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萬物互聯:物聯網核心技術與安全
( 簡體 字)
作者:宋航類別:1. -> 程式設計 -> 物聯網
出版社:清華大學出版社萬物互聯:物聯網核心技術與安全 3dWoo書號: 50727
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NT售價: 395
出版日:3/1/2019
頁數:425
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印刷:黑白印刷語系: ( 簡體 字 )
ISBN:9787302517351 加入購物車加到我的最愛 (請先登入會員)
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第0章究竟什么是物聯網1
0.1聰明的咖啡壺1
0.2植入的標簽2
0.3不停車的ETC4
0.4思考5
0.5安德的游戲6
第1章物聯網的形成與發展8
1.1概念的形成8
1.2物聯網與人類社會10
1.3物聯網現階段的定義14
1.4物聯網概念的辨析16
小結20
參考文獻21
第2章物聯網的時代特征22
2.1物聯網的六度連接22
2.2分層來看物聯網23
2.3物聯網的特征27
2.4物聯網的熱度分析28
2.5物聯網的倫理與道德31
2.5.1誰動了我的數據32
2.5.2物聯網秩序33
小結35
第3章物聯網的感知識別技術體系36
3.1標識技術36
3.1.1自動識別技術36
3.1.2RFID技術38
3.1.3EPC及其原理43
3.1.4EPC安全分析48
3.2傳感器與傳感器網絡56
3.2.1傳感器簡介56
3.2.2常見的傳感器57
3.2.3新穎的傳感器60
3.2.4傳感技術與應用63
3.2.5傳感器網絡66
3.2.6無線傳感器反應網絡71
3.2.7WSN安全分析74
3.3特征識別技術75
3.3.1生物特征識別簡介77
3.3.2指紋和手形識別77
3.3.3面部識別79
3.3.4眼球與虹膜識別81
3.3.5行為和復合特征識別82
3.4交互技術84
3.4.1視覺的智能化85
3.4.2聽覺的智能化92
3.4.3觸覺的智能化95
3.4.4嗅覺與味覺的原理與應用99
3.4.5VR與AR110
3.5位置感測技術113
3.5.1GNSS衛星定位113
3.5.2蜂窩網絡定位與輔助GPS定位116
3.5.3節點定位118
3.5.4室內定位與Beacon120
3.5.5IMES與“指紋定位”122
3.5.6本節小結123
3.6感測新技術125
3.6.1機器視覺125
3.6.2RGB-D128
3.6.3SLAM131
3.7異常發現技術134
小結138
第4章物聯網的網絡傳輸技術體系139
4.1物聯網的網絡層139
4.2接入技術概述141
4.2.1有線接入142
4.2.2無線接入144
4.3龐大的WLAN標準145
4.3.1IEEE802.11標準146
4.3.2Adhoc網絡結構147
4.3.3WSN的接入方式149
4.3.4Wi-Fi與IEEE802.11p152
4.3.5Wi-Fi的物聯網趨勢157
4.4升級中的IEEE802.15.4系列159
4.4.1IEEE802.15.4簡介159
4.4.2ZigBee技術162
4.4.3藍牙技術166
4.4.4Sub-GHz簡介168
4.4.5其他技術與平臺169
4.5支持IPv6的6LoWPAN172
4.5.16LoWPAN概述173
4.5.26LoWPAN參考模型175
4.5.36LoWPAN架構176
4.6無線城域網簡介178
4.7WBAN簡介181
4.8正在崛起的IPv6183
4.8.1IPv4的“短板”184
4.8.2物聯網的地址困境185
4.8.3IPv6協議簡述187
4.8.4IPv4、IPv6現有的過渡技術191
4.8.5IPv6在物聯網中的出路195
4.9M2M技術199
4.9.1M2M概述200
4.9.2M2M的標準化203
4.9.33GPP的MTC業務211
4.9.4M2M優化與NB-IoT部署213
4.9.5面向5G的M2M229
4.9.6M2M應用趨勢235
4.10后來居上的LPWAN237
4.10.1LPWAN的優勢238
4.10.2LoRa240
4.10.3SigFox241
4.10.4NB-IoT242
4.10.5LPWAN標準全景247
4.11衛星通信與空間物聯網251
4.11.1太空互聯網252
4.11.2Helios計劃254
4.11.3前景展望255
小結256
參考文獻256
第5章物聯網的管理服務技術體系257
5.1物聯網中間件和機器人中間件258
5.1.1物聯網中間件259
5.1.2信息采集中間件模型271
5.1.3應用支撐中間件模型274
5.1.4機器人中間件簡介277
5.2物聯網網格279
5.2.1物聯網網格的特點281
5.2.2物聯網網格與霧計算285
5.2.3物聯網網格與工業4.0287
5.2.4水平和垂直方向的網格290
5.3可穿戴計算292
5.3.1可穿戴計算的前生今世292
5.3.2可穿戴計算的定義296
5.3.3可穿戴計算與物聯網298
5.3.4人體傳感網絡BSN303
5.4云計算305
5.4.1云計算的主要特點305
5.4.2云計算的類型306
5.4.3云計算在物聯網中的結合模式307
5.5霧計算309
5.5.1霧計算的來頭309
5.5.2“物”的霧計算需求312
5.5.3霧的進一步探討315
5.6車聯網317
5.6.1車聯網的起源317
5.6.2車聯網技術319
5.6.3LBS安全中間件探討328
5.7數字孿生329
5.7.1數字孿生概述329
5.7.2數字孿生的特點331
5.7.3數字孿生的應用332
5.7.4本節小結335
第6章物聯網的綜合應用技術體系337
6.1醫337
6.2食341
6.3住345
6.4行349
6.5物流351
6.6能源354
6.7城市362
6.8農業368
小結371
參考文獻372
第7章物聯網安全374
7.1物聯網安全的基石377
7.1.1物聯網安全理念377
7.1.2物聯網安全的內涵和外延380
7.1.3物聯網安全的分層模型382
7.2物聯網感知安全383
7.2.1感知安全技術384
7.2.2感知安全策略387
7.3物聯網網絡安全391
7.3.1網絡安全技術391
7.3.2網絡安全策略393
7.4物聯網應用安全399
7.4.1物聯網云安全技術399
7.4.2場景安全的策略407
7.5物聯網安全的可持續性418
小結420
附錄值得關注的網站422
后記424
本書是資深物聯網專家十余年研究結晶之作,深入淺出地分析了物聯網的概念、特點和體系結構,較全面地介紹了物聯網在各個層次上的關鍵技術及其應用空間。在此基礎上探索了基于物聯網技術的應用,并且展望了物聯網安全的研究前景。
本書分 7章對物聯網技術及其應用進行了相對完整的分析和介紹,是作者結合多年來信息領域理論研究基礎,持續跟蹤國內外物聯網的發展,深入分析研究物聯網理論、技術及其對相關領域的深刻影響而形成的探索性成果。第 1章和第 2章著重介紹了物聯網的概念、特點和結構;第 3~ 6章根據物聯網的結構分別論述了物聯網的感知識別技術體系、網絡傳輸技術體系、管理服務技術體系和綜合應用技術體系,重點闡述了面向規模化應用的管理服務層和綜合應用層;在這些物聯網的整體認識和技術體系結構的基礎上,在第 7章中論述了物聯網安全。
本書可作為從事信息技術或者電子信息系統研究的科研管理人員、高等院校相關專業本科生或研究生的參考書籍,也可作為廣大物聯網及信息化愛好者的普及讀物。
人類的進步源于對美好生活的向往和不懈追求。先來看本書中的幾個關鍵詞:物聯網秩序、5G、LPWAN、NB-IoT、霧計算、可穿戴技術、物聯網安全。這些不斷推陳出新的概念刻畫著物聯網的發展和人類的未來。
物聯網(Internet of Things,IoT)被稱為繼計算機、互聯網和移動通信網絡之后的第三次信息技術革命,其廣闊的應用前景受到了世界各國的高度關注。物聯網是普遍聯系的網絡,是基于互聯網、電信網等信息網絡的承載體,可以視為互聯網的延伸和升級。物聯網技術是蓬勃發展的技術,在信息技術發展和物聯網應用的推進中,人類對外在物質世界的感知信息都將被納入到一個融合了現在和未來的各種網絡——物聯網之中。毋庸置疑,人和物正在緊密地聯系在物聯網中。
物聯網被稱為全球下一個萬億美元級規模的新興產業之一。據美國咨詢機構FORREST-ER 2015年預測,2016年全球將會使用64億個物聯網(IoT)設備,而在2020年,這些種類將極大豐富的設備數量可能達到500億臺。
2020年,世界上物與物互聯的業務跟人與人通信的業務相比,將達到30∶1,物聯網產業的發展潛力不容小覷。EPoSS觀察認為:物聯網的發展在經歷技術日益成熟,并被廣泛應用于物流、零售和制藥領域,“物”的整合并互聯之后,物體將于2015—2020年進入半智能化,對象能進行交互;2020年之后物體將實現全智能化及對象個性化。
我國物聯網市場規模從2013年的4896億元到2015年的7500億元,根據IT和通信業的研究機構貝葉思發布的報告,按照近五年約30%的年復合增速來看,2018年前后物聯網市場規模將超過1.5萬億元。經過近幾年的努力,我國公眾網絡機器到機器(M2M)連接數已突破1億,占全球總量的31%,成為全球最大市場。工業與信息化部也在2017年編制的新版《電信網編號計劃》中增加了物聯網網號。電信運營商們正在努力推動M2M在物聯網上的應用,華為等ICT領域的企業正在作為NB-IoT的急先鋒,用行動豐滿著廣域低功耗物聯網接入的標準。根據工業和信息化部發布的物聯網2016—2020年發展規劃,到2020年,將基本形成具有國際競爭力的物聯網產業體系,包含感知制造、網絡傳輸、智能信息服務在內的總體產業規模將突破1.5萬億元,公眾網絡M2M連接數將突破17億,并打造10個具有特色的產業集聚區。
物聯網的發展和實踐是科學技術發展的必然,也是人類不斷追求自由和美好生活的遠景。進入21世紀,物聯網運用新一代IT技術把物和各種形態的網絡相連,形成普遍連接的新型網絡,它實現了人類社會與物理系統的深度融合,極大方便了人類的生產和生活。人類未來將能夠借助物聯網,以更加精細和動態的方式管理生產和生活。可以發現,物聯網正在給人們的生活方式帶來革命性的變化,同時也正推動著新的生產力形式的變革,將人與自然界中的各種物質緊密連接在一起。
按照信息獲取、傳輸、處理和應用的原則,從物聯網技術體系角度來看,物聯網普遍被認為是四層結構。本書詳細分析了物聯網的概念和特點,以及物聯網技術的感知識別層、網絡傳輸層、管理服務層和綜合應用層的體系結構,介紹了物聯網在各個層次上的關鍵技術及其應用空間。在此基礎之上,探索了基于物聯網技術的應用,展望了物聯網安全的研究前景。
書中前兩章著重介紹了物聯網的概念、特點和結構。中間四章根據物聯網的四層結構分別論述了物聯網的感知識別層技術體系、網絡傳輸技術體系、管理服務技術體系和綜合應用技術體系。物聯網各層之間既相對獨立又緊密聯系,各層之間都有相應的中間件作為上下聯系,重點放在應用層介紹。在這些物聯網的整體認識和技術體系結構的基礎上,于第7章論述了物聯網安全。
在本書的寫作過程中,感謝“大成”同學和“小秦”同學關于科普而不失嚴謹的寫作風格建議。感謝海西物聯網研究院,特別是張全升院長在謀篇布局中的建設性意見,感謝中山大學電子與通信工程學院陳曾平院長給予的指點和幫助。
方濱興院士,周東方、徐昕、李建成、袁乃昌、張春華、侯德亭、王宏義、胡濤教授,吳建飛博士后和楊奮燕碩士、李震碩士、米亞嵐碩士、趙喆碩士在本書結構的確定和內容校對等方面給予了幫助;廣東省新一代通信與網絡創新研究院、湖南時變通訊科技有限公司、武漢芯泰科技有限公司,特別是芯泰科技的夏光董事長,在信息的提供、資料收集等方面提供了支持,作者在此表示誠摯的感謝。還要感謝清華大學出版社的大力支持,特別是秦健編輯的積極協助與高效溝通,使本書能夠盡早與讀者見面。
本書中大量引用了互聯網上世界范圍的最新資訊和報刊報道,在此一并向原作者和刊發機構致謝,對于不能一一注明引用來源深表歉意。
由于作者水平有限,書中不妥之處在所難免,懇請讀者不吝指正。
宋航

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