| 词条 | 物联网导论 |
| 释义 | 图书信息书 名：物联网导论 作 者：刘云浩 出 版 社： 科学出版社 出版时间： 2010年12月 I S B N： 978-7-03-029253-7 开 本： 16开 定 价： 45.00元 内容简介物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。 物联网与互联网一字之差，“差”在哪里？不同的专家学者对这个“差”有不同的理解，有共识也有争论。本书讨论了物联网的起源与发展、核心技术、主要特点以及应用前景，为读者勾画出一个具有鲜明特征的物联网时代。本书系统地阐述了物联网的层次结构和功能划分，提出物联网四层体系结构模型，从感知识别、网络构建、管理服务、综合应用这4层分别进行阐述，深入浅出地为读者拨开萦绕于物联网的重重迷雾，引领求知者步入物联网世界。 本书在强调基本理念的基础上，也注意辨析易混淆的相近概念，避免造成认识上的误区，适合作为大学本科或研究生课程教材。作者团队为相关课程任课教师提供完整的教学课件（PowerPoint幻灯片）。此外，本书也可作为物联网科普读物。 篇首语第一篇 物联网概述 物联网与互联网一字之差，“差”在哪里？不同的专家学者对这个“差”有不同的理解，有共识也有争论。本篇讨论了物联网的起源与发展、核心技术、主要特点以及应用前景，为读者勾画出一个具有鲜明特征的物联网时代。本篇系统地阐述了物联网的层次结构和功能划分，提出物联网四层体系结构模型。在强调基本理念的基础上，也注意辨析易混淆的相近概念，避免造成认识上的误区。相信本篇的学习能够使读者对物联网有一个全局认识，并进一步激发出读者探索物联网世界的兴趣。 第二篇 感知识别 通过感知识别技术，让物品“开口说话、发布信息”，是融合物理世界和信息世界的重要一环，是物联网区别于其他网络的最独特的部分。物联网的“触手”是位于感知识别层的大量信息生成设备，既包括采用自动生成方式的RFID、传感器、定位系统等，也包括采用人工生成方式的各种智能设备，例如智能手机、个人数字助理、多媒体播放器、上网本、笔记本电脑等等。信息生成方式的多样化是物联网的重要特征之一。感知识别层位于物联网四层模型的最底端，是所有上层结构的基础。本篇尽可能全面地选取了感知识别的关键技术，并深入探讨了相应的技术细节，希望各个层次的读者通过本篇的学习都能有所收获。 第三篇 网络构建 网络是物联网最重要的基础设施之一。物联网的网络和现有网络有何异同？物联网是下一代互联网吗？无线网络在物联网中是扮演什么角色？通过本篇的学习，读者将对上述问题有更清楚的理解。网络构建层在物联网四层模型中连接感知识别层和管理服务层，具有强大的纽带作用，高效、稳定、及时、安全地传输上下层的数据。本篇着重介绍了网络通信的基本概念和技术，深入探讨了各种网络形式（互联网、无线宽带网、无线低速网络、移动通信网络等）在未来物联网的应用。正所谓“好风凭借力，送我上青云”。在物联网时代，网络构建技术就是这股“风”，助推物联网的发展，将物联网由实验室吹向千家万户。 第四篇 管理服务 管理服务层位于感知识别和网络构建层之上，综合应用层之下，是物联网智慧的源泉。人们通常把物联网应用冠以“智能”的名称，如智能电网、智能交通、智能物流等等，其中的智慧就来自这一层。当感知识别层生成的大量信息经过网络层传输汇聚到管理服务层，如果不能有效地整合与利用，那无异于入宝山而空返，望“数据的海洋”而兴叹。管理服务层解决数据如何存储（数据库与海量存储技术）、如何检索（搜索引擎）、如何使用（数据挖掘与机器学习）、如何不被滥用（数据安全与隐私保护）等问题。应该说，管理服务层包含的技术相当广泛，本篇只能选取其中一部分关键技术进行讨论，我们希望在广度和深度两方面找到一个合理的契合点。 第五篇 综合应用 正所谓“实践出真知”，无论任何技术，应用是决定其成败的关键。物联网丰富的内涵催生出更加丰富的外延应用。传统互联网经历了以数据为中心到以人为中心的转化，典型应用包括文件传输、电子邮件、万维网、电子商务、视频点播、在线游戏和社交网络等；而物联网应用以“物”或者物理世界为中心，涵盖物品追踪、环境感知、智能物流、智能交通、智能电网等等。一言以蔽之，物联网应用目前正处于快速增长期，具有多样化、规模化、行业化等特点。本篇讨论了几个当前热门的物联网应用：从社会实际需求入手，分析应用环节的特点和要求，综合集成本书前面章节所述的技术方案，最后以典型的系统部署案例作为总结。 图书目录目 录 第一篇 概 述 第 1 章 物联网概述… ……………………………………………………………… 003 1.1 起源与发展………………………………………………………………… 005 1.2 核心技术…………………………………………………………………… 006 1.3 主要特点…………………………………………………………………… 009 1.4 应用前景…………………………………………………………………… 010 第 2 章 自动识别技术与RFID…………………………………………………… 015 2.1 自动识别技术……………………………………………………………… 016 2.1.1 光符号识别技术……………………………………………………… 016 2.1.2 语音识别技术………………………………………………………… 016 2.1.3 生物计量识别技术…………………………………………………… 016 2.1.4 IC卡技术……………………………………………………………… 017 2.1.5 条形码技术…………………………………………………………… 018 2.1.6 射频识别技术………………………………………………………… 023 2.2 RFID的历史和现状… …………………………………………………… 024 2.2.1 历史…………………………………………………………………… 024 2.2.2 现状…………………………………………………………………… 027 2.3 RFID技术分析… ………………………………………………………… 028 2.3.1 阅读器………………………………………………………………… 029 2.3.2 天线…………………………………………………………………… 029 2.3.3 标签…………………………………………………………………… 029 2.3.4 频率…………………………………………………………………… 031 2.4 RFID标签冲突*… ………………………………………………………… 033 2.4.1 基于ALOHA的防冲突算法…………………………………………… 034 2.4.2 基于二进制树的防冲突算法………………………………………… 037 2.5 RFID和物联网… ………………………………………………………… 038 第二篇 感 知 识 别 第 3 章 传感器技术………………………………………………………………… 041 3.1 传感器概述………………………………………………………………… 041 3.2 发展历史…………………………………………………………………… 042 3.3 应用… ……………………………………………………………………… 044 3.3.1 军事监测中的传感器——VigilNet… ……………………………… 044 3.3.2 智能楼宇中的传感器——LoCal… ………………………………… 045 3.3.3 医疗监控中的传感器——Mercury…………………………………… 046 3.4 设计需求…………………………………………………………………… 047 3.5 硬件平台…………………………………………………………………… 049 3.5.1 供能装置……………………………………………………………… 049 3.5.2 传感器………………………………………………………………… 050 3.5.3 微处理器……………………………………………………………… 050 3.5.4 通信芯片……………………………………………………………… 052 3.6 操作系统*…………………………………………………………………… 054 3.6.1 开发语言……………………………………………………………… 055 3.6.2 任务调度……………………………………………………………… 056 3.6.3 关键服务……………………………………………………………… 057 3.6.4 其他传感器节点操作系统…………………………………………… 057 3.7 总结与展望………………………………………………………………… 057 第 4 章 定位系统… ………………………………………………………………… 059 4.1 位置信息…………………………………………………………………… 059 4.2 定位系统…………………………………………………………………… 060 4.2.1 GPS… ………………………………………………………………… 060 4.2.2 蜂窝基站定位………………………………………………………… 063 4.2.3 无线室内环境定位…………………………………………………… 065 4.2.4 新兴定位系统………………………………………………………… 067 4.3 定位技术…………………………………………………………………… 068 4.3.1 基于距离的定位……………………………………………………… 068 4.3.2 基于距离差的定位…………………………………………………… 070 4.3.3 基于信号特征的定位………………………………………………… 071 4.4 物联网环境下定位技术的新挑战和发展前景… ………………… 074 第 5 章 智能信息设备……………………………………………………………… 077 5.1 智能设备概述……………………………………………………………… 077 5.1.1 智能设备产生的背景………………………………………………… 077 5.1.2 传统智能设备………………………………………………………… 077 5.1.3 新时代的智能设备…………………………………………………… 079 5.2 智能设备运行平台*……………………………………………………… 085 5.3 智能设备发展新趋势… ………………………………………… 090 著名科学家访谈录之一……………………………………………………………… 092 第三篇 网 络 构 建 第 6 章 互联网… …………………………………………………………………… 097 6.1 互联网概述………………………………………………………………… 097 6.1.1 互联网基本组件……………………………………………………… 099 6.1.2 网络协议及其分层结构……………………………………………… 103 6.2 应用层… …………………………………………………………………… 105 6.2.1 应用层概述…………………………………………………………… 105 6.2.2 应用程序构架………………………………………………………… 106 6.2.3 Web和HTTP协议……………………………………………………… 107 6.2.4 域名系统……………………………………………………………… 110 6.3 传输层… …………………………………………………………………… 112 6.3.1 基本概念……………………………………………………………… 112 6.3.2 UDP协议… …………………………………………………………… 114 6.3.3 TCP协议… …………………………………………………………… 115 6.4 网络层… …………………………………………………………………… 118 6.4.1 路由器………………………………………………………………… 118 6.4.2 IP协议… ……………………………………………………………… 120 6.5 从互联网到物联网… …………………………………………………… 123 第 7 章 无线宽带网络……………………………………………………………… 129 7.1 无线宽带网络概述… …………………………………………………… 129 7.1.1 无线网络简介………………………………………………………… 129 7.1.2 无线宽带网络及其特点……………………………………………… 132 7.2 WiFi：无线局域网… …………………………………………………… 134 7.2.1 802.11物理层… ……………………………………………………… 134 7.2.2 802.11架构… ………………………………………………………… 136 7.2.3 802.11介质访问控制协议… ………………………………………… 137 7.2.4 802.11数据帧结构… ………………………………………………… 141 7.2.5 802.11小结… ………………………………………………………… 143 7.3 WiMAX：无线城域网…………………………………………………… 144 7.3.1 WiMAX概述及架构…………………………………………………… 144 7.3.2 WiMAX介质访问控制原理简介……………………………………… 146 7.3.3 WiMAX小结…………………………………………………………… 147 7.4 无线物联世界……………………………………………………………… 147 第 8 章 无线低速网络……………………………………………………………… 149 8.1 低速网络需求……………………………………………………………… 149 8.2 低速网络协议……………………………………………………………… 150 8.2.1 蓝牙…………………………………………………………………… 150 8.2.2 红外…………………………………………………………………… 151 8.2.3 802.15.4/ZigBee… …………………………………………………… 152 8.3 组网与网络互联… ……………………………………………………… 160 8.3.1 无线传感网组网协议………………………………………………… 160 8.3.2 IPv6网际互联… ……………………………………………………… 162 8.3.3 6LoWPAN……………………………………………………………… 165 第 9 章 移动通信网络……………………………………………………………… 167 9.1 移动通信发展历史… …………………………………………………… 168 9.1.1 第一代移动通信：模拟语音………………………………………… 168 9.1.2 第二代移动通信：数字语音………………………………………… 170 9.1.3 第三代移动通信：数字语音与数据………………………………… 173 9.2 3G通信技术和标准… …………………………………………………… 175 9.2.1 TD-SCDMA…………………………………………………………… 176 9.2.2 W-CDMA……………………………………………………………… 177 9.2.3 CDMA2000… ………………………………………………………… 178 9.3 移动互联网………………………………………………………………… 180 9.3.1 视频电话……………………………………………………………… 180 9.3.2 手机电视……………………………………………………………… 181 9.3.3 其他应用……………………………………………………………… 183 9.4 关于4G……………………………………………………………………… 185 著名科学家访谈录之二……………………………………………………………… 188 第四篇 管 理 服 务 第 10 章 数据库系统… …………………………………………………………… 193 10.1 数据库系统的起源与发展… ………………………………………… 193 10.1.1 早期的数据库系统… ……………………………………………… 193 10.1.2 关系数据库系统及其基本组成… ………………………………… 194 10.1.3 新兴数据库简介… ………………………………………………… 194 10.2 关系数据库… …………………………………………………………… 196 10.2.1 关系数据库模型… ………………………………………………… 197 10.2.2 SQL查询语言*… …………………………………………………… 208 10.2.3 常见关系数据库系统… …………………………………………… 212 10.3 数据库与物联网………………………………………………………… 213 10.4 物联网数据的特点……………………………………………………… 214 10.4.1 数据存储… ………………………………………………………… 215 10.4.2 数据查询… ………………………………………………………… 217 10.4.3 数据融合… ………………………………………………………… 218 第 11 章 海量信息存储… ………………………………………………………… 219 11.1 物联网对海量信息存储的需求……………………………………… 219 11.2 网络存储体系结构……………………………………………………… 221 11.2.1 直接附加存储… …………………………………………………… 221 11.2.2 网络附加存储… …………………………………………………… 222 11.2.3 存储区域网络… …………………………………………………… 222 11.3 数据中心… ……………………………………………………………… 223 11.3.1 数据中心的起源及发展… ………………………………………… 224 11.3.2 数据中心的相关标准… …………………………………………… 225 11.4 典型的数据中心*… …………………………………………………… 231 11.4.1 谷歌（Google）数据中心… ……………………………………… 231 11.4.2 Google File System…………………………………………………… 233 11.4.3 MapReduce…………………………………………………………… 235 11.4.4 BigTable……………………………………………………………… 236 11.5 Hadoop*… ………………………………………………………………… 238 11.6 数据中心的研究热点… ……………………………………………… 240 第12章 搜索引擎… ………………………………………………………………… 245 12.1 搜索引擎简介… ………………………………………………………… 245 12.1.1 搜索引擎介绍… …………………………………………………… 245 12.1.2 搜索引擎的发展 … ………………………………………………… 247 12.2 搜索引擎的体系结构… ……………………………………………… 249 12.2.1 信息采集… ………………………………………………………… 249 12.2.2 索引技术… ………………………………………………………… 254 12.2.3 搜索服务… ………………………………………………………… 256 12.2.4 类Google Web搜索引擎的实例分析*… …………………………… 257 12.3 物联网搜索引擎………………………………………………………… 258 第 13 章 物联网中的智能决策…………………………………………………… 261 13.1 数据挖掘… ……………………………………………………………… 261 13.1.1 数据预处理阶段… ………………………………………………… 262 13.1.2 数据挖掘阶段… …………………………………………………… 263 13.1.3 知识评估与表示阶段… …………………………………………… 263 13.2 数据挖掘的基本类型和算法*………………………………………… 264 13.2.1 关联分析… ………………………………………………………… 264 13.2.2 分类和预测… ……………………………………………………… 265 13.2.3 聚类分析… ………………………………………………………… 266 13.2.4 离群点分析… ……………………………………………………… 268 13.2.5 演化分析… ………………………………………………………… 269 13.3 智能决策与物联网……………………………………………………… 270 第 14 章 物联网中的信息安全与隐私保护…………………………………… 273 14.1 物联网安全和隐私概述… …………………………………………… 274 14.2 RFID安全和隐私………………………………………………………… 275 14.2.1 RFID的安全现状… ………………………………………………… 275 14.2.2 主要安全和隐私隐患… …………………………………………… 276 14.2.3 安全性与效率… …………………………………………………… 281 14.3 RFID安全和隐私保护机制…………………………………………… 281 14.3.1 早期物理安全机制… ……………………………………………… 281 14.3.2 基于密码学的安全机制*… ………………………………………… 283 14.3.3 其他方法… ………………………………………………………… 287 14.3.4 如何面对安全和隐私挑战… ……………………………………… 288 14.4 位置信息与个人隐私… ……………………………………………… 291 14.4.1 位置隐私的定义… ………………………………………………… 291 14.4.2 保护位置隐私的重要性… ………………………………………… 292 14.4.3 位置隐私面临的威胁… …………………………………………… 293 14.5 保护位置隐私的手段… ……………………………………………… 293 14.5.1 制度约束… ………………………………………………………… 294 14.5.2 隐私方针… ………………………………………………………… 295 14.5.3 身份匿名… ………………………………………………………… 295 14.5.4 数据混淆… ………………………………………………………… 297 著名科学家访谈录之三……………………………………………………………… 298 第五篇 综 合 应 用 第 15 章 智能电网… ……………………………………………………………… 303 15.1 智能电网的起源与发展… …………………………………………… 303 15.1.1 电力系统和电力网络概览… ……………………………………… 303 15.1.2 智能电网简介… …………………………………………………… 304 15.1.3 智能电网的发展与前景… ………………………………………… 305 15.2 智能电网与物联网……………………………………………………… 307 15.2.1 新能源发展与利用… ……………………………………………… 307 15.2.2 输变电检测与监控… ……………………………………………… 308 15.2.3 配用电管理… ……………………………………………………… 308 15.2.4 实时的电力调度… ………………………………………………… 310 15.2.5 电网安全… ………………………………………………………… 310 15.3 智能电网的未来前景… ……………………………………………… 311 15.3.1 更加深入的环境感知… …………………………………………… 311 15.3.2 更加全面的信息互通… …………………………………………… 311 15.3.3 更加智能的电网建设… …………………………………………… 312 第 16 章 智能交通… ……………………………………………………………… 313 16.1 智能交通概述… ………………………………………………………… 313 16.2 智能交通中的物联网技术… ………………………………………… 315 16.2.1 无线通信… ………………………………………………………… 316 16.2.2 计算技术… ………………………………………………………… 317 16.2.3 感知技术… ………………………………………………………… 317 16.2.4 视频车辆监测… …………………………………………………… 317 16.2.5 全球定位系统 GPS… ……………………………………………… 318 16.2.6 探测车辆和设备… ………………………………………………… 318 16.3 智能交通应用… ………………………………………………………… 318 16.3.1 不停车收费系统… ………………………………………………… 318 16.3.2 实时交通信息服务… ……………………………………………… 321 16.3.3 智能交通管理… …………………………………………………… 322 第 17 章 智能物流… ……………………………………………………………… 323 17.1 物流的起源和发展……………………………………………………… 323 17.1.1 粗放型物流… ……………………………………………………… 324 17.1.2 系统化物流… ……………………………………………………… 324 17.2 现代物流 … ……………………………………………………………… 325 17.2.1 电子化物流… ……………………………………………………… 325 17.2.2 EDI…………………………………………………………………… 326 17.2.3 现代物流面临的问题… …………………………………………… 328 17.3 智能物流… ……………………………………………………………… 330 17.3.1 智能物流的特点… ………………………………………………… 330 17.3.2 智能物流的应用… ………………………………………………… 331 17.3.3 展望… ……………………………………………………………… 336 第 18 章 智能绿色建筑… ………………………………………………………… 337 18.1 物联网环境下的绿色建筑… ………………………………………… 338 18.1.1 建筑管理… ………………………………………………………… 338 18.1.2 低碳建筑… ………………………………………………………… 339 18.1.3 智能楼宇… ………………………………………………………… 340 18.1.4 智能家居… ………………………………………………………… 341 18.1.5 其他绿色建筑系统… ……………………………………………… 343 18.2 绿色建筑的发展与展望… …………………………………………… 344 第 19 章 环境监测… ……………………………………………………………… 347 19.1 应用背景… ……………………………………………………………… 347 19.1.1 环境监测的概念… ………………………………………………… 347 19.1.2 环境监测的发展… ………………………………………………… 348 19.2 环境监测传感网………………………………………………………… 349 19.2.1 典型应用系统和部署… …………………………………………… 349 19.2.2 环境监测传感网的模式和特征… ………………………………… 352 19.3 环境监测物联网………………………………………………………… 354 19.3.1 应用动机… ………………………………………………………… 354 19.3.2 环境监测物联网的模式和特征… ………………………………… 354 19.3.3 森林生态物联网… ………………………………………………… 356 19.3.4 Planetary Skin………………………………………………………… 361 参考文献………………………………………………………………………………… 366 后 记………………………………………………………………………………… 373 教师增补材料说明………………………………………………………… 378 配套资源与交流学习《物联网导论》作为一门新设立的课程，任课教师们会花掉很长的时间进行备课。为了辅助他们更高效更优质地完成备课工作，作者团队随时准备提供一套完整的教师增补材料——教学课件（PowerPoint幻灯片）。 这套课件包含全书总共十九章的详细PowerPoint幻灯片。我们给教师们提供的是原始的PowerPoint幻灯片，这样便于他们按照自己的教学需要进行定制。 目前，我们只为以本书作为教材的物联网导论课教师免费提供该套教学课件。教师们可以通过以下两种方式获取该套课件。 1）拨打本书版权页或封底提供的电话联系出版社营销或发行人员获取。 2）通过过本书封底提供的交流邮箱，发电子邮件索取。 另外，为了方便广大读者获取该书配套资源，经作者和出版社授权，读者可以到“物联网论坛” 《物联网导论》专版下载本书所有资源。并参与本书的交流与学习。 |
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