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內(nèi)容簡介

　　本書主要圍繞物聯(lián)網(wǎng)高層和底層通信系統(tǒng)所涉及的技術(shù)展開，全面系統(tǒng)地介紹了物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的構(gòu)成及六大發(fā)展趨勢，數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)理論和IP通信技術(shù)，正交頻分復(fù)用、非正交多址和多天線技術(shù)，典型的LPWA 技術(shù)和新出現(xiàn)的6TiSCH 技術(shù)，窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及實(shí)例，機(jī)器對機(jī)器通信技術(shù)，5G在車聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)4.0 中的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)常用的通信協(xié)議等。本書為從事物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的專業(yè)人士及其相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人士提供了參考，也可作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)及相近專業(yè)的本科生與研究生的教材。

作者簡介

　　曾憲武，青島科技大學(xué)信息學(xué)院，中國物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)眾創(chuàng)聯(lián)盟副理事長，青島市軟件學(xué)會理事，系主任，教授。教育背景：（1）1987年7月畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，通信工程系；（2）1993年7月畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)，鐵路運(yùn)輸自動化方向，獲工學(xué)碩士學(xué)位；（3）2008年畢業(yè)于中國海洋大學(xué)，海洋信息探測與處理方向，獲理學(xué)博士學(xué)位。工作經(jīng)歷與代表性科研成果：（1）1987.07～1990.09，甘肅省郵電管理局，任載波通信助理工程師；（2）1993.07～1996.04，蘭州交通大學(xué)，電信系，通信工程專業(yè)，任講師；（3）1996.04～2002.12，煙臺東方電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，任通信事業(yè)部、配電自動化事業(yè)部主任工程師，主持了棗莊配電自動化、上海閔行及人民廣場配電自動化等項(xiàng)目，規(guī)劃設(shè)計(jì)了岳陽、東營等配電自動化系統(tǒng)；（4）2003.01～至今，青島科技大學(xué)任教，從事通信工程與物聯(lián)網(wǎng)工程教學(xué)、智能電網(wǎng)方向的教學(xué)科研工作，完成國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“時(shí)滯離散變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的分析與綜合（60574005）”，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“具有時(shí)間滯后的離散變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)（60674020）”，及山東省自然科學(xué)重點(diǎn)基金項(xiàng)目“滯后廣義變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的建模”（資助號：Z2006G11）。承擔(dān)自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“基于海量時(shí)空數(shù)據(jù)語義挖掘及分布密度估計(jì)的城市區(qū)域社會功能研究（61402246）”。先后發(fā)布科研論文40多篇，其中被SCI、EI收錄20篇，主持橫向課題3項(xiàng)、主講的《電磁場理論》被評為2010校級優(yōu)秀課程，2011年度被山東經(jīng)信委、省教育廳評為山東省企校合作辦學(xué)先進(jìn)個(gè)人。

圖書目錄

第1章概述 001
1.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義、目標(biāo)、特征、服務(wù)、架構(gòu)和元素 001
1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)定義及其目標(biāo) 001
1.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的主要特征與服務(wù) 002
1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)、元素 003
1.2 物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的構(gòu)成 005
1.2.1 各構(gòu)成要素概述 005
1.2.2 對通信及安全的要求 006
1.3 物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 007
1.3.1 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及通信技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 007
1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展方向 009
本章小結(jié) 011
參考文獻(xiàn)012
第2章數(shù)據(jù)通信與IP 通信技術(shù) 014
2.1 數(shù)字傳輸基礎(chǔ) 014
2.1.1 非周期函數(shù)的譜分析 015
2.1.2 統(tǒng)計(jì)法018
2.2 無線傳輸路徑 022
2.2.1 天線 022
2.2.2 自由空間傳播 025
2.2.3 衰落 026
2.2.4 信號強(qiáng)度與頻率影響 028
2.2.5 NLOS 路徑分析參數(shù) 029
2.3 基帶數(shù)據(jù)傳輸 032
2.3.1 升余弦濾波 033
2.3.2 積分和判決濾波 036
2.4 線性調(diào)制 036 2.4.1 雙邊帶抑制載波調(diào)制 037
2.4.2 二進(jìn)制相移鍵控 038
2.4.3 正交幅度調(diào)制 040
2.4.4 正交相移鍵控041
2.4.5 高階22n -QAM 044
2.4.6 峰均功率比 046
2.5 TCP/IP 047
2.5.1 TCP/IP 模型及各層功能 047
2.5.2 IP 及輔助協(xié)議 048
2.5.3 TCP 和UDP 054
2.5.4 IPv6 簡介 058
本章小結(jié) 061
參考文獻(xiàn) 062
第3章多載波多址技術(shù)與多天線技術(shù) 063
3.1 正交頻分復(fù)用 063
3.1.1 OFDM 的特性及其正交性 064
3.1.2 OFDM 基本原理 066
3.1.3 峰均功率比 072
3.1.4 頻率與定時(shí)同步 073
3.1.5 相位噪聲對性能的影響 074
3.1.6 發(fā)射器窗口化和濾波 074
3.1.7 正交頻分多址 075
3.1.8 離散傅里葉變換擴(kuò)展OFDM 077
3.1.9 其他多OFDM 形式081
3.2 非正交多址 084
3.3 多天線技術(shù) 088
3.3.1 空間分集多天線技術(shù) 088
3.3.2 空間復(fù)用的MIMO 技術(shù)091
本章小結(jié) 104
參考文獻(xiàn) 105
第4章低功耗廣域無線通信技術(shù) 107
4.1 LPWA 概要 107
4.1.1 LPWA 設(shè)計(jì)目標(biāo)108
4.1.2 LPWA 典型技術(shù) 110
4.1.3 不同LPWA 技術(shù)的比較 113
4.1.4 應(yīng)用 115
4.1.5 需要解決的挑戰(zhàn) 116
4.2 LoRa 技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)例 117
4.2.1 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、典型芯片與傳輸模式 117
4.2.2 LoRaWAN 121
4.2.3 LoRa 應(yīng)用實(shí)例 124
4.3 Sigfox 技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)例127
4.3.1 Sigfox 技術(shù) 127
4.3.2 Sigfox 應(yīng)用實(shí)例 128
4.4 IETF 6TiSCH 129
4.4.1 IETF 6TiSCH 概要 129
4.4.2 IEEE 802.15.4 TSCH 130
4.4.3 6TiSCH 管理平面 136
4.4.4 6TiSCH 安全加入過程 141
4.4.5 6LoWPAN 與6TiSCH 的集成 143
4.4.6 6TiSCH 中的路由：RPL 148
4.4.7 實(shí)現(xiàn) 150
本章小結(jié)152
參考文獻(xiàn) 153
第5章窄帶物聯(lián)網(wǎng) 159
5.1 NB-IoT 的目標(biāo)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展 159
5.1.1 NB-IoT 的目標(biāo) 159
5.1.2 NB-IoT 的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 160
5.2 NB-IoT 架構(gòu)及其Layer-1 和Layer-2 架構(gòu)162
5.2.1 NB-IoT 架構(gòu) 162
5.2.2 Layer-1 和Layer-2 架構(gòu) 165
5.3 NB-IoT 的演進(jìn) 170
5.3.1 Release 13 171
5.3.2 Release 14 174
5.3.3 Release 15 175
5.3.4 Release 16 178
5.4 NB-IoT 與其他技術(shù) 179
5.4.1 M2M 與D2D 通信 179
5.4.2 非正交多址179
5.4.3 社交NB-IoT180
5.4.4 5G NR 中的NB-IoT 181
5.5 NB-IoT 應(yīng)用實(shí)例 182
5.5.1 總體方案182
5.5.2 NB 終端設(shè)備的硬件系統(tǒng)184
5.5.3 驅(qū)動軟件 191
5.5.4 AT 指令與NB 模組199
5.5.5 物聯(lián)網(wǎng)云平臺201
本章小結(jié) 207
參考文獻(xiàn) 208
第6章機(jī)器對機(jī)器通信（M2M） 213
6.1 M2M 系統(tǒng)模型、應(yīng)用特點(diǎn)及其所支持的屬性 213
6.1.1 M2M 系統(tǒng)模型213
6.1.2 M2M 應(yīng)用特點(diǎn)及其所支持的屬性215
6.1.3 M2M 數(shù)據(jù)流量類型215
6.2 M2M 標(biāo)準(zhǔn) 218
6.2.1 標(biāo)準(zhǔn)制定組織218
6.2.2 技術(shù)驅(qū)動聯(lián)盟 220
6.2.3 應(yīng)用驅(qū)動的聯(lián)盟221
6.3 M2M 應(yīng)用開發(fā) 221
6.3.1 框架功能及其要解決的問題 222
6.3.2 開源框架 222
6.3.3 云平臺 224
6.3.4 中間件框架 226
6.4 M2M 應(yīng)用實(shí)例 227
6.4.1 M2M 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 227
6.4.2 鄰域網(wǎng)中智能電表節(jié)點(diǎn)分簇策略 228
6.4.3 廣域網(wǎng)差異化隨機(jī)接入的無線資源管理機(jī)制 230
本章小結(jié) 232
參考文獻(xiàn) 233
第7章 5G 與物聯(lián)網(wǎng) 236
7.1 5G 與物聯(lián)網(wǎng) 236
7.1.1 5G 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu) 236
7.1.2 無線網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化 237
7.2 5G 用例及服務(wù)需求 238
7.2.1 從eMBB 到IoT（mMTC 與URLLC） 238
7.2.2 多樣化服務(wù)與多樣化需求 239
7.2.3 5G 關(guān)鍵能力與技術(shù)性能要求 241
7.3 基于服務(wù)的5GS 架構(gòu)、幀結(jié)構(gòu)及其物理信道與參考信號 243
7.3.1 基于服務(wù)的5G 系統(tǒng)架構(gòu) 244
7.3.2 5G NR 的載波 253
7.3.3 物理信道 255
7.3.4 物理層參考信號 257
7.4 NR V2X 側(cè)鏈 259
7.4.1 V2X 所涉及的消息 259
7.4.2 3GPP 的V2X 262
7.4.3 LTE-V 264
7.4.4 5G NR 270
7.5 5G 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) 282
7.5.1 5G-ACIA 282
7.5.2 IIoT 頻譜 283
7.5.3 IIoT 增強(qiáng)功能 283
本章小結(jié) 289
參考文獻(xiàn) 290
第8章物聯(lián)網(wǎng)常用的通信協(xié)議 293
8.1 常用協(xié)議簡介 293
8.1.1 應(yīng)用協(xié)議 293
8.1.2 服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議與基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)議 295
8.2 一些常用的協(xié)議 296
8.2.1 應(yīng)用協(xié)議 296
8.2.2 服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議 301
8.2.3 基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)議 302
8.2.4 其他 304
本章小結(jié) 305
參考文獻(xiàn) 306