物联网导论.doc

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 
第二篇 感知识别
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
第三篇 网络构建
第6章 互联网……………………………………………………………………095
  6.1 互联网概述………………………………………………………………095
    6.1.1 互联网基本组件……………………………………………………097
    6.1.2 网络协议及其分层结构……………………………………………101
  6.2 应用层……………………………………………………………………103
    6.2.1 应用层概述…………………………………………………………103
    6.2.2 应用程序构架………………………………………………………104
    6.2.3 Web和HTTP协议…………………………………………………… 105
    6.2.4 域名系统……………………………………………………………108
  6.3 传输层……………………………………………………………………110
    6.3.1 基本概念……………………………………………………………110
    6.3.2 UDP协议…………………………………………………………… 112
    6.3.3 TCP协议…………………………………………………………… 113
  6.4 网络层……………………………………………………………………116
    6.4.1 路由器………………………………………………………………117
    6.4.2 IP协议………………………………………………………………118
  6.5 从互联网到物联网………………………………………………………121
第7章 无线宽带网络……………………………………………………………127
  7.1 无线宽带网络概述………………………………………………………127
    7.1.1 无线网络简介………………………………………………………127
    7.1.2 无线宽带网络及其特点……………………………………………130
  7.2 WiFi：无线局域网………………………………………………………132
    7.2.1 802.11物理层………………………………………………………132
    7.2.2 802.11架构…………………………………………………………134
    7.2.3 802.11介质访问控制协议…………………………………………135
    7.2.4 802.11数据帧结构…………………………………………………139
    7.2.5 802.11小结…………………………………………………………141
  7.3 WiMAX：无线城域网…………………………………………………… 142
    7.3.1 WiMAX概述及架构………………………………………………… 142
    7.3.2 WiMAX介质访问控制原理简介…………………………………… 144
    7.3.3 WiMAX小结………………………………………………………… 145
  7.4 无线物联世界……………………………………………………………145
第8章 无线低速网络……………………………………………………………147
  8.1 低速网络需求……………………………………………………………147
  8.2 低速网络协议……………………………………………………………148
    8.2.1 蓝牙…………………………………………………………………148
    8.2.2 红外…………………………………………………………………149
    8.2.3 802.15.4/ZigBee …………………………………………………150 
  8.3 组网与网络互联…………………………………………………………158
    8.3.1 无线传感网组网协议………………………………………………158
    8.3.2 IPv6网际互联………………………………………………………160
    8.3.3 6LoWPAN…………………………………………………………… 163
第9章 移动通信网络……………………………………………………………165
  9.1 移动通信发展历史………………………………………………………166
    9.1.1 第一代移动通信：模拟语音………………………………………166
    9.1.2 第二代移动通信：数字语音………………………………………168
    9.1.3 第三代移动通信：数字语音与数据………………………………171
  9.2 3G通信技术和标准………………………………………………………173
    9.2.1 TD-SCDMA ………………………………………………………… 174 
    9.2.2 W-CDMA …………………………………………………………… 175 
    9.2.3 CDMA2000 ………………………………………………………… 176 
  9.3 移动互联网………………………………………………………………178
    9.3.1 视频电话……………………………………………………………178
    9.3.2 手机电视……………………………………………………………179
    9.3.3 其他应用……………………………………………………………181
  9.4 关于4G……………………………………………………………………183
第四篇 管理服务
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…………………………………………………193 
    10.2.2 SQL查询语言* ………………………………………………… 204 
    10.2.3 常见关系数据库系统……………………………………………208 
  10.3 数据库与物联网………………………………………………………209
  10.4 物联网数据的特点……………………………………………………210
    10.4.1 数据存储…………………………………………………………211
    10.4.2 数据查询…………………………………………………………213
    10.4.3 数据融合…………………………………………………………214
第11章 海量信息存储…………………………………………………………215
  11.1 物联网对海量信息存储的需求………………………………………215
  11.2 网络存储体系结构……………………………………………………217
    11.2.1 直接附加存储……………………………………………………217
    11.2.2 网络附加存储……………………………………………………218
    11.2.3 存储区域网络……………………………………………………218
  11.3 数据中心………………………………………………………………219
    11.3.1 数据中心的起源及发展…………………………………………220
    11.3.2 数据中心的相关标准……………………………………………221
  11.4 典型的数据中心* ……………………………………………………227 
    11.4.1 谷歌（Google）数据中心………………………………………227
    11.4.2 Google File System ………………………………………… 229 
    11.4.3 MapReduce……………………………………………………… 231
    11.4.4 BigTable ……………………………………………………… 232 
  11.5 Hadoop* ………………………………………………………………234 
  11.6 数据中心的研究热点…………………………………………………236
第12章 搜索引擎………………………………………………………………241
  12.1 搜索引擎简介…………………………………………………………241
    12.1.1 搜索引擎介绍……………………………………………………241
    12.1.2 搜索引擎的发展…………………………………………………243
  12.2 搜索引擎的体系结构…………………………………………………245
    12.2.1 信息采集…………………………………………………………245
    12.2.2 索引技术…………………………………………………………250
    12.2.3 搜索服务…………………………………………………………252
    12.2.4 类GoogleWeb搜索引擎的实例分析* ………………………… 253 
  12.3 物联网搜索引擎………………………………………………………254
第13章 物联网中的智能决策…………………………………………………257
  13.1 数据挖掘………………………………………………………………257
    13.1.1 数据预处理阶段…………………………………………………258
    13.1.2 数据挖掘阶段……………………………………………………259
    13.1.3 知识评估与表示阶段……………………………………………259
  13.2 数据挖掘的基本类型和算法*……………………………………… 260 
    13.2.1 关联分析…………………………………………………………260
    13.2.2 分类和预测………………………………………………………261
    13.2.3 聚类分析…………………………………………………………262
    13.2.4 离群点分析………………………………………………………264
    13.2.5 演化分析…………………………………………………………265
  13.3 智能决策与物联网……………………………………………………266
第14章 物联网中的信息安全与隐私保护……………………………………269
  14.1 网络信息安全的一般性指标…………………………………………270
  14.2 RFID安全和隐私………………………………………………………271
    14.2.1 RFID的安全现状…………………………………………………271
    14.2.2 主要安全和隐私隐患……………………………………………272
    14.2.3 安全性与效率……………………………………………………277
  14.3 RFID安全和隐私保护机制……………………………………………277
    14.3.1 早期物理安全机制………………………………………………277
    14.3.2 基于密码学的安全机制* ………………………………………279 
    14.3.3 其他方法…………………………………………………………283
    14.3.4 如何面对安全和隐私挑战………………………………………284
  14.4 位置信息与个人隐私…………………………………………………287
    14.4.1 位置隐私的定义…………………………………………………287
    14.4.2 保护位置隐私的重要性…………………………………………288
    14.4.3 位置隐私面临的威胁……………………………………………289
  14.5 保护位置隐私的手段…………………………………………………289
    14.5.1 制度约束…………………………………………………………290
    14.5.2 隐私方针…………………………………………………………291
    14.5.3 身份匿名…………………………………………………………291
    14.5.4 数据混淆…………………………………………………………293
第五篇 综合应用
第15章 智能电网………………………………………………………………297
  15.1 智能电网的起源与发展………………………………………………297
    15.1.1 电力系统和电力网络概览………………………………………297
    15.1.2 智能电网简介……………………………………………………298 
    15.1.3 智能电网的发展与前景…………………………………………299 
  15.2 智能电网与物联网……………………………………………………301
    15.2.1 新能源发展与利用………………………………………………301 
    15.2.2 输变电检测与监控………………………………………………302 
    15.2.3 配用电管理………………………………………………………302 
    15.2.4 实时的电力调度…………………………………………………304
    15.2.5 电网安全…………………………………………………………304
  15.3 智能电网的未来前景…………………………………………………305
    15.3.1 更加深入的环境感知……………………………………………305
    15.3.2 更加全面的信息互通……………………………………………305
    15.3.3 更加智能的电网建设……………………………………………306
第16章 智能交通………………………………………………………………307
  16.1 智能交通概述…………………………………………………………307
  16.2 智能交通中的物联网技术……………………………………………309
    16.2.1 无线通信…………………………………………………………310
    16.2.2 计算技术…………………………………………………………311
    16.2.3 感知技术…………………………………………………………311
    16.2.4 视频车辆监测……………………………………………………311
    16.2.5 全球定位系统GPS……………………………………………… 312
    16.2.6 探测车辆和设备…………………………………………………312
  16.3 智能交通应用…………………………………………………………312
    16.3.1 不停车收费系统…………………………………………………312
    16.3.2 实时交通信息服务………………………………………………315
    16.3.3 智能交通管理……………………………………………………316
第17章 智能物流………………………………………………………………317
  17.1 物流的起源和发展……………………………………………………317
    17.1.1 粗放型物流………………………………………………………318
    17.1.2 系统化物流………………………………………………………318
  17.2 现代物流………………………………………………………………319
    17.2.1 电子化物流………………………………………………………319
    17.2.2 EDI ………………………………………………………………320 
    17.2.3 现代物流面临的问题……………………………………………322
  17.3 智能物流………………………………………………………………324
    17.3.1 智能物流的特点…………………………………………………324
    17.3.2 智能物流的应用…………………………………………………325
    17.3.3 展望………………………………………………………………330
第18章 智能绿色建筑…………………………………………………………331
  18.1 物联网环境下的绿色建筑……………………………………………332
    18.1.1 建筑管理…………………………………………………………332
    18.1.2 低碳建筑…………………………………………………………333
    18.1.3 智能楼宇…………………………………………………………334
    18.1.4 智能家居…………………………………………………………335
    18.1.5 其他绿色建筑系统………………………………………………337
  18.2 绿色建筑的发展与展望………………………………………………338
第19章 环境监测………………………………………………………………341
  19.1 应用背景………………………………………………………………341
    19.1.1 环境监测的概念…………………………………………………341
    19.1.2 环境监测的发展…………………………………………………342
  19.2 环境监测传感网………………………………………………………343
    19.2.1 典型应用系统和部署……………………………………………343
    19.2.2 环境监测传感网的模式和特征…………………………………346
  19.3 环境监测物联网………………………………………………………348
    19.3.1 应用动机…………………………………………………………348
    19.3.2 环境监测物联网的模式和特征…………………………………348
    19.3.3 森林生态物联网…………………………………………………350
    19.3.4 PlanetarySkin………………………………………………… 355
参考文献……………………………………………………………………… 360