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内容简介

　　《物联网关键技术与实践教程/21世纪高等学校规划教材·物联网》重点介绍了物联网相关的基本知识和运用物联网技术解决各类实际问题的思路与方法，为物联网初学者打开了一扇深入学习物联网技术的大门。《物联网关键技术与实践教程/21世纪高等学校规划教材·物联网》从物联网理论与实践两个方面介绍了物联网相关技术，主要内容包括物联网综述、物联网与传感器、ZigBee网络技术、RFID技术、GPRS技术以及物联网技术综合实训案例的详解。《物联网关键技术与实践教程/21世纪高等学校规划教材·物联网》的特色是突出实践，除第1章外，每章最后一节都配有与该章内容相关的实验，且最后一章是一个具体的物联网项目——智能车库系统，通过开发这套物联网综合实训平台，达到物联网实际项目研究与教学实训相结合的目的。
　　《物联网关键技术与实践教程/21世纪高等学校规划教材·物联网》可以作为高等院校物联网、电子、计算机等专业的教材，也可作为相关嵌入式开发人员的参考书，还可供广大计算机爱好者参考使用。

内页插图

目录

第1章 物联网技术概述
1.1 物联网概述
1.1.1 物联网的起源
1.1.2 物联网技术发展现状
1.2 物联网总体架构
1.2.1 物联网的物理感知层
1.2.2 物联网的传输网络层
1.2.3 物联网的智能处理层
1.2.4 物联网的应用业务层
1.3 物联网与泛在网
1.3.1 什么是泛在网
1.3.2 物联网和泛在网之间的比较
1.4 物联网的应用
1.4.1 物流方面
1.4.2 医疗方面
1.4.3 智慧农业
1.4.4 智能家居
1.5 影响物联网发展的因素
1.6 本章小结

第2章 物联网与传感器
2.1 物联网用传感器概述
2.1.1 传感器概述
2.1.2 物联网用传感器的发展趋势
2.2 传感器的技术基础
2.2.1 工作原理
2.2.2 功能用途
2.2.3 输出信号标准
2.2.4 材料特性
2.2.5 制造工艺
2.3 物联网传感器应用原理
2.3.1 气体传感器原理
2.3.2 烟雾传感器原理
2.3.3 热释红外传感器原理
2.3.4 红外测距传感器原理
2.3.5 火焰传感器原理
2.3.6 语音传感器原理
2.3.7 温湿度传感器原理
2.4 传感器实验
2.4.1 气体传感器实验
2.4.2 烟雾传感器实验
2.4.3 热释红外传感器实验
2.4.4 红外测距传感器实验
2.4.5 火焰传感器实验
2.4.6 语音传感器实验
2.4.7 温湿度传感器实验

第3章 ZigBee网络技术
3.1 ZigBee概述
3.1.1 ZigBee网络体系结构
3.1.2 ZigBee设备类型
3.1.3 原语
3.2 物理层
3.2.1 通信频带和信道
3.2.2 调制方式和频谱扩散
3.2.3 物理层服务
3.2.4 物理层帧结构
3.3 MAC层
3.3.1 接入控制方式
3.3.2 超帧
3.3.3 数据传输模型
3.3.4 MAC层的服务
3.3.5 MAC层帧结构
3.4 网络层
3.4.1 网络拓扑结构
3.4.2 PAN ID与地址
3.4.3 邻接表
3.4.4 结点入网
3.4.5 路由
3.4.6 广播
3.4.7 网络层服务
3.4.8 网络层帧结构
3.5 应用支持子层
3.5.1 Profile和Endpoint
3.5.2 绑定和间接寻址
3.5.3 ACK与重发
3.5.4 APS层的服务
3.5.5 APS层帧结构
3.6 应用层
3.6.1 ZigBee结构
3.6.2 标准数据类型
3.6.3 AF帧结构
3.6.4 ZigBee帧结构汇总
3.6.5 描述符
3.6.6 ZigBee设备对象
3.7 ZigBee安全服务特性
3.7.1 安全服务概述
3.7.2 NWK层安全
3.7.3 APL层安全
3.8 ZigBee组网实验
3.8.1 ZStack广播通信实验
3.8.2 ZStack星状网络实验
3.8.3 ZStack树状网络实验
3.8.4 ZStack网状网络实验

第4章 RFID技术
4.1 RFID概述
4.1.1 自动识别技术
4.1.2 RFID简史
4.1.3 RFID系统的组成
4.1.4 RFID的分类方法
4.1.5 RFID应用现状与问题
4.2 RFID标准
4.2.1 标准简介
4.2.2 ISO/IEC相关标准
4.2.3 UHF频段空中接口标准的ISO/IEC 18000标准系列
4.2.4 EPC的相关标准
4.3 电子标签
4.3.1 电子标签的功能特点
4.3.2 电子标签的组成与结构形式
4.3.3 电子标签的技术参数
4.3.4 电子标签的封装
4.4 读写器
4.4.1 读写器的组成与功能特征
4.4.2 读写器的结构形式
4.4.3 读写器的技术参数
4.4.4 读写器的选择
4.5 中间件和管理系统
4.6 实验
4.6.1 近距离ID卡读取实验
4.6.2 IEEE 14443寻卡实验
4.6.3 IEEE 14443写入标签数据实验
4.6.4 IEEE 14443读取标签数据实验
4.6.5 UHF900M识别单个标签
4.6.6 UHF900M识别多个标签
4.6.7 IEEE 18000读取标签数据实验
4.6.8 IEEE 18000写入标签数据实验

第5章 GPRS技术
5.1 GPRS的主要接口及相关协议
5.1.1 GPRS的主要接口
5.1.2 GPRS数据传输和信令协议平台
5.1.3 GTP协议（GPRS隧道协议）
5.1.4 分组路由和传递
5.2 GPRS数据传输过程
5.2.1 RLC数据块传输
5.2.2 RLC/MAC控制消息
5.2.3 上行链路临时块流（TBF）的建立、传输与释放程序
5.2.4 下行链路临时块流（TBF）的建立、传输与释放程序
5.3 GPRS网络技术
5.3.1 DNS
5.3.2 DHCP
5.3.3 GPRS网络与外部数据网的连接
5.3.4 路由技术
5.3.5 漫游技术
5.4 GPRS网络实验
5.4.1 AT指令实验
5.4.2 AT指令控制手机

第6章 物联网技术综合实训
6.1 项目软件功能与方案
6.1.1 软件系统整体功能说明
6.1.2 智能车库内部管理功能
6.1.3 数据库服务器网络通信程序功能
6.1.4 智能车库Web端软件主要实现功能
6.1.5 智能车库的客户端APP主要实现功能
6.2 系统整体结构
6.3 通信协议设计
6.3.1 ZigBee结点与嵌入式网关通信协议设计
6.3.2 嵌入式网关与TCP通信服务器通信协议设计
6.4 嵌入式网关设计与实现
6.4.1 需求分析
6.4.2 模块设计
6.4.3 整体框架设计
6.4.4 数据库设计
6.5 服务器软件设计与实现
6.5.1 需求分析
6.5.2 系统分层结构
6.5.3 系统接口设计
6.5.4 数据库设计
6.6 Android程序设计与实现
6.6.1 需求分析
6.6.2 系统设计
6.6.3 数据库设计
6.7 系统实现效果

前言/序言

　　随着计算机和网络技术的不断发展，物联网和云计算的兴起，国内外在物联网应用这一领域已经取得了许多的进步。
　　国内对物联网底层的理论研究尚处于萌芽时期，很少有高校、公司、研究机构对物联网本身的理论展开研究，如传感器理论、WSN通信理论、物联网核心芯片设计、物联网操作系统、物联网安全体系等，大多数的高校或公司都集中在物联网应用的研究上，并且取得了一系列的成果。
　　目前国内很多高校都纷纷开设了物联网专业，部分是原来的传感器专业取消之后，用物联网替代，专门针对物联网的传感器这一细分方向进行研究与人才培养；部分是计算机方向开设物联网专业，利用计算机本身软件与系统的优势，开展物联网应用研究；部分是将计算机、电子信息、通信等专业综合起来，建立物联网从传感器、无线传输、行业应用的一系列综合应用。但是关于物联网技术方面的书比较缺乏，涉及实践类的教材更是不多见。
　　本书侧重实践环节，这也是本书的特色，除了第l章外，每章最后一节都配有与该章内容相关的实验，并且最后一章是一个具体的物联网项目一一智能车库系统，通过开发这套物联网综合实训平台，达到物联网实际项目研究与教学实训相结合的目的。
　　从内容安排上来看，本书由6章组成。
　　第l章物联网技术概述，首先从物联网的起源和发展现状两方面来介绍什么是物联网及其应用；然后描述物联网的总体架构，由物理感知层、传输网络层、智能处理层和应用业务层组成；接着简介物联网与泛在网之间的关系；最后讨论当前较热门的物联网的主要应用和影响它发展的因素。
　　第2章物联网与传感器，本章首先简介传感器的概念及其发展；然后从工作原理、功能用途、输出信号标准、材料特性和制造工艺等方面来介绍传感器技术；接着介绍常用的各类传感器的基本原理及应用，如气体、烟雾、红外测距等传感器；最后为实验部分，主要包括各类传感器的实验方法与步骤，使学生进一步理解传感器的工作原理。
　　第3章ZigBcc网络技术，本章总体按ZigBcc网络体系的结构来安排各小节的内容，分别包括物理层、MAC层、网络层、应用支持层、应用层等；对体系结构中各层所涉及的各项技术进行深入的探讨，如控制方式、服务、帧结构等；最后通过ZigBec的组网实验一节来展示各类型网络结构中如何进行Z屯Bcc组网的。
　　第4章RFID技术，本章首先简单介绍RFID的发展、组成、分类及应用情况；然后说明当前常用的相关标准，对RFID的核心内容一一电子标签和读写器进行深入论述，包括其特点、结构、技术参数等；最后为实验部分，对各类读写器写入或读取标签数据进行详细介绍，使学生进一步理解RFID的工作原理。
　　第5章GPRS技术，本章着重介绍GPRS的主要接口、协议和数据传输过程，实验部分重点练习通过AT指令收发短信、打电话与接电话以及控制手机。
　　第6章物联网技术综合实训，本章以“智能车库系统”这个项目为平台，介绍该系统的总体架构、通信协议的设计、嵌入式网关、服务器软件和Android程序的设计与实现过程’该项目集成许多物联网现有的技术方案，让学生从多方面了解物联网的应用技术，具有新颖性和技术上的先进性。
　　本书由重庆理工大学计算机学院物联网课题组的老师共同完成。全书分6章，第l章由王柯柯编写；第2章由高羽舒编写；第3章由崔贯勋编写；第4章由张绪玉编写；第5章由倪伟编写；第6章由邱小平编写，全书由王柯柯、崔贯勋统稿等。
　　本书的出版得到了重庆理工大学实验创新技术基金项目的支持，计算机实验教学中心的很多老师也给予了很大帮助。这里，特别感谢清华大学出版社的魏江江编辑’能很畅通地与我们沟通并达成了共识，使本书能在较短的时间内顺利与读者见面。另外’撰写本书时，我们参考了大量的文献，在此对这些文献的作者一并感谢。
　　由于作者水平有限，加上时间仓促，疏漏甚至错误之处在所难免，不当之处，敬请同行和读者批判指正。
　　编者
　　2014年10月

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