīng)用層132.2 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化142.2.1 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化體系142.2.2 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系152.2.3 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定162.3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用192.3.1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)模型192.3.2 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域20小結(jié)22習(xí)題22第3章 傳感技術(shù)概述233.1 傳感器技術(shù)233.1.1 傳感器的概念233.1.2 傳感器的組成243.1.3 傳感器的分類243.1.4 常用傳感器273.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)293.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義293.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)303.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)303.2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征313.2.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧323.2.6 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)333.2.7 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用35小結(jié)36習(xí)題37第4章 自動識別技術(shù)384.1 自動識別技術(shù)概述384.2 磁卡技術(shù)394.3 IC卡技術(shù)404.4 RFID技術(shù)概述404.4.1 RFID技術(shù)簡介404.4.2 RFID的發(fā)展414.4.3 RFID技術(shù)原理及系統(tǒng)組成424.4.4 RFID應(yīng)用實例44小結(jié)45習(xí)題45第5章 短距離無線通信技術(shù)465.1 短距離無線通信技術(shù)概述465.1.1 短距離無線通信技術(shù)的基本概念465.1.2 短距離無線通信技術(shù)的特點(diǎn)465.1.3 短距離無線通信技術(shù)的應(yīng)用475.2 Wi-Fi技術(shù)475.2.1 Wi-Fi的概念475.2.2 Wi-Fi的發(fā)展485.2.3 IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)485.2.4 Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和工作原理485.3 ZigBee技術(shù)525.3.1 ZigBee技術(shù)概述525.3.2 ZigBee協(xié)議棧525.3.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)535.3.4 ZigBee技術(shù)的應(yīng)用535.4 藍(lán)牙技術(shù)555.4.1 藍(lán)牙的概念555.4.2 藍(lán)牙的發(fā)展歷程555.4.3 藍(lán)牙系統(tǒng)及原理565.5 超寬帶(UWB)技術(shù)575.5.1 UWB技術(shù)概述575.5.2 UWB無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)585.5.3 UWB技術(shù)的應(yīng)用59小結(jié)60習(xí)題60第6章 物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)概述616.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)616.1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述616.1.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)616.1.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類646.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、通信標(biāo)準(zhǔn) 和協(xié)議概述666.2.1 標(biāo)準(zhǔn)化組織666.2.2 開放系統(tǒng)和開放系統(tǒng)互連模型676.3 TCP/IP協(xié)議706.4 局域網(wǎng)概述736.4.1 局域網(wǎng)的定義736.4.2 以太網(wǎng)746.4.3 局域網(wǎng)的應(yīng)用實例校園網(wǎng)746.5 物聯(lián)網(wǎng)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系77小結(jié)78習(xí)題78第7章 云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)807.1 云計算概述807.1.1 云計算簡介807.1.2 云計算技術(shù)分類817.1.3 云計算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)827.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)概述837.2.1 大數(shù)據(jù)簡介837.2.2 主要的大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)857.2.3 大數(shù)據(jù)處理的基本流程867.2.4 數(shù)據(jù)中心867.3 云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展897.3.1 云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展歷程897.3.2 為云計算與大數(shù)據(jù)發(fā)展作出 貢獻(xiàn)的科學(xué)家917.3.3 中國云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀917.4 云計算與大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)927.5 云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng) 發(fā)展的助推器93小結(jié)95習(xí)題95第8章 物聯(lián)網(wǎng)的安全968.1 信息安全968.1.1 信息安全的內(nèi)涵968.1.2 信息安全體系結(jié)構(gòu)978.1.3 物聯(lián)網(wǎng)信息安全的分類978.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全988.2.1 WSN可能受到的攻擊分類988.2.2 WSN物理攻擊的防護(hù)方法998.2.3 WSN實現(xiàn)機(jī)密性的方法998.3 RFID的安全998.4 云計算面臨的安全挑戰(zhàn)1008.4.1 云計算存在的安全威脅101 8.4.2 云計算安全的目標(biāo)和策略1018.4.3 云計算的安全標(biāo)準(zhǔn)1018.5 物聯(lián)網(wǎng)的安全體系1038.5.1 感知層安全1048.5.2 網(wǎng)絡(luò)層安全1048.5.3 應(yīng)用/中間件層安全104小結(jié)105習(xí)題105第9章 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用1069.1 智能電網(wǎng)1069.1.1 智能電網(wǎng)的定義1069.1.2 智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)1079.1.3 智能電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)1089.2 智能交通1089.2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通 系統(tǒng)的研究1099.2.2 目前智能交通系統(tǒng)建設(shè)中的 常見問題1109.2.3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通 系統(tǒng)建設(shè)1119.3 智能家居1179.3.1 智能家居概述1189.3.2 智能家居系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)118小結(jié)119習(xí)題119第10章 車聯(lián)網(wǎng)建模與仿真研究12010.1 網(wǎng)絡(luò)通信仿真軟件 OPNET Modeler12010.1.1 OPNET Modeler軟件的特點(diǎn)12010.1.2 OPNET Modeler軟件網(wǎng)絡(luò) 通信機(jī)制12110.1.3 OPNET Modeler的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)12210.2 車聯(lián)網(wǎng)的車輛移動建模理論12410.2.1 交通系統(tǒng)仿真12410.2.2 車輛移動建模的分類12510.2.3 車輛移動模型12510.2.4 實際車輛移動模型的設(shè)計12710.2.5 車流模型12910.2.6 構(gòu)建車輛移動模型13110.3 車聯(lián)網(wǎng)V2I單車道單向運(yùn)行 場景建模13410.4 車聯(lián)網(wǎng)V2I雙車道雙向運(yùn)行 場景建模14010.5 車聯(lián)網(wǎng)V2V運(yùn)動場景的建模14410.6 車聯(lián)網(wǎng)V2I具有冗余系統(tǒng)的 場景建模149小結(jié)157習(xí)題157參考文獻(xiàn)158目 錄第1章 物聯(lián)網(wǎng)概述11.1 物聯(lián)網(wǎng)的背景11.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念11.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的定義21.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的主要特點(diǎn)31.1.4 物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)31.1.5 物聯(lián)網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)51.2 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展61.2.1 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程61.2.2 全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和態(tài)勢71.2.3 我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀81.2.4 我國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展趨勢10小結(jié)11習(xí)題11第2章 物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)122.1 物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)122.1.1 感知層122.1.2 網(wǎng)絡(luò)層132.1.3 應(yīng)用層132.2 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化142.2.1 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化體系142.2.2 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系152.2.3 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定162.3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用192.3.1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)模型192.3.2 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域20小結(jié)22習(xí)題22第3章 傳感技術(shù)概述233.1 傳感器技術(shù)233.1.1 傳感器的概念233.1.2 傳感器的組成243.1.3 傳感器的分類243.1.4 常用傳感器273.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)293.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義293.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)303.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)303.2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征313.2.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧323.2.6 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)333.2.7 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用35小結(jié)36習(xí)題37第4章 自動識別技術(shù)384.1 自動識別技術(shù)概述384.2 磁卡技術(shù)394.3 IC卡技術(shù)404.4 RFID技術(shù)概述404.4.1 RFID技術(shù)簡介404.4.2 RFID的發(fā)展414.4.3 RFID技術(shù)原理及系統(tǒng)組成424.4.4 RFID應(yīng)用實例44小結(jié)45習(xí)題45第5章 短距離無線通信技術(shù)465.1 短距離無線通信技術(shù)概述465.1.1 短距離無線通信技術(shù)的基本概念465.1.2 短距離無線通信技術(shù)的特點(diǎn)465.1.3 短距離無線通信技術(shù)的應(yīng)用475.2 Wi-Fi技術(shù)475.2.1 Wi-Fi的概念475.2.2 Wi-Fi的發(fā)展485.2.3 IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)485.2.4 Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和工作原理485.3 ZigBee技術(shù)525.3.1 ZigBee技術(shù)概述525.3.2 ZigBee協(xié)議棧525.3.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)535.3.4 ZigBee技術(shù)的應(yīng)用535.4 藍(lán)牙技術(shù)555.4.1 藍(lán)牙的概念555.4.2 藍(lán)牙的發(fā)展歷程555.4.3 藍(lán)牙系統(tǒng)及原理565.5 超寬帶(UWB)技術(shù)575.5.1 UWB技術(shù)概述575.5.2 UWB無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)585.5.3 UWB技術(shù)的應(yīng)用59小結(jié)60習(xí)題60第6章 物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)概述616.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)616.1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述616.1.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)616.1.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類646.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、通信標(biāo)準(zhǔn) 和協(xié)議概述666.2.1 標(biāo)準(zhǔn)化組織666.2.2 開放系統(tǒng)和開放系統(tǒng)互連模型676.3 TCP/IP協(xié)議706.4 局域網(wǎng)概述736.4.1 局域網(wǎng)的定義736.4.2 以太網(wǎng)746.4.3 局域網(wǎng)的應(yīng)用實例校園網(wǎng)746.5 物聯(lián)網(wǎng)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系77小結(jié)78習(xí)題78第7章 云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)807.1 云計算概述807.1.1 云計算簡介807.1.2 云計算技術(shù)分類817.1.3 云計算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)827.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)概述837.2.1 大數(shù)據(jù)簡介837.2.2 主要的大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)857.2.3 大數(shù)據(jù)處理的基本流程867.2.4 數(shù)據(jù)中心867.3 云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展897.3.1 云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展歷程897.3.2 為云計算與大數(shù)據(jù)發(fā)展作出 貢獻(xiàn)的科學(xué)家917.3.3 中國云計算與大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀917.4 云計算與大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)927.5 云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng) 發(fā)展的助推器93小結(jié)95習(xí)題95第8章 物聯(lián)網(wǎng)的安全968.1 信息安全968.1.1 信息安全的內(nèi)涵968.1.2 信息安全體系結(jié)構(gòu)978.1.3 物聯(lián)網(wǎng)信息安全的分類978.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全988.2.1 WSN可能受到的攻擊分類988.2.2 WSN物理攻擊的防護(hù)方法998.2.3 WSN實現(xiàn)機(jī)密性的方法998.3 RFID的安全998.4 云計算面臨的安全挑戰(zhàn)1008.4.1 云計算存在的安全威脅101 8.4.2 云計算安全的目標(biāo)和策略1018.4.3 云計算的安全標(biāo)準(zhǔn)1018.5 物聯(lián)網(wǎng)的安全體系1038.5.1 感知層安全1048.5.2 網(wǎng)絡(luò)層安全1048.5.3 應(yīng)用/中間件層安全104小結(jié)105習(xí)題105第9章 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用1069.1 智能電網(wǎng)1069.1.1 智能電網(wǎng)的定義1069.1.2 智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)1079.1.3 智能電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)1089.2 智能交通1089.2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通 系統(tǒng)的研究1099.2.2 目前智能交通系統(tǒng)建設(shè)中的 常見問題1109.2.3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通 系統(tǒng)建設(shè)1119.3 智能家居1179.3.1 智能家居概述1189.3.2 智能家居系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)118小結(jié)119習(xí)題119第10章 車聯(lián)網(wǎng)建模與仿真研究12010.1 網(wǎng)絡(luò)通信仿真軟件 OPNET Modeler12010.1.1 OPNET Modeler軟件的特點(diǎn)12010.1.2 OPNET Modeler軟件網(wǎng)絡(luò) 通信機(jī)制12110.1.3 OPNET Modeler的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)12210.2 車聯(lián)網(wǎng)的車輛移動建模理論12410.2.1 交通系統(tǒng)仿真12410.2.2 車輛移動建模的分類12510.2.3 車輛移動模型12510.2.4 實際車輛移動模型的設(shè)計12710.2.5 車流模型12910.2.6 構(gòu)建車輛移動模型13110.3 車聯(lián)網(wǎng)V2I單車道單向運(yùn)行 場景建模13410.4 車聯(lián)網(wǎng)V2I雙車道雙向運(yùn)行 場景建模14010.5 車聯(lián)網(wǎng)V2V運(yùn)動場景的建模14410.6 車聯(lián)網(wǎng)V2I具有冗余系統(tǒng)的 場景建模149小結(jié)157習(xí)題157參考文獻(xiàn)158
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