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內容簡介

　　《物聯網關鍵技術與實踐教程/21世紀高等學校規劃教材·物聯網》重點介紹瞭物聯網相關的基本知識和運用物聯網技術解決各類實際問題的思路與方法，為物聯網初學者打開瞭一扇深入學習物聯網技術的大門。《物聯網關鍵技術與實踐教程/21世紀高等學校規劃教材·物聯網》從物聯網理論與實踐兩個方麵介紹瞭物聯網相關技術，主要內容包括物聯網綜述、物聯網與傳感器、ZigBee網絡技術、RFID技術、GPRS技術以及物聯網技術綜閤實訓案例的詳解。《物聯網關鍵技術與實踐教程/21世紀高等學校規劃教材·物聯網》的特色是突齣實踐，除第1章外，每章最後一節都配有與該章內容相關的實驗，且最後一章是一個具體的物聯網項目——智能車庫係統，通過開發這套物聯網綜閤實訓平颱，達到物聯網實際項目研究與教學實訓相結閤的目的。
　　《物聯網關鍵技術與實踐教程/21世紀高等學校規劃教材·物聯網》可以作為高等院校物聯網、電子、計算機等專業的教材，也可作為相關嵌入式開發人員的參考書，還可供廣大計算機愛好者參考使用。

內頁插圖

目錄

第1章 物聯網技術概述
1.1 物聯網概述
1.1.1 物聯網的起源
1.1.2 物聯網技術發展現狀
1.2 物聯網總體架構
1.2.1 物聯網的物理感知層
1.2.2 物聯網的傳輸網絡層
1.2.3 物聯網的智能處理層
1.2.4 物聯網的應用業務層
1.3 物聯網與泛在網
1.3.1 什麼是泛在網
1.3.2 物聯網和泛在網之間的比較
1.4 物聯網的應用
1.4.1 物流方麵
1.4.2 醫療方麵
1.4.3 智慧農業
1.4.4 智能傢居
1.5 影響物聯網發展的因素
1.6 本章小結

第2章 物聯網與傳感器
2.1 物聯網用傳感器概述
2.1.1 傳感器概述
2.1.2 物聯網用傳感器的發展趨勢
2.2 傳感器的技術基礎
2.2.1 工作原理
2.2.2 功能用途
2.2.3 輸齣信號標準
2.2.4 材料特性
2.2.5 製造工藝
2.3 物聯網傳感器應用原理
2.3.1 氣體傳感器原理
2.3.2 煙霧傳感器原理
2.3.3 熱釋紅外傳感器原理
2.3.4 紅外測距傳感器原理
2.3.5 火焰傳感器原理
2.3.6 語音傳感器原理
2.3.7 溫濕度傳感器原理
2.4 傳感器實驗
2.4.1 氣體傳感器實驗
2.4.2 煙霧傳感器實驗
2.4.3 熱釋紅外傳感器實驗
2.4.4 紅外測距傳感器實驗
2.4.5 火焰傳感器實驗
2.4.6 語音傳感器實驗
2.4.7 溫濕度傳感器實驗

第3章 ZigBee網絡技術
3.1 ZigBee概述
3.1.1 ZigBee網絡體係結構
3.1.2 ZigBee設備類型
3.1.3 原語
3.2 物理層
3.2.1 通信頻帶和信道
3.2.2 調製方式和頻譜擴散
3.2.3 物理層服務
3.2.4 物理層幀結構
3.3 MAC層
3.3.1 接入控製方式
3.3.2 超幀
3.3.3 數據傳輸模型
3.3.4 MAC層的服務
3.3.5 MAC層幀結構
3.4 網絡層
3.4.1 網絡拓撲結構
3.4.2 PAN ID與地址
3.4.3 鄰接錶
3.4.4 結點入網
3.4.5 路由
3.4.6 廣播
3.4.7 網絡層服務
3.4.8 網絡層幀結構
3.5 應用支持子層
3.5.1 Profile和Endpoint
3.5.2 綁定和間接尋址
3.5.3 ACK與重發
3.5.4 APS層的服務
3.5.5 APS層幀結構
3.6 應用層
3.6.1 ZigBee結構
3.6.2 標準數據類型
3.6.3 AF幀結構
3.6.4 ZigBee幀結構匯總
3.6.5 描述符
3.6.6 ZigBee設備對象
3.7 ZigBee安全服務特性
3.7.1 安全服務概述
3.7.2 NWK層安全
3.7.3 APL層安全
3.8 ZigBee組網實驗
3.8.1 ZStack廣播通信實驗
3.8.2 ZStack星狀網絡實驗
3.8.3 ZStack樹狀網絡實驗
3.8.4 ZStack網狀網絡實驗

第4章 RFID技術
4.1 RFID概述
4.1.1 自動識彆技術
4.1.2 RFID簡史
4.1.3 RFID係統的組成
4.1.4 RFID的分類方法
4.1.5 RFID應用現狀與問題
4.2 RFID標準
4.2.1 標準簡介
4.2.2 ISO/IEC相關標準
4.2.3 UHF頻段空中接口標準的ISO/IEC 18000標準係列
4.2.4 EPC的相關標準
4.3 電子標簽
4.3.1 電子標簽的功能特點
4.3.2 電子標簽的組成與結構形式
4.3.3 電子標簽的技術參數
4.3.4 電子標簽的封裝
4.4 讀寫器
4.4.1 讀寫器的組成與功能特徵
4.4.2 讀寫器的結構形式
4.4.3 讀寫器的技術參數
4.4.4 讀寫器的選擇
4.5 中間件和管理係統
4.6 實驗
4.6.1 近距離ID卡讀取實驗
4.6.2 IEEE 14443尋卡實驗
4.6.3 IEEE 14443寫入標簽數據實驗
4.6.4 IEEE 14443讀取標簽數據實驗
4.6.5 UHF900M識彆單個標簽
4.6.6 UHF900M識彆多個標簽
4.6.7 IEEE 18000讀取標簽數據實驗
4.6.8 IEEE 18000寫入標簽數據實驗

第5章 GPRS技術
5.1 GPRS的主要接口及相關協議
5.1.1 GPRS的主要接口
5.1.2 GPRS數據傳輸和信令協議平颱
5.1.3 GTP協議（GPRS隧道協議）
5.1.4 分組路由和傳遞
5.2 GPRS數據傳輸過程
5.2.1 RLC數據塊傳輸
5.2.2 RLC/MAC控製消息
5.2.3 上行鏈路臨時塊流（TBF）的建立、傳輸與釋放程序
5.2.4 下行鏈路臨時塊流（TBF）的建立、傳輸與釋放程序
5.3 GPRS網絡技術
5.3.1 DNS
5.3.2 DHCP
5.3.3 GPRS網絡與外部數據網的連接
5.3.4 路由技術
5.3.5 漫遊技術
5.4 GPRS網絡實驗
5.4.1 AT指令實驗
5.4.2 AT指令控製手機

第6章 物聯網技術綜閤實訓
6.1 項目軟件功能與方案
6.1.1 軟件係統整體功能說明
6.1.2 智能車庫內部管理功能
6.1.3 數據庫服務器網絡通信程序功能
6.1.4 智能車庫Web端軟件主要實現功能
6.1.5 智能車庫的客戶端APP主要實現功能
6.2 係統整體結構
6.3 通信協議設計
6.3.1 ZigBee結點與嵌入式網關通信協議設計
6.3.2 嵌入式網關與TCP通信服務器通信協議設計
6.4 嵌入式網關設計與實現
6.4.1 需求分析
6.4.2 模塊設計
6.4.3 整體框架設計
6.4.4 數據庫設計
6.5 服務器軟件設計與實現
6.5.1 需求分析
6.5.2 係統分層結構
6.5.3 係統接口設計
6.5.4 數據庫設計
6.6 Android程序設計與實現
6.6.1 需求分析
6.6.2 係統設計
6.6.3 數據庫設計
6.7 係統實現效果

前言/序言

　　隨著計算機和網絡技術的不斷發展，物聯網和雲計算的興起，國內外在物聯網應用這一領域已經取得瞭許多的進步。
　　國內對物聯網底層的理論研究尚處於萌芽時期，很少有高校、公司、研究機構對物聯網本身的理論展開研究，如傳感器理論、WSN通信理論、物聯網核心芯片設計、物聯網操作係統、物聯網安全體係等，大多數的高校或公司都集中在物聯網應用的研究上，並且取得瞭一係列的成果。
　　目前國內很多高校都紛紛開設瞭物聯網專業，部分是原來的傳感器專業取消之後，用物聯網替代，專門針對物聯網的傳感器這一細分方嚮進行研究與人纔培養；部分是計算機方嚮開設物聯網專業，利用計算機本身軟件與係統的優勢，開展物聯網應用研究；部分是將計算機、電子信息、通信等專業綜閤起來，建立物聯網從傳感器、無綫傳輸、行業應用的一係列綜閤應用。但是關於物聯網技術方麵的書比較缺乏，涉及實踐類的教材更是不多見。
　　本書側重實踐環節，這也是本書的特色，除瞭第l章外，每章最後一節都配有與該章內容相關的實驗，並且最後一章是一個具體的物聯網項目一一智能車庫係統，通過開發這套物聯網綜閤實訓平颱，達到物聯網實際項目研究與教學實訓相結閤的目的。
　　從內容安排上來看，本書由6章組成。
　　第l章物聯網技術概述，首先從物聯網的起源和發展現狀兩方麵來介紹什麼是物聯網及其應用；然後描述物聯網的總體架構，由物理感知層、傳輸網絡層、智能處理層和應用業務層組成；接著簡介物聯網與泛在網之間的關係；最後討論當前較熱門的物聯網的主要應用和影響它發展的因素。
　　第2章物聯網與傳感器，本章首先簡介傳感器的概念及其發展；然後從工作原理、功能用途、輸齣信號標準、材料特性和製造工藝等方麵來介紹傳感器技術；接著介紹常用的各類傳感器的基本原理及應用，如氣體、煙霧、紅外測距等傳感器；最後為實驗部分，主要包括各類傳感器的實驗方法與步驟，使學生進一步理解傳感器的工作原理。
　　第3章ZigBcc網絡技術，本章總體按ZigBcc網絡體係的結構來安排各小節的內容，分彆包括物理層、MAC層、網絡層、應用支持層、應用層等；對體係結構中各層所涉及的各項技術進行深入的探討，如控製方式、服務、幀結構等；最後通過ZigBec的組網實驗一節來展示各類型網絡結構中如何進行Z屯Bcc組網的。
　　第4章RFID技術，本章首先簡單介紹RFID的發展、組成、分類及應用情況；然後說明當前常用的相關標準，對RFID的核心內容一一電子標簽和讀寫器進行深入論述，包括其特點、結構、技術參數等；最後為實驗部分，對各類讀寫器寫入或讀取標簽數據進行詳細介紹，使學生進一步理解RFID的工作原理。
　　第5章GPRS技術，本章著重介紹GPRS的主要接口、協議和數據傳輸過程，實驗部分重點練習通過AT指令收發短信、打電話與接電話以及控製手機。
　　第6章物聯網技術綜閤實訓，本章以“智能車庫係統”這個項目為平颱，介紹該係統的總體架構、通信協議的設計、嵌入式網關、服務器軟件和Android程序的設計與實現過程’該項目集成許多物聯網現有的技術方案，讓學生從多方麵瞭解物聯網的應用技術，具有新穎性和技術上的先進性。
　　本書由重慶理工大學計算機學院物聯網課題組的老師共同完成。全書分6章，第l章由王柯柯編寫；第2章由高羽舒編寫；第3章由崔貫勛編寫；第4章由張緒玉編寫；第5章由倪偉編寫；第6章由邱小平編寫，全書由王柯柯、崔貫勛統稿等。
　　本書的齣版得到瞭重慶理工大學實驗創新技術基金項目的支持，計算機實驗教學中心的很多老師也給予瞭很大幫助。這裏，特彆感謝清華大學齣版社的魏江江編輯’能很暢通地與我們溝通並達成瞭共識，使本書能在較短的時間內順利與讀者見麵。另外’撰寫本書時，我們參考瞭大量的文獻，在此對這些文獻的作者一並感謝。
　　由於作者水平有限，加上時間倉促，疏漏甚至錯誤之處在所難免，不當之處，敬請同行和讀者批判指正。
　　編者
　　2014年10月

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