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图书信息

物联网通信技术

中国水利水电出版社
    【作 者】主编 张翼英 史艳翠 【I S B N 】978-7-5170-6207-3 【责任编辑】高辉 【适用读者群】本专通用 【出版时间】2018-01-01 【开 本】16开 【装帧信息】平装(光膜) 【版 次】第1版第1次印刷 【页 数】224 【千字数】344 【印 张】14 【定 价】32 【丛 书】物联网工程专业系列教材 【备注信息】
图书详情

    本书介绍了物联网中不同通信距离需求下涉及的各种通信技术及技术原理,并给出物联网通信技术的典型应用。全书共7章:第1章介绍物联网通信的基础知识,包括使用的传输介质、调制技术、复用技术、多址技术和双工技术等;第2章介绍短距离无线通信技术,主要包括蓝牙、ZigBee、RFID、WSN等技术;第3章详细介绍移动通信技术,包括1G~5G所涉及的关键技术;第4章介绍适合物联网远距离通信的低功耗广域网通信技术,包括LoRa、SigFox、NB-IoT和eMTC等;第5章介绍卫星通信系统、全球定位系统、北斗卫星导航系统以及天地一体化的相关知识;第6章详细介绍PDH、SDH和OTN等光纤通信技术;第7章介绍物联网通信技术的典型应用。

    本书汇集了十余名相关专业的博士和专家,结合各自在物联网通信技术领域的理路研究和实践,从物联网通信距离出发全方位阐述了物联网涉及的短距离通信技术、中长距离通信技术和远距离通信技术,并在最后介绍了物联网通信技术的典型应用。

    本书可以作为高等院校物联网专业等相关专业学生的教材和参考书,也可以作为物联网技术相关研究人员、企事业单位相关专业人员进行物联网工作的重要参考资料。

    物联网通过部署大量感知设备实现对物理世界的感知和控制,同时将分布在不同地点的感知点通过各种通信技术实现互联互通,并随时随地以任意方式通过任意终端为用户提供智能服务。物联网将人与人之间的通信扩展为人与人、人与物、物与物之间的通信。在感知层,物联网借助各类传感器、标签、RFID、二维码等实现数据的采集,并利用短距离通信技术(如蓝牙、ZigBee、UWB等)将数据通过网关节点传输到核心网。核心网通过新兴的低功耗广域网和OPC UA等互联互通技术实现无线通信网、因特网、移动通信网、固定电话网、卫星通信网等异构网络安全高效的融合,完成数据的远距离传输。在应用层,通过大数据、云计算、边缘计算、数据仓库、分布式存储等技术进行数据建模、分析、优化,实现多源异构数据的深度开发,为用户提供随时随地的智能服务。

    通信技术在物联网应用中起着桥梁作用,不同环境下,不同应用对通信性能有不同的需求。例如,在传感网中首要目标是节能,从而会延迟整个网络的生命周期,所以通信距离不能过长;而传送网则要完成主干网之间的通信,对传输速率有更高的要求。因此,物联网需要针对不同应用和不同环境选择合适的传输介质、编码技术、调制技术、双工技术、多址技术、扩频技术和加密技术等。另外,为了保证有效可靠地传输信息,还需要设计合理的MAC协议和路由协议。

    本书汇集了十余名物联网相关专业的博士和专家,结合各自在物联网通信技术领域的理论研究和实践,从物联网通信距离出发全方位阐述了物联网涉及的短距离通信技术、中长距离通信技术和远距离通信技术,并在最后介绍了物联网通信技术的典型应用。

    第1章介绍物联网通信的基础知识,包括使用的传输介质、调制技术、复用技术、多址技术和双工技术等。

    第2章介绍短距离无线通信技术,主要对蓝牙、ZigBee、RFID、WSN等技术的特点、关键技术以及应用场合进行详细介绍。

    第3章介绍移动通信技术,主要对第一代移动通信技术、第二代移动通信技术、第三代移动通信技术、第四代移动通信技术进行详细阐述,同时对第五代移动通信技术涉及的关键技术及发展作了详细介绍。

    第4章介绍远距离通信技术,即低功耗广域网通信技术,包括低功耗广域网的特点,LoRa、SigFox、NB-IoT和eMTC通信技术的特点、实现原理及应用。

    第5章介绍卫星通信技术,主要包括卫星通信系统的组成和分类,典型的卫星移动通信系统,全球定位系统,北斗卫星导航系统,天地一体化系统等。

    第6章详细介绍PDH、SDH和OTN等光纤通信技术。

    第7章介绍物联网通信技术的典型应用,包括烟草智能配送系统、多表一体化系统、智能楼宇系统和停车场智能车牌识别系统。

    本书由张翼英、史艳翠任主编,梁琨、张素香任副主编。张翼英负责全书统筹工作并参与全部章节编写,张翼英、史艳翠对全书进行了审校。

    具体编写分工如下:第1章由张爱华编写,第2章由梁琨、侯琳、于洋编写,第3章由张二青、杨成月编写,第4章由刘亚坤、何业慎编写,第5章由史艳翠、梁琨编写,第6章由张素香、邹维福编写,第7章由张茜、梁琨、樊丽霞、张翼飞编写。

    同时,感谢中国水利水电出版社在本书出版过程中给予的大力支持,感谢石永峰编辑的帮助。

    希望本书能够对关心物联网技术和产业发展的各级领导和行业监管部门、高校师生,以及产业链相关各领域的从业人员、投融资人士等读者有所裨益,能够为我国物联网产业的发展添砖加瓦。由于笔者水平及时间所限、各位编者编写风格各异,书中难免有不足之处,恳请专家和读者批评指正。

    前言

    第1章 物联网通信技术概述 1
    1.1 通信网的基本概念 1
    1.1.1 通信网的定义及组成 1
    1.1.2 通信网的类型 2
    1.1.3 通信网的拓扑结构 3
    1.2 传输介质 4
    1.2.1 有线传输介质 4
    1.2.2 无线传输介质 6
    1.3 调制技术 7
    1.3.1 模拟调制 8
    1.3.2 数字调制 12
    1.4 复用技术 15
    1.4.1 频分复用(FDM) 16
    1.4.2 正交频分复用(OFDM) 16
    1.4.3 时分复用(TDM) 17
    1.4.4 波分复用(WDM) 17
    1.5 多址技术 18
    1.5.1 时分多址(TDMA) 18
    1.5.2 频分多址(FDMA) 19
    1.5.3 正交频分多址(OFDMA) 19
    1.5.4 码分多址(CDMA) 19
    1.6 双工技术 19
    1.6.1 单工技术 19
    1.6.2 半双工技术 20
    1.6.3 全双工技术 20
    1.7 通信技术分类 20
    1.7.1 短距离无线通信技术 21
    1.7.2 移动通信技术 21
    1.7.3 低功耗广域网通信技术 21
    1.7.4 卫星通信技术 22
    1.7.5 光纤通信技术 22
    小结 22
    习题 22
    第2章 短距离无线通信技术 24
    2.1 蓝牙技术 24
    2.1.1 蓝牙技术的特点 24
    2.1.2 蓝牙地址及协议栈 25
    2.1.3 蓝牙技术的应用 27
    2.2 ZigBee技术 28
    2.2.1 ZigBee技术的特点 28
    2.2.2 ZigBee网络的组成 29
    2.2.3 ZigBee组网通信方式 31
    2.2.4 ZigBee技术的应用 32
    2.3 RFID技术 32
    2.3.1 RFID简介 32
    2.3.2 RFID系统的组成 33
    2.3.3 RFID系统的分类 34
    2.3.4 读写器 35
    2.3.5 电子标签 36
    2.3.6 RFID技术的应用 36
    2.4 NFC技术 38
    2.4.1 NFC技术概述 38
    2.4.2 NFC中的连接与传输技术 39
    2.4.3 NFC技术的应用 40
    2.5 UWB技术 41
    2.5.1 UWB的定义 42
    2.5.2 UWB技术的特点 42
    2.5.3 UWB的实现方式 43
    2.5.4 UWB技术的应用 44
    2.6 WiFi技术 46
    2.6.1 WiFi技术的特点 47
    2.6.2 IEEE802.11标准中的物理层 47
    2.6.3 IEEE 802.11标准中的MAC子层 50
    2.7 LiFi技术 52
    2.7.1 LiFi技术概述 52
    2.7.2 LiFi技术原理 53
    2.7.3 产品优势 54
    2.8 M2M技术 54
    2.8.1 M2M技术的定义 54
    2.8.2 M2M系统构成 55
    2.8.3 M2M高层系统架构 56
    2.8.4 M2M技术的应用 58
    2.9 WSN技术 61
    2.9.1 WSN的组成 61
    2.9.2 WSN的特点 63
    2.9.3 WSN的关键技术 64
    2.9.4 WSN技术的应用 65
    小结 65
    习题 65
    第3章 移动通信技术 67
    3.1 移动通信系统发展概述 67
    3.2 第一代移动通信系统 70
    3.3 第二代移动通信系统 71
    3.3.1 GSM 72
    3.3.2 GPRS 74
    3.3.3 N-CDMA 75
    3.4 第三代移动通信系统 77
    3.4.1 WCDMA技术 77
    3.4.2 CDMA 2000技术 79
    3.4.3 TD-SCDMA技术 81
    3.5 第四代移动通信系统 85
    3.5.1 OFDM技术 87
    3.5.2 智能天线技术 88
    3.5.3 无线链路增强技术 89
    3.5.4 软件无线电(SDR)技术 89
    3.5.5 多用户检测技术 90
    3.6 第五代移动通信系统 90
    3.6.1 场景和需求 91
    3.6.2 网络架构 92
    3.6.3 关键技术 93
    小结 94
    习题 94
    第4章 低功耗广域网通信技术 95
    4.1 低功耗广域网的特点 95
    4.2 LoRa无线通信技术 96
    4.2.1 LoRa无线通信设计原理 97
    4.2.2 LoRa终端工作模式 100
    4.2.3 LoRa应用分析 101
    4.3 SigFox无线通信技术 105
    4.3.1 SigFox简介 105
    4.3.2 SigFox应用情况 106
    4.4 NB-IoT无线通信技术 107
    4.4.1 NB-IoT技术发展 107
    4.4.2 NB-IoT简介 108
    4.4.3 NB-IoT特性 109
    4.4.4 NB-IoT推广应用 112
    4.5 eMTC无线通信技术 115
    4.5.1 eMTC简介 115
    4.5.2 eMTC特性 116
    4.5.3 eMTC应用情况 116
    小结 116
    习题 117
    第5章 卫星通信技术 118
    5.1 卫星通信系统 119
    5.1.1 卫星通信系统的组成 120
    5.1.2 卫星通信系统的分类 122
    5.2 卫星移动通信技术 123
    5.2.1 卫星移动通信系统的相关技术 125
    5.2.2 低轨道(LEO)卫星移动通信系统 127
    5.2.3 中轨道(MEO)卫星通信系统 133
    5.2.4 高轨道(GEO)卫星通信系统 135
    5.2.5 卫星移动通信的应用 138
    5.3 全球定位系统 139
    5.3.1 GPS的组成 139
    5.3.2 GPS的应用 140
    5.4 中国北斗卫星导航系统 142
    5.4.1 “北斗”的简介 142
    5.4.2 “北斗”的应用 144
    5.5 天地一体化 148
    5.5.1 天地一体化网络的特征 150
    5.5.2 天地一体化网络主要问题分析 151
    小结 152
    习题 152
    第6章 光纤通信技术 153
    6.1 传输网技术发展历程 154
    6.2 PDH技术 155
    6.3 SDH技术 156
    6.3.1 SDH简介 157
    6.3.2 SDH帧结构 159
    6.3.3 SDH的复用结构和步骤 161
    6.3.4 映射、定位和复用的概念 162
    6.3.5 SDH设备保护方式 166
    6.4 OTN技术 172
    6.4.1 WDM技术 173
    6.4.2 OTN技术与SDH技术比较 175
    6.4.3 OTN体系 175
    6.4.4 OTN帧结构 176
    6.4.5 OTN保护与应用 179
    6.4.6 OTN应用与未来 183
    小结 185
    习题 185
    第7章 物联网通信技术的典型应用 186
    7.1 烟草智能配送应用 186
    7.1.1 烟草物流配送需求 186
    7.1.2 烟草智能配送系统架构 187
    7.1.3 烟草智能配送应用效果 191
    7.2 多表一体化系统 192
    7.2.1 多表一体化采集需求 192
    7.2.2 多表一体化采集系统架构 193
    7.2.3 多表一体化采集应用效果 199
    7.3 智能楼宇系统 201
    7.3.1 智能楼宇自动监控系统概述 201
    7.3.2 智能楼宇自动监控系统需求 202
    7.3.3 系统设计方案 203
    7.4 停车场智能车牌识别系统 208
    7.4.1 停车场车牌识别系统需求 208
    7.4.2 停车场车牌识别系统架构 209
    7.4.3 智能停车场收费系统 211
    小结 213
    习题 213
    参考文献 214
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