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物联网导论(第二版) 物联网工程专业系列教材 PDF下载

编辑推荐

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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三个重要特征。

本书从物联网的感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层 这四层分别进行阐述,深入浅出地为读者拨开萦绕于物联网这个概念的重 重迷雾,引领求知者渐渐步入物联网世界,帮助探索者把握第三次IT科技浪潮的方向。

本书适合高等院校物联网工程专业作为专业教材使用,也适合其他各 专业作为选修课教材使用,还适合对物联网感兴趣的各类读者参考阅读

作者简介

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物联网导论(第二版) 物联网工程专业系列教材 PDF下载

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 发展趋势 009
1.5 应用前景 011
第二篇 感 知 识 别
第 2 章 自动识别技术与 RFID 017
2.1 自动识别技术 018
2.1.1 光符号识别技术 018
2.1.2 语音识别技术 018
2.1.3 生物计量识别技术 018
2.1.4 IC卡技术 019
2.1.5 条形码技术 020
2.1.6 射频识别技术 024
2.2 RFID的历史和现状 026
2.2.1 历史 026
2.2.2 现状 028
2.3 RFID技术分析 029
2.3.1 阅读器 030
2.3.2 天线 031
2.3.3 标签 031
2.3.4 频率 033
2.4 RFID和物联网 034
第 3 章 无线传感网 036
3.1 发展历史 037
3.2 硬件平台 042
3.2.1 传感器 043
3.2.2 微处理器 043
x 物联网导论(第2版)
5.2.3 医疗设备 085
5.2.4 智能电视 087
5.3 智能设备运行平台 * 088
5.3.1 情境感知 089
5.3.2 任务迁移 090
5.3.3 智能协作 091
5.3.4 多通道交互 092
5.4 智能设备发展趋势 092
著名科学家访谈录之一 094
第三篇 网 络 构 建
第 6 章 无线宽带网络 099
6.1 无线网络简介 100
6.1.1 基本组成元素 100
6.1.2 无线网络的类别 101
6.1.3 无线宽带网络的难点 103
6.2 WiFi:无线局域网 105
6.2.1 IEEE 802.11协议发展简史 105
6.2.2 IEEE 802.11架构 106
6.2.3 IEEE 802.11介质访问控制
协议 108
6.3 WiMAX:无线城域网 110
6.3.1 WiMAX概述及架构 110
6.3.2 WiMAX介质访问控制原理
简介 112
6.4 无线物联世界 113
第 7 章 无线低速网络 115
7.1 低速网络协议概述 115
7.2 红外线通信 117
7.3 蓝牙 118
7.4 802.15.4/ZigBee 120
7.5 体域网 129
7.5.1 物理层 131
7.5.2 网络架构 132
7.5.3 传感器 133
7.5.4 体域网应用 134
7.6 容迟网络 136
7.6.1 网络体系结构 137
7.6.2 DTN网络应用 139
第 8 章 移动通信网络 142
8.1 移动通信发展历史 143
8.1.1 第一代移动通信:模拟语音 143
8.1.2 第二代移动通信:数字语音 145
8.1.3 第三代移动通信:数字语音
与数据 147
8.2 3G通信技术和标准 150
8.2.1 TD-SCDMA 150
8.2.2 W-CDMA 151
8.2.3 CDMA 2000 152
8.3 移动互联网 154
8.3.1 视频电话 154
8.3.2 手机电视 155
8.3.3 基于用户情境的服务 156
8.3.4 移动社交网络 157
8.3.5 其他应用 157
8.4 4G:下一代移动网络 158
著名科学家访谈录之二 161
第四篇 管 理 服 务
第 9 章 大数据与海量存储 165
9.1 从网络化存储到数据中心 166
9.2 数据中心建设 170
9.2.1 选址与布局 170
9.2.2 缆线系统 172
9.2.3 可靠性分级 173
9.2.4 能源系统 174
9.2.5 降温系统 175
9.3 数据中心技术 175
9.3.1 Google File System 176
9.3.2 MapReduce 177
9.3.3 BigTable 179
9.3.4 Hadoop 180
9.4 典型的数据中心 182
9.5 数据中心的研究热点 185
9.6 数据中心与云存储 187


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 发展趋势 009
1.5 应用前景 011
第二篇 感 知 识 别
第 2 章 自动识别技术与 RFID 017
2.1 自动识别技术 018
2.1.1 光符号识别技术 018
2.1.2 语音识别技术 018
2.1.3 生物计量识别技术 018
2.1.4 IC卡技术 019
2.1.5 条形码技术 020
2.1.6 射频识别技术 024
2.2 RFID的历史和现状 026
2.2.1 历史 026
2.2.2 现状 028
2.3 RFID技术分析 029
2.3.1 阅读器 030
2.3.2 天线 031
2.3.3 标签 031
2.3.4 频率 033
2.4 RFID和物联网 034
第 3 章 无线传感网 036
3.1 发展历史 037
3.2 硬件平台 042
3.2.1 传感器 043
3.2.2 微处理器 043
5.2.3 医疗设备 085
5.2.4 智能电视 087
5.3 智能设备运行平台 * 088
5.3.1 情境感知 089
5.3.2 任务迁移 090
5.3.3 智能协作 091
5.3.4 多通道交互 092
5.4 智能设备发展趋势 092
著名科学家访谈录之一 094
第三篇 网 络 构 建
第 6 章 无线宽带网络 099
6.1 无线网络简介 100
6.1.1 基本组成元素 100
6.1.2 无线网络的类别 101
6.1.3 无线宽带网络的难点 103
6.2 WiFi:无线局域网 105
6.2.1 IEEE 802.11协议发展简史 105
6.2.2 IEEE 802.11架构 106
6.2.3 IEEE 802.11介质访问控制协议 108
6.3 WiMAX:无线城域网 110
6.3.1 WiMAX概述及架构 110
6.3.2 WiMAX介质访问控制原理简介 112
6.4 无线物联世界 113
第 7 章 无线低速网络 115
7.1 低速网络协议概述 115
7.2 红外线通信 117
7.3 蓝牙 118
7.4 802.15.4/ZigBee 120
7.5 体域网 129
7.5.1 物理层 131
7.5.2 网络架构 132
7.5.3 传感器 133
7.5.4 体域网应用 134
7.6 容迟网络 136
7.6.1 网络体系结构 137
7.6.2 DTN网络应用 139
第 8 章 移动通信网络 142
8.1 移动通信发展历史 143
8.1.1 第一代移动通信:模拟语音 143
8.1.2 第二代移动通信:数字语音 145
8.1.3 第三代移动通信:数字语音与数据 147
8.2 3G通信技术和标准 150
8.2.1 TD-SCDMA 150
8.2.2 W-CDMA 151
8.2.3 CDMA 2000 152
8.3 移动互联网 154
8.3.1 视频电话 154
8.3.2 手机电视 155
8.3.3 基于用户情境的服务 156
8.3.4 移动社交网络 157
8.3.5 其他应用 157
8.4 4G:下一代移动网络 158
著名科学家访谈录之二 161
第四篇 管 理 服 务
第 9 章 大数据与海量存储 165
9.1 从网络化存储到数据中心 166
9.2 数据中心建设 170
9.2.1 选址与布局 170
9.2.2 缆线系统 172
9.2.3 可靠性分级 173
9.2.4 能源系统 174
9.2.5 降温系统 175
9.3 数据中心技术 175
9.3.1 Google File System 176
9.3.2 MapReduce 177
9.3.3 BigTable 179
9.3.4 Hadoop 180
9.4 典型的数据中心 182
9.5 数据中心的研究热点 185
9.6 数据中心与云存储 187
第 10章 数据库系统 189
10.1 数据库系统的起源与发展 189
10.1.1 早期的数据库系统 189
10.1.2 关系数据库系统及其基本
组成 190
10.1.3 新兴数据库简介 190
10.2 关系数据库 192
10.2.1 关系数据库模型 192
10.2.2 SQL查询语言 * 203
10.2.3 常见关系数据库系统 206
10.3 数据库与物联网 207
10.4 物联网数据的特点 208
10.4.1 数据存储 209
10.4.2 数据查询 211
10.4.3 数据融合 212
第 11章  物联网中的信息安全与隐私保护 213
11.1 物联网的信息安全与隐私 214
11.1.1 信息安全 214
11.1.2 物联网与隐私 214
11.2 RFID 安全与隐私保护 215
11.2.1 RFID 的安全现状 215
11.2.2 主要安全和隐私隐患 216
11.2.3 RFID 安全和隐私保护机制 220
11.3 位置信息与个人隐私 227
11.3.1 位置隐私的重要性 228
11.3.2 位置隐私面临的威胁 229
11.3.3 保护位置隐私的手段 229
11.4 如何面对安全和隐私挑战 233
著名科学家访谈录之三 236
第五篇 综 合 应 用
第 12章 智能交通 241
12.1 智能交通概述 242
12.1.1 智能交通的发展历程 242
12.1.2 智能交通的架构 245
12.1.3 机遇和挑战 246
12.2 智能交通中的物联网技术 248
12.2.1 感知识别 248
12.2.2 无线通信 249
12.2.3 计算决策 250
12.2.4 定位技术 250
12.2.5 视频监测识别 251
12.2.6 探测车辆和设备 251
12.3 智能交通应用 252
12.3.1 交通监测与管理 252
12.3.2 电子收费系统 254
12.3.3 智能停车管理 256
12.3.4 辅助驾驶 256
12.3.5 智能行驶 258
12.3.6 其他应用 258
12.4 智能交通的发展与展望 259
第 13章 智能物流 261
13.1 物流的起源和发展 261
13.1.1 粗放型物流 262
13.1.2 系统化物流 262
13.2 电子化物流 263
13.2.1 条形码 263
13.2.2 EDI 264
13.2.3 电子化物流面临的问题 266
13.3 智能物流 268
13.3.1 智能物流的特点 268
13.3.2 智能物流的应用 269
13.3.3 智能物流的发展与展望 277
第 14章 智能建筑 278
14.1 智能建筑概述 279
14.2 智能建筑中的物联网技术 281
14.2.1 自动识别与 RFID 282
14.2.2 传感器 282
14.2.3 通信技术 283
14.2.4 室内定位技术 283
14.2.5 信息处理和智能决策 283
14.3 物联网时代的智能建筑应用 283
14.3.1 建筑结构健康监测 284
14.3.2 智能家居 284
14.3.3 智能安防和应急逃生 286
14.3.4 室内环境监控 287
14.3.5 智能建筑其他应用 288
14.4 智能建筑的发展与展望 288
第 15章 环境监测 290
15.1 环境监测起源与发展 290
15.2 无线传感网与环境监测 292
15.2.1 无线传感网优势 292
15.2.2 无线传感网系统和部署 293
15.3 无线传感网监测面临的挑战 295
15.4 应用案例——碳监测无线传感网 299
第六篇 物联网前沿专题
第 16章 无线自组织网络路由 305
16.1 摘要 305
16.2 新形势下的新特点 305
16.3 案例分析 308
16.3.1 CTP路由协议 309
16.3.2 数据分发协议 310
16.3.3 基于链路相关性的路由协议 311
16.4 总结 312
第 17章 无线传感网操作系统 313
17.1 摘要 313
17.2 发展历史及主流无线传感网操作系统 314
17.2.1 发展历史 314
17.2.2 主流无线传感网操作系统 314
17.3 组成分类 316
17.3.1 组成 316
17.3.2 分类 318
17.4 挑战和设计方法 319
17.4.1 挑战 319
17.4.2 方法 320
17.5 结论和发展趋势 322
第 18章 物联网管理:调试与诊断 323
18.1 摘要 323
18.2 由网吧说开去 323
18.2.1 Ping 命令和 Traceroute 命令 324
18.2.2 简单网络管理协议SNMP 325
18.3 新的挑战 326
18.4 物联网时代的管理技术 327
18.4.1 物联网系统调试技术 327
18.4.2 推理的力量 328
18.4.3 数据挖掘在网络管理中的应用 328
18.4.4 轻量高效:从主动故障发现到被动诊断技术 330
18.4.5 化整为零:从基站诊断到物联网节点自诊断 330
18.4.6 无线充电与无线远程重编程 331
18.4.7 TinyD2:大规模物联网管理诊断平台 331
18.5 结语 333
第 19章 认知无线电 334
19.1 频谱资源困境 334
19.2 软件无线电 335
19.3 认知无线电技术 336
19.4 物联网时代的认知无线电技术展望 339
第 20章  移动计算中的群智感知 341
20.1 群智感知简介 341
20.2 群智感知的概念 341
20.3 感知任务的分发与收集利用 342
20.3.1 SETI@home 足不出户寻找外星人 343
20.3.2 reCAPTCHA 利用全球智慧
数字化古籍 344
20.4 案例分析 346
20.4.1 公交车到站时间预测 346
20.4.2 室内定位与室内地图构建 349
20.5 总结 352
参考文献 354

前沿

转眼之间,初次编写这本书已经是三年多以前的事情了,正式发行也有两年多的时间 了。感谢各位读者,使得本书销售令人惊喜地突破了3万册。从向我要材料或者抱怨本书 质量的邮件里就可以知道,至少有200多个学校选用本书做了教材。本书得到如此厚爱, 实在超乎我的预料。
这么快出第2版并非我太闲。一方面,技术发展太快,许多内容有了更新,鉴于这么 大的发行量,我害怕误导了读者;另一方面,编写第1版的时候有些仓促,内容编排不太 科学。网上对于本书的评价很多,大多是鼓励,批评的话也都非常客气。但是很多读者, 尤其是使用本书做教材的老师私下里给了我不少非常有价值的意见和建议。本来打算把这 些老师和朋友都在此致谢一番,但是看了一下列表,恐怕要花费太多篇幅了,只好这样一 句话谢之。
根据大家的意见和我对物联网进一步的研究和实践,本书第 2版做了如下调整。 在第1章中,我们从计算技术发展的角度,回顾了物联网的起源,阐述了物联网是将 物理世界数字化并形成数字世界的一个途径。
第 1章新增加1.4节,详细讨论了物联网“三 更”的发展趋势:更广泛的互联互通、更透彻的感知和更深入的智能。
在第 2章中,细化了RFID技术底层通信的工作原理,增加了自动识别领域的最新研 究成果,对 RFID技术在物联网中的典型应用进行了介绍。
在第3章中,增加了无线传感器网络历史进展介绍,从技术发展角度介绍了无线传感 器网络的经典实用系统。在3.3节中,增加了对Contiki操作系统的介绍,总结了当前主要 节点操作系统的特征、典型应用场景和发展趋势,为无线传感器网络系统设计提供决策支撑。
在第4章中,增加了对新兴WiFi基站定位系统的介绍。同时,在4.3节中,增加了对 新兴的利用群智感知实现无需人工勘测的室内定位技术的介绍。
在第5章中,根据当前技术发展形式,适当删减了与PDA相关的部分内容,增加了对 智能手机的介绍,对智能手机在物联网中发挥的作用及其地位进行了探讨。
在第6章中,增加了无线网络技术的最新进展,包括基于MIMO的干扰对齐与消去、全 双工无线通信的内容等。
在第7章中,增加了目前学术界和产业界的研究热点,如蓝牙4.0、体域网、延迟网络的相关内容。在撰写思路上,更重视以需求为牵引,强调不同无线协议的异同点,跟踪 技术发展动态,特别是产业界的最新应用。同时,根据目前技术发展趋势,适当删减IEEE 802.15.4 和6LOWPAN的相关内容。
在第8章中,更新了各种移动通信技术的相关统计数据和最新发展动态,对3G和4G 通信技术和标准进行了更加系统和精细的说明,增加了对最新的移动互联网应用(如移动 社交网络)的介绍。
在第9章中,按照数据中心建设中的相关问题以及数据中心中采用的具体技术进行内 容划分,并适当删减调整内容,便于读者更清晰地了解数据中心这一物联网海量存储的关 键技术。同时,为适应存储技术的发展趋势,增加了对云存储这一新兴技术的介绍与讨论。
在第11章中,按RFID信息安全和位置隐私保护两部分内容划分,对章节内容进行了 整理,便于读者更好地了解物联网中的两大安全隐私问题。
在第12章中,结合车联网,回顾了智能交通的发展史以及世界各国具有代表性的智 能交通系统,更加系统和详细地介绍了智能交通的架构和各种物联网技术在智能交通中的 作用,补充了大量物联网时代的新型智能交通应用,并基于国内外现状展望了智能交通的 未来发展。
在第 14章中,增加了对智能建筑发展史的回顾,分析了现代建筑对智能化的强烈需求, 细化了对各种物联网技术在智能建筑中的作用的介绍,扩充了物联网时代赋予智能建筑的 新型应用系统,并结合国内外现状对智能建筑的未来进行了展望。
在第 15章中,增加了传感网在碳汇和碳排放监测应用中的案例,讨论了环境监测的特 点以及传感网应用于环境监测所面临的“传感失谐”、“诊判失据”和“模型失用”三个挑战。
除上述增改的内容以外,根据读者的阅读兴趣和物联网的最新发展趋势,删去了部分章 节,以使本书内容更加贴合“物联网”的主题。删去的内容主要包括本书第1版的互联网(第 6 章)、搜索引擎(第12章)、物联网中的智能决策(第13章)和智能电网(第15章)等章节。
除了对现有章节进行了修订以外,第2版还做了一个新尝试,即在最后部分,增加了 一篇“物联网前沿专题”,将原来正文中选学的内容和时下流行的话题归集到一起。这些专 题文章的撰写者全部来自我们科研组,内容基于他们多年的研究工作。其中“无线自组织 网络路由”由王继良撰写,“无线传感网操作系统”由董玮撰写,“物联网管理:调试与诊断” 由刘克彬撰写,“认知无线电”由杨盘隆撰写,“移动计算中的群智感知”由杨铮和吴陈沭撰 写。每个短文自成一个专题,难度介于科普介绍与专业论文之间。希望这样的安排对于想 在某一具体方向做深入了解的读者有所帮助。
本书第2版得到了我们科研组杨铮、刘峻良、吴陈沭、张兰、杨盘隆、杨磊、王胤的 大力协助与支持,也感谢家人对于我一直繁忙的谅解!  

刘云浩
2013年8月

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