物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應用

內(nèi)容概要

　　“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應用”是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)最重要的主干課程之一，也是信息類相關(guān)專業(yè)了解物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵的重要課程之一?！陡叩葘W校計算機科學與技術(shù)教材·教育部精品視頻公開課配套教材：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應用》是該課程的配套教材。注重基礎(chǔ)性、前沿性和時代性，同時也注重包含相關(guān)企業(yè)的最新技術(shù)。　　全書共10章分成三個部分，第一部分概述了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程、定義、體系結(jié)構(gòu)等；第二部分重點介紹物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，主要包括射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)、虛擬化技術(shù)、云計算和安全技術(shù)等；第三部分介紹了物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論，以及面向健康醫(yī)療和智慧城市的物聯(lián)網(wǎng)應用?！　?。

書籍目錄

第一部分 第1章物聯(lián)網(wǎng)概述 1.1物聯(lián)網(wǎng)的誕生 1.1.1物聯(lián)網(wǎng)是人類文明發(fā)展的必然 1.1.2物聯(lián)網(wǎng)是科技發(fā)展的聚合性提升 1.1.3物聯(lián)網(wǎng)是重塑國家競爭力的契機 1.1.4物聯(lián)網(wǎng)是時代演進的新標記 1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 1.2.1物聯(lián)網(wǎng)在中國的發(fā)展 1.2.2物聯(lián)網(wǎng)在國外的發(fā)展 1.3物聯(lián)網(wǎng)的定義 1.4系統(tǒng)組成 1.5關(guān)鍵技術(shù)和難點 1.6應用領(lǐng)域 本章小結(jié) 課后習題 第二部分 第2章RFID技術(shù) 2.1.RFID技術(shù)概述 2.2.EPC技術(shù) 2.2.1.EPC編碼協(xié)議 2.2.2.EPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2.2.3.EPC條形碼標簽 2.3.RFID關(guān)鍵組件 2.3.1應答器部分 2.3.2閱讀器部分 2.3.3.RFID天線部分 2.3.4.RFID中間件 本章小結(jié) 課后習題 第3章傳感器技術(shù) 3.1傳感器基礎(chǔ)知識 3.1.1傳感器的概念 3.1.2傳感器的作用 3.1.3傳感器的組成 3.1.4傳感器的分類 3.1.5傳感器的基本特性 3.2常用傳感器介紹 3.2.1溫度傳感器 3.2.2濕度傳感器 3.2.3超聲波傳感器 3.2.4氣敏傳感器 3.2.5智能傳感器 3.3微電子機械技術(shù) 3.3.1.MEMS概述 3.3.2.MEMS特點 3.3.3.MEMS應用 3.3.4常用的MEMS傳感器 3.4傳感器接口技術(shù) 3.4.1傳感器接口特點 3.4.2傳感器與微處理機接口 本章小結(jié) 課后習題 第4章無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù) 4.1無線傳感器網(wǎng)絡概述 4.1.1無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展與地位 4.1.2無線傳感器網(wǎng)絡的特點 4.1.3無線傳感器網(wǎng)絡的約束 4.1.4無線傳感器網(wǎng)絡的典型應用 4.1.5無線傳感器網(wǎng)絡的組成 4.2無線傳感器網(wǎng)絡的關(guān)鍵技術(shù) 4.2.1自組網(wǎng)技術(shù) 4.2.2定位技術(shù) 4.2.3時間同步技術(shù) 4.24安全技術(shù) 4.3無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)融合 4.3.1數(shù)據(jù)融合的基本概念 4.3.2數(shù)據(jù)融合層次結(jié)構(gòu) 4.3.3無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)融合的模型 4.3.4數(shù)據(jù)融合技術(shù)的研究方向 本章小結(jié) 課后習題 第5章虛擬化技術(shù) 5.1虛擬化技術(shù)概述 5.1.1虛擬化簡介 5.1.2虛擬化的定義 5.1.3虛擬化的常見類型 5.2服務器虛擬化 5.2.1發(fā)展歷史 5.2.2典型實現(xiàn)技術(shù) 5.2.3關(guān)鍵特性 5.2.4虛擬化的核心技術(shù) 5.2.5性能分析 5.2.6技術(shù)優(yōu)勢 5.3其他重要的虛擬化技術(shù) 5.3.1網(wǎng)絡虛擬化 5.3.2存儲虛擬化 5.3.3桌面虛擬化 5.3.4應用虛擬化 5.4虛擬化的業(yè)界典型動態(tài) 5.4.1.IBM的虛擬化 5.4.2.VMware的虛擬化 5.4.3.Xen／Citrix的虛擬化 5.44.Microsoft的虛擬化 本章小結(jié) 課后習題 第6章云計算技術(shù)基礎(chǔ) 6.1云計算簡介 6.1.1云計算的必要性 6.1.2云計算的發(fā)展歷史 6.1.3云計算的定義 6.1.4云計算的分類 6.1.5云計算的特點 6.1.6云計算與物聯(lián)網(wǎng) 6.2云計算的優(yōu)勢與帶來的變革 6.2.1云計算的優(yōu)勢 6.2.2云計算帶來的變革 6.3云計算產(chǎn)生的推動力 6.4云計算原理與實現(xiàn) 6.4.1工作原理 6.4.2體系結(jié)構(gòu) 6.4.3服務層次 6.4.4關(guān)鍵技術(shù) 6.5云計算的應用案例 6.5.1測評中心 6.5.2創(chuàng)新中心 6.5.3高性能計算中心 6.5.4.SaaS平臺 6.5.5網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心 6.5.6企業(yè)數(shù)據(jù)中心 本章小結(jié) 課后習題 第7章物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù) 7.1物聯(lián)網(wǎng)安全性概述 7.1.1物聯(lián)網(wǎng)設備安全需求 7.1.2物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡安全技術(shù)分析 7.2物聯(lián)網(wǎng)身份識別技術(shù)及安全性分析 7.2.1電子ID身份識別技術(shù) 7.2.2二維條形碼技術(shù)及安全性分析 7.2.3個人特征的身份證明 7.3物聯(lián)網(wǎng)密鑰管理技術(shù) 7.3.1對稱密鑰的管理 7.3.2非對稱密鑰的管理 7.4.DES對稱加密技術(shù) 7.4.1.DES算法的歷史 7.4.2.DES算法的安全性 7.4.3.DES算法的原理 7.4.4.DES算法的實現(xiàn)步驟 7.4.5.DES算法的程序?qū)崿F(xiàn) 7.5.RSA公鑰加密技術(shù) 7.5.1.RSA算法的原理 7.5.2.RSA算法的安全性 7.5.3.RSA算法的速度 7.5.4.RSA算法的程序?qū)崿F(xiàn) 7.6物聯(lián)網(wǎng)中的消息一致性和數(shù)字簽名 7.6.1消息一致性 7.6.2數(shù)字簽名 7.7信息隱藏概述 7.7.1信息隱藏的歷史 7.7.2信息隱藏的研究內(nèi)容 7.7.3信息隱藏基本原理 本章小結(jié) 課后習題 第三部分 第8章物聯(lián)網(wǎng)理論基礎(chǔ) 8.1物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵科學問題 8.2信息物理系統(tǒng) 8.2.1.CPS概述 8.2.2.CPS發(fā)展的科學技術(shù)瓶頸分析 8.2.3未來的CPS 8.3物聯(lián)網(wǎng)下的控制理論 8.3.1控制論的主要分類 8.3.2自適應控制 8.3.3魯棒控制 8.3.4非線性控制 8.3.5模糊控制 8.3.6人工神經(jīng)網(wǎng)絡 8.4信息論與物聯(lián)網(wǎng) 8.4.1信息論的發(fā)展史 8.4.2信息論與信息的關(guān)系 8.4.3信息的度量 8.4.4聯(lián)合自信息和條件自信息 8.4.5平均自信息與熵 本章小結(jié) 課后習題 第9章面向健康醫(yī)療的物聯(lián)網(wǎng)應用 9.1遠程醫(yī)療系統(tǒng) 9.1.1發(fā)展歷史 9.1.2現(xiàn)代遠程醫(yī)療的優(yōu)勢 9.2老人活動狀態(tài)檢測裝置 9.2.1研究現(xiàn)狀 9.2.2系統(tǒng)簡介 9.2.3系統(tǒng)功能 9.2.4硬件選型 9.2.5系統(tǒng)設計 9.2.6裝置實現(xiàn) 9.3基于無線傳感器網(wǎng)絡的遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng) 9.3.1需求分析 9.3.2系統(tǒng)功能概述 9.3.3器件選型 9.3.4系統(tǒng)軟硬件實現(xiàn) 本章小結(jié) 課后習題 第10章面向智慧城市的物聯(lián)網(wǎng)應用 10.1智慧城市簡介 10.1.1什么是智慧城市 10.1.2物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市 10.1.3智慧城市的架構(gòu) 10.2智能交通系統(tǒng) 10.2.1智能交通服務框架 10.2.2智能交通與物聯(lián)網(wǎng)的融合 10.2.3車聯(lián)網(wǎng)的研究內(nèi)容 10.3環(huán)境治理 10.3.1環(huán)境治理的現(xiàn)狀與意義 10.3.2環(huán)境治理與物聯(lián)網(wǎng)的融合 10.3.3水域環(huán)境的治理實施方案 10.4智能家居 10.4.1智能家居發(fā)展狀況 10.4.2開發(fā)智能家居系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)意義 10.4.3智能家居發(fā)展特點和方向 10.4.4智能家居的功能 10.4.5智能家居網(wǎng)絡特點 10.4.6智能家居的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 本章小結(jié) 課后習題 附錄A部分習題參考答案 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   6.1.6云計算與物聯(lián)網(wǎng) 云計算最初是因為互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展而催生出來的概念，從根本上改變了原有的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，弱化了終端的概念，提高了技術(shù)資源的整體利用率。 互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別是，互聯(lián)網(wǎng)處理的主要是人輸入的數(shù)據(jù)，而物聯(lián)網(wǎng)處理的還包括機器（傳感器等）生成的數(shù)據(jù)，機器可以生成的數(shù)據(jù)是海量的。隨著全球物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，云計算也被賦予了新的含義，從連接計算資源到連接所有的人和機器。 物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模足夠大之后，需要與云計算結(jié)合起來。云計算中心對接入網(wǎng)絡終端的普適性，最終解決了物聯(lián)網(wǎng)中M2M（Machine—to—Machine）應用的廣泛性。物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應用，如智能電網(wǎng)、環(huán)境檢測網(wǎng)，等等，都需要借助云計算來解決海量信息和數(shù)據(jù)的管理問題，具體包括以下幾個方面。 云計算解決了物聯(lián)網(wǎng)中服務器節(jié)點的不可靠性問題，最大限度地降低服務器的出錯率。物聯(lián)網(wǎng)中的海量數(shù)據(jù)和信息需要巨大數(shù)目的服務器。隨著服務器數(shù)日的增多，服務器節(jié)點出錯的概率也會隨之變大。而利用云計算，云中有成千上萬、甚至上百萬臺服務器，即使某些服務器出錯了，也可以利用冗余備份等技術(shù)迅速恢復服務，保障物聯(lián)網(wǎng)真正實現(xiàn)無間斷的安全服務。 云計算可以解決物聯(lián)網(wǎng)中訪問服務器資源受限的問題。服務器相關(guān)硬件的資源的承受能力是有限的，當訪問超過服務器本身的限制時，服務器就會崩潰。物聯(lián)網(wǎng)要求保障對服務器有很高的訪問需求，來滿足數(shù)據(jù)和信息的爆炸性增長。但這種訪問需求是不確定的，它會隨著時間而發(fā)生變化。通過云計算技術(shù)，可以動態(tài)地增加或減少云中服務器的數(shù)量和數(shù)目，隨時滿足物聯(lián)網(wǎng)中服務器的訪問需求。 云計算讓物聯(lián)網(wǎng)在更廣泛的范圍內(nèi)進行信息資源共享。物聯(lián)網(wǎng)中的信息直接存放在云中，而每個云中的各個服務器分布在全國乃至全世界的各個角落。物體只要具有傳感功能，就可以被感知到，云中的服務器就可以接收到它的信息，實現(xiàn)物體最新信息的共享。 云計算增強了物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)處理能力，提高了智能化處理程度。物聯(lián)網(wǎng)應用的不斷擴大，產(chǎn)生了大量的業(yè)務數(shù)據(jù)。通過云計算技術(shù)，云中大規(guī)模的計算機集群提供了強大的計算能力，通過龐大的計算機處理程序自動將任務分解成若干個較小的子任務，快速對海量業(yè)務數(shù)據(jù)進行存儲、處理、分析和挖掘，在短時間內(nèi)提取出有價值的信息。 云計算的核心就是以虛擬化的方式提供各種服務，而物聯(lián)網(wǎng)的應用本身就是以“云”的方式存在的，從這個意義上說，物聯(lián)網(wǎng)需要借助于云計算技術(shù)解決大量的問題，是云計算在現(xiàn)實中的一種應用形式。 6.2云計算的優(yōu)勢與帶來的變革 達爾文在《物種起源》中指出：自然界中的生物是按照物競天擇、適者生存的規(guī)律一步一步進化而來的，優(yōu)秀的物種會發(fā)展出適應當前環(huán)境的特征，而正是這些特征使得該物種能夠戰(zhàn)勝殘酷的生存考驗，最終繁衍下來。 云計算作為互聯(lián)網(wǎng)時代提出的IT運用模式，必然要順應歷史潮流，體現(xiàn)技術(shù)進步，才能在IT這個高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)里成長起來。 6.2.1 云計算的優(yōu)勢 按照從商業(yè)到技術(shù)的順序，在IT產(chǎn)業(yè)的層面，從優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局和推進專業(yè)分工的角度分析云計算的優(yōu)勢，再逐漸深入到云計算的運行和維護層面，從提升資源效率、減少運營投資、降低管理成本的角度分析云計算的優(yōu)勢。 1.優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局 云計算將企業(yè)原先自給自足的IT運用模式改變?yōu)橛稍朴嬎闾峁┥贪葱韫┙o的模式。IT業(yè)界將出現(xiàn)一些實力雄厚的云計算提供商，他們擁有雄厚的技術(shù)實力和管理經(jīng)驗，雇用專業(yè)的商業(yè)專家和研發(fā)人員。最重要的是，他們有一座甚至許多座規(guī)模巨大的計算中心來支撐云中的服務。 進入云計算時代后，IT已經(jīng)從以前那種自給自足的作坊模式，轉(zhuǎn)化為具有規(guī)?；墓I(yè)化運營，一些小規(guī)模的單個公司專有的數(shù)據(jù)中心將被淘汰，取而代之的是規(guī)模巨大而且充分考慮資源合理配置的大規(guī)模數(shù)據(jù)中心。而正是這種更迭，生動地體現(xiàn)了IT產(chǎn)業(yè)的一次升級，從以前分散的、高耗能的模式轉(zhuǎn)變?yōu)榧械?、資源友好的模式，順應了歷史發(fā)展的潮流。

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